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SEE - Barrages de Kain et Hérinnes1

Barrages de Barrages de KainKain et et HHéérinnesrinnes

Introduction générale


Projet SEE Projet SEE –– KainKain et et HHéérinnesrinnes


Ouvrages actuels Ouvrages actuels -- KainKain

Écluse Va124.5m x 14m

Kain �� ∆∆∆∆H = 1.6m Hérinnes�� ∆∆∆∆H = 1.9m


Avant projet sommaireAvant projet sommaire

• Récolter les donnéesGéotechniques, 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


Nouveaux ouvragesNouveaux ouvragesHHéérinnesrinnes



SEE - Barrages de Kain et Hérinnes

Génie civil

Pepito Kuku


POINTS ABORDPOINTS ABORDÉÉSS

• Implantation générale– Kain– Hérinnes

• Génie civil– Vanne clapet– Vérin hydraulique– Echelle à poissons

• Centrale hydroélectrique

10 SEE - Barrages de Kain et Hérinnes


KAIN : SITUATION EXISTANTEKAIN : SITUATION EXISTANTE

12

1

2

3

4

5

Amont

Escaut

Aval

Escaut

1 : Maison éclusière

2 : Maison éclusière

3 : Garage/hangar

4 : Garage/hangar

5 : Maison


KAIN : SITUATION EXISTANTEKAIN : SITUATION EXISTANTE

13

12

3

4

5



KAIN : SITUATION FUTUREKAIN : SITUATION FUTURE

14

3

4

5



HHÉÉRINNES : SITUATION EXISTANTERINNES : SITUATION EXISTANTE

16

Amont Escaut

Aval Escaut

Ruisseau de l’Espierres




17

Aval Escaut

Bâtiment de la piscine d’EspierresMôle aval de l’écluse




18

Aval Escaut

Talus 4/4




19

Domaine de la piscine de l’Espierres

30 m

80 m



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURERINNES : SITUATION FUTURECHENAL LONG RIVE DROITE (AVANT PROJET SOMMAIRE)CHENAL LONG RIVE DROITE (AVANT PROJET SOMMAIRE)



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURERINNES : SITUATION FUTURECHENAL COURT RIVE DROITECHENAL COURT RIVE DROITE



HHÉÉRINNES : FUTURE RINNES : FUTURE ÉÉCLUSE CLASSE VBCLUSE CLASSE VBECLUSE CLASSE VB EN RIVE GAUCHE ?ECLUSE CLASSE VB EN RIVE GAUCHE ?



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURE RINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE CHENAL COURT RIVE GAUCHE –– EMPIEMPIÈÈTEMENT DOMAINE PISCINETEMENT DOMAINE PISCINE



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURE RINNES : SITUATION FUTURE CHENAL COURT RIVE GAUCHE CHENAL COURT RIVE GAUCHE –– NON EMPINON EMPIÈÈTEMENT TEMENT –– TALUS 4/4 AVALTALUS 4/4 AVAL



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURERINNES : SITUATION FUTURERACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE –– TALUS 4/4 AVALTALUS 4/4 AVAL



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURE RINNES : SITUATION FUTURE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE RACCORDEMENT AVEC LA BERGE EXISTANTE –– MUR DROIT MUR DROIT ÀÀ LL’’AVALAVAL



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURERINNES : SITUATION FUTURECHENAL COURT RIVE GAUCHE CHENAL COURT RIVE GAUCHE –– MUR DROIT MUR DROIT ÀÀ LL’’AVALAVAL



HHÉÉRINNES : SITUATION FUTURERINNES : SITUATION FUTURECHENAL COURT RIVE GAUCHE CHENAL COURT RIVE GAUCHE –– TALUS 4/4 TALUS 4/4 ÀÀ LL’’AVALAVAL





• Génie civil– Vanne clapet– Vérins hydraulique– Echelle à poissons




VANNE CLAPET : SCHVANNE CLAPET : SCHÉÉMA DE PRINCIPEMA DE PRINCIPE



Exemple de Vanne ClapetExemple de Vanne Clapet


SEE - Barrages de Kain et Hérinnes33 SEE - Barrages de Kain et Hérinnes33


1,5 m

30 m 10-15 m

13 m

Pente 5%

+ 10.995 + 10.995

+ 9.495



EXEMPLE DE FIXATION DU VEXEMPLE DE FIXATION DU VÉÉRIN RIN (BARRAGE DE LESSINES)(BARRAGE DE LESSINES)



ECHELLE ECHELLE ÀÀ POISSONS POISSONS ÀÀ BASSINS SUCCESSIFSBASSINS SUCCESSIFS

38

• 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



EXEMPLE DEXEMPLE D’É’ÉCHELLE CHELLE ÀÀ POISSONSPOISSONS(BARRAGE DE WAULSORT)(BARRAGE DE WAULSORT)

39

Waulsort : débit d’attrait par chenal à ciel ouvert

Kain et Hérinnes : débit d’attrait par canalisation enterrée

Chenal à ciel ouvert



EXEMPLE DEXEMPLE D’É’ÉCHELLE CHELLE ÀÀ POISSONSPOISSONS(BARRAGE DE HASTI(BARRAGE DE HASTIÈÈRE)RE)

40

AMONTAVAL



CONCLUSIONS DE LCONCLUSIONS DE L’É’ÉTUDE COMPARATIVETUDE 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



VIS HYDRODYNAMIQUEVIS HYDRODYNAMIQUE




Études hydrauliques

Céline Savary


ÉÉtudes hydrauliquestudes hydrauliques

• Écoulement au droit du barrage

• Fosse de dissipation et arrière radier

Modèle physique 1/10



• Écoulement au droit du barrage


• Tracé du chenal du nouveau barrage


Modèle numérique




• Écoulement au droit du barrage– Courbe de fonctionnement

– Aération de la nappe

– Protection du vérin

– Pression hydrodynamique sur le clapet


• Tracé du chenal du nouveau barrage– Impact sur la navigation

– Transport de sédiments


ModModèèle rle rééduit 1/10duit 1/10


ModModèèlele rrééduitduit 1/101/10

Q

Z aval

inclinaison


EcoulementEcoulement ddéénoynoyéé


EcoulementEcoulement noynoyéé


CourbeCourbe de de fonctionnementfonctionnement

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 20 40 60 80 100 120 140

Débit (m³/s)

Niveau de crête (m)

Écoulement dénoyé Écoulement noyé


AAéération de la napperation de la nappe

avec aération sans aération

• Battement du clapet

• Diminution du coefficient de débit


Conduits de communication à l’intérieur des piles



Fosse de dissipation Fosse de dissipation –– arriarrièère radierre radier

? ?

?



Champ de vitesse



Configuration initiale



Q = 30 m³/s

v (m/s)



Q = 50 m³/s

v (m/s)



Q = 70 m³/s

v (m/s)



Q = 100 m³/s

v (m/s)



Q = 130 m³/s

v (m/s)



Q = 50 m³/s

v (m/s)



Q = 70 m³/s

v (m/s)



Q = 100 m³/s

v (m/s)



Q = 130 m³/s

v (m/s)


ModModèèle numle numéériquerique

• 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


TracTracéé du chenal du chenal –– modmodèèle numle numéériqueriqueTracTracéé du chenal du chenal modmodèèle numle numéériquerique


TracTracéé du chenal du chenal modmodèèle numle numéériquerique


TracTracéé du chenal du chenal –– modmodèèle numle numéériquerique



Vitesse transversale < 30 cm/s



Zones de recirculation

Vitesse localement élevée

ou redirection du courant


TracTracéé du chenal du chenal modmodèèle numle numéériquerique



Vitesse élevée

� risques d’érosion


TracTracéé du chenal du chenal –– modmodèèle numle numéériqueriqueTracTracéé du chenal du chenal modmodèèle rle rééduit 1/50duit 1/50


TracTracéé du chenal du chenal –– modmodèèle rle rééduit 1/50duit 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


ConclusionConclusion

• 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)


Merci pour votre attentionMerci pour votre attention



• Efficace pour petite hauteur de lame d’eau• Si trop long risque de bloquer les éléments flottants

Déflecteur de crête



Barrage de Waulsort

Vanne segment avec hausse (clapet)

Déflecteur latéraux



Déflecteur latéraux



Test avec déflecteurs latéraux

vue latérale vue du dessus

1.2 m


Protection du vProtection du véérinrin


Pression hydrodynamiquePression hydrodynamique

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