Barrages de Kain et Hérinnes Introduction générale 1
Projet SEE Kain et Hérinnes 2
Ouvrages actuels - Kain Écluse Va 124.5m x 14m Kain H = 1.6m Hérinnes H = 1.9m 3
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
Nouveaux ouvrages Hérinnes 5
Nouveaux ouvrages Hérinnes 6
Nouveaux ouvrages Hérinnes 7
Nouveaux ouvrages Hérinnes 8
Barrages de Kain et Hérinnes Génie civil Pepito Kuku 9
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 10
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 11
KAIN : SITUATION EXISTANTE Aval Escaut 1 2 3 4 5 1 : Maison éclusière 2 : Maison éclusière 3 : Garage/hangar 4 : Garage/hangar 5 : Maison Amont Escaut 12
KAIN : SITUATION EXISTANTE 5 4 3 2 1 13
KAIN : SITUATION FUTURE 4 5 3 14
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 15
HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Ruisseau de l Espierres Aval Escaut Amont Escaut 16
HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Môle aval de l écluse Bâtiment de la piscine d Espierres Aval Escaut 17
HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Talus 4/4 Aval Escaut 18
HÉRINNES : SITUATION EXISTANTE Domaine de la piscine de l Espierres 30 m 80 m 19
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL LONG RIVE DROITE (AVANT PROJET SOMMAIRE) 20
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE DROITE 21
HÉRINNES : FUTURE ÉCLUSE CLASSE VB ECLUSE CLASSE VB EN RIVE GAUCHE? 22
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE EMPIÈTEMENT DOMAINE PISCINE 23
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE NON EMPIÈTEMENT TALUS 4/4 AVAL 24
HÉRINNES : SITUATION FUTURE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE TALUS 4/4 AVAL 25
HÉRINNES : SITUATION FUTURE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE MUR DROIT À L AVAL 26
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE MUR DROIT À L AVAL 27
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE TALUS 4/4 À L AVAL 28
HÉRINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE TALUS 4/4 À L AVAL 29
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérins hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 30
VANNE CLAPET : SCHÉMA DE PRINCIPE 31
Exemple de Vanne Clapet 32
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+ 10.995 + 10.995 13 m Pente 5% 1,5 m + 9.495 30 m 10-15 m 34
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 35
EXEMPLE DE FIXATION DU VÉRIN V (BARRAGE DE LESSINES) 36
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 37 37
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
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
EXEMPLE D ÉCHELLE À POISSONS (BARRAGE DE HASTIÈRE) AVAL 40 AMONT
POINTS ABORDÉS Implantation générale Kain Hérinnes Génie civil Vanne clapet Vérin hydraulique Echelle à poissons Centrale hydroélectrique 41
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
VIS HYDRODYNAMIQUE 43
Barrages de Kain et Hérinnes Études hydrauliques Céline Savary 44
Études hydrauliques Écoulement au droit du barrage Fosse de dissipation et arrière radier Modèle physique 1/10 45
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
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
Modèle réduit r 1/10 48
Modèle réduit 1/10 Z aval Q inclinaison 49
Ecoulement dénoyé 50
Ecoulement noyé 51
Courbe de fonctionnement 4.5 4 Niveau de crête (m) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 Écoulement dénoyé Écoulement noyé 0.5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Débit (m³/s) 52
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
Aération de la nappe avec aération sans aération Battement du clapet Diminution du coefficient de débit 54
Aération de la nappe 55
Aération de la nappe Conduits de communication à l intérieur des piles 56
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
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
Fosse de dissipation arrière re radier??? 59
Fosse de dissipation arrière re radier Champ de vitesse 60
Fosse de dissipation arrière re radier Configuration initiale 61
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 30 m³/s v (m/s) 62
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 50 m³/s v (m/s) 63
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 70 m³/s v (m/s) 64
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 100 m³/s v (m/s) 65
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 130 m³/s v (m/s) 66
Fosse de dissipation arrière re radier 67
Fosse de dissipation arrière re radier 68
Fosse de dissipation arrière re radier 69
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 50 m³/s v (m/s) 70
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 70 m³/s v (m/s) 71
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 100 m³/s v (m/s) 72
Fosse de dissipation arrière re radier Q = 130 m³/s v (m/s) 73
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
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
Tracé du chenal modèle numérique Tracé du chenal modèle numérique 76
Tracé du chenal modèle numérique 77
Tracé du chenal modèle numérique 78
Tracé du chenal modèle numérique Vitesse transversale < 30 cm/s 79
Tracé du chenal modèle numérique 80
Tracé du chenal modèle numérique Vitesse localement élevée ou redirection du courant Zones de recirculation 81
Tracé du chenal modèle numérique 82
Tracé du chenal modèle numérique 83
Tracé du chenal modèle numérique Vitesse élevée risques d érosion 84
Tracé du chenal modèle numérique Tracé du chenal modèle réduit r 1/50 85
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
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 (2013 2015) 87
Merci pour votre attention 88
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
Aération de la nappe Déflecteur latéraux Barrage de Waulsort Vanne segment avec hausse (clapet) 90
Aération de la nappe Déflecteur latéraux 91
Aération de la nappe Test avec déflecteurs latéraux 1.2 m vue latérale vue du dessus 92
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
Protection du vérinv 94
Protection du vérinv 95
Protection du vérinv 96
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
Pression hydrodynamique 98
Fosse de dissipation arrière re radier 99
Fosse de dissipation arrière re radier 100
Tracé du chenal modèle numérique 101