Introduction générale. SEE - Barrages de Kain et Hérinnes

Transcription

1 Barrages de Kain et Hérinnes Introduction générale 1

2 Projet SEE Kain et Hérinnes 2

3 Ouvrages actuels - Kain Écluse Va 124.5m x 14m Kain H = 1.6m Hérinnes H = 1.9m 3

4 Avant projet sommaire Récolter les données Géotechniques, hydrologiques, topographiques, Analyse multicritère Coût Critères techniques : fiabilité, exploitation et maintenance Critères non techniques : environnement, social et paysager Type de vanne Principes implantation Pertinence passe à poissons Pertinence hydroélectricité 4

5 Nouveaux ouvrages Hérinnes 5

6 Nouveaux ouvrages Hérinnes 6

7 Nouveaux ouvrages Hérinnes 7

8 Nouveaux ouvrages Hérinnes 8

9 Barrages de Kain et Hérinnes Génie civil Pepito Kuku 9

10 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 10

11 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 11

12 KAIN : SITUATION EXISTANTE Aval Escaut : Maison éclusière 2 : Maison éclusière 3 : Garage/hangar 4 : Garage/hangar 5 : Maison Amont Escaut 12

13 KAIN : SITUATION EXISTANTE

14 KAIN : SITUATION FUTURE

15 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 15

16 HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Ruisseau de l Espierres Aval Escaut Amont Escaut 16

17 HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Môle aval de l écluse Bâtiment de la piscine d Espierres Aval Escaut 17

18 HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Talus 4/4 Aval Escaut 18

19 HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Domaine de la piscine de l Espierres 30 m 80 m 19

20 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL LONG RIVE DROITE (AVANT PROJET SOMMAIRE) 20

21 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE DROITE 21

22 HÉRINNES : FUTURE ÉCLUSE CLASSE VB ECLUSE CLASSE VB EN RIVE GAUCHE? 22

23 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE EMPIÈTEMENT DOMAINE PISCINE 23

24 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE NON EMPIÈTEMENT TALUS 4/4 AVAL 24

25 HÉRINNES : SITUATION FUTURE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE TALUS 4/4 AVAL 25

26 HÉRINNES : SITUATION FUTURE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE MUR DROIT À L AVAL 26

27 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE MUR DROIT À L AVAL 27

28 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE TALUS 4/4 À L AVAL 28

29 HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE TALUS 4/4 À L AVAL 29

30 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérins hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 30

31 VANNE CLAPET : SCHÉMA DE PRINCIPE 31

32 Exemple de Vanne Clapet 32

33 33

34 m Pente 5% 1,5 m m m 34

35 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 35

36 EXEMPLE DE FIXATION DU VÉRIN V (BARRAGE DE LESSINES) 36

37 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 37 37

38 ECHELLE À POISSONS À BASSINS SUCCESSIFS Pente moyenne de la ligne d eau : maximum 10 à 12,5% Hauteur d eau dans chaque bassin : 1,5 m Longueur intérieure d un bassin d : 8 à 10 fois la hauteur de chute H Hauteur de chute H : 23 cm à Kain et 24 cm à Hérinnes Débit d attrait Canalisation enterrée : Faible emprise, difficulté d entretien Chenal à ciel ouvert : Grande emprise, facilité d entretien 38

39 EXEMPLE D ÉD ÉCHELLE À POISSONS (BARRAGE DE WAULSORT) Chenal à ciel ouvert Waulsort : débit d attrait par chenal à ciel ouvert Kain et Hérinnes : débit d attrait par canalisation enterrée 39

40 EXEMPLE D ÉCHELLE À POISSONS (BARRAGE DE HASTIÈRE) AVAL 40 AMONT

41 POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 41

42 CONCLUSIONS DE L ÉL ÉTUDE COMPARATIVE Centrale dite «classique» (turbine Kaplan) Investissement peu rentable Lourd impact sur le paysage et la faune Turbines VLH Moyen de production le mieux adapté technologiquement, très rentable a priori Impact paysager réduit Impact sur la faune réduit mais pas optimal. Meilleure oxygénation par la chute et le brassage Vis d Archimède (vis hydrodynamique) Investissement/kW relativement lourd mais longévité meilleure Impact paysager raisonnable, optimal pour la faune Intérêt didactique 42

43 VIS HYDRODYNAMIQUE 43

44 Barrages de Kain et Hérinnes Études hydrauliques Céline Savary 44

45 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Fosse de dissipation et arrière radier Modèle physique 1/10 45

46 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Fosse de dissipation et arrière radier Modèle physique 1/10 Tracé du chenal du nouveau barrage Modèle numérique Modèle physique 1/50 46

47 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 47

48 Modèle réduit r 1/10 48

49 Modèle réduit 1/10 Z aval Q inclinaison 49

50 Ecoulement dénoyé 50

51 Ecoulement noyé 51

52 Courbe de fonctionnement Niveau de crête (m) Écoulement dénoyé Écoulement noyé Débit (m³/s) 52

53 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 53

54 Aération de la nappe avec aération sans aération Battement du clapet Diminution du coefficient de débit 54

55 Aération de la nappe 55

56 Aération de la nappe Conduits de communication à l intérieur des piles 56

57 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 57

58 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 58

59 Fosse de dissipation arrière re radier??? 59

60 Fosse de dissipation arrière re radier Champ de vitesse 60

61 Fosse de dissipation arrière re radier Configuration initiale 61

62 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 30 m³/s v (m/s) 62

63 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 50 m³/s v (m/s) 63

64 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 70 m³/s v (m/s) 64

65 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 100 m³/s v (m/s) 65

66 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 130 m³/s v (m/s) 66

67 Fosse de dissipation arrière re radier 67

68 Fosse de dissipation arrière re radier 68

69 Fosse de dissipation arrière re radier 69

70 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 50 m³/s v (m/s) 70

71 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 70 m³/s v (m/s) 71

72 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 100 m³/s v (m/s) 72

73 Fosse de dissipation arrière re radier Q = 130 m³/s v (m/s) 73

74 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 74

75 Modèle numérique Télémac 2D (Sogreha) Equations de l écoulement en 2D (vitesses moyennées sur la verticale) Paramétrisation Sur base de cas similaires avec résultats expérimentaux Étude de sensibilité Transport de sédiment possible, mais non validé actuellement 75

76 Tracé du chenal modèle numérique Tracé du chenal modèle numérique 76

77 Tracé du chenal modèle numérique 77

78 Tracé du chenal modèle numérique 78

79 Tracé du chenal modèle numérique Vitesse transversale < 30 cm/s 79

80 Tracé du chenal modèle numérique 80

81 Tracé du chenal modèle numérique Vitesse localement élevée ou redirection du courant Zones de recirculation 81

82 Tracé du chenal modèle numérique 82

83 Tracé du chenal modèle numérique 83

84 Tracé du chenal modèle numérique Vitesse élevée risques d érosion 84

85 Tracé du chenal modèle numérique Tracé du chenal modèle réduit r 1/50 85

86 Tracé du chenal modèle réduit r 1/50 Comparaison avec le modèle numérique Validation des coefficients choisis dans le modèle numérique Représentation du fond mobile Mesure des érosions et dépôts Difficulté de mise à l échelle choix de sédiments représentatifs Test du modèle numérique avec transport de sédiments 86

87 Conclusion Avant-projet sommaire Implantation Études hydrauliques Fonctionnement du barrage Dispositions constructives Fosse de dissipation et arrière radier Protections localisées du fond et des berges Étude d incidence (premier semestre 2012) Demande de permis (second semestre 2012) Études génie civil et électromécanique Travaux ( ) 87

88 Merci pour votre attention 88

89 Aération de la nappe Déflecteur de crête Efficace pour petite hauteur de lame d eau Si trop long risque de bloquer les éléments flottants 89

90 Aération de la nappe Déflecteur latéraux Barrage de Waulsort Vanne segment avec hausse (clapet) 90

91 Aération de la nappe Déflecteur latéraux 91

92 Aération de la nappe Test avec déflecteurs latéraux 1.2 m vue latérale vue du dessus 92

93 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 93

94 Protection du vérinv 94

95 Protection du vérinv 95

96 Protection du vérinv 96

97 Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Courbe de fonctionnement Aération de la nappe Protection du vérin Pression hydrodynamique sur le clapet Fosse de dissipation et arrière radier Tracé du chenal du nouveau barrage Impact sur la navigation Transport de sédiments 97

98 Pression hydrodynamique 98

99 Fosse de dissipation arrière re radier 99

100 Fosse de dissipation arrière re radier 100

101 Tracé du chenal modèle numérique 101