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Le dessableur cloisonné cT Inner tk i rchen

T h e I n n e r t k i r c h e n p a r t i t i o n e d sand t r a p

P A R P. GAEIEL I N G É N I E U R A L A S O C I É T É G R E N O B L O I S E D ' É T U D E S E T D ' A P P L I C A T I O N S H Y D R A U L I Q U E S

( S O O R E A H , G R E N O B L E )

C'est sur une adduction secondaire de la cen­trale d'Innertkirchen (Suisse) qu'a été installé le premier dessableur cloisonné important. L'auteur décrit l'ouvrage classique primitive­ment adopté et sa transformation par l'adjonc­tion d'un cloisonnement muni d'organes de recueil des dépôts. L'efficacité se trouve ainsi grandement augmentée du fait de la réduction de la hauteur de chute libre des grains. Grâce aux dispositions adoptées à la suite d'une élude sur modèle réduit, l'ouvrage arrête environ les trois quarts des grains de un dixième de milli­mètre et les dépôts sont évacués sans aucune difficulté moyennant une perte d'eau très faible.

The first important partitioned sand trap was inslalled in an auxilliary supply tunnel of the Innertkirchen power station, Switzertand. The author describes the conventional structure as originally taken together with the altérations carried out by the attachment of a partition assembly fitted with deposit receivers. In this way the efficiency is greatly improved owing to the réduction in free fait height of the par-ticles. As a resuit of the modifications made after a scale moâel investigation, the structure stops about three quarters of the approxima-tely 0.1 mm particles and the deposits are taken away milhout any difficulty und with only a very slight water loss.

I N T R O D U C T I O N

A la fin d u p r i n t e m p s de 1955, u n e nouvel le a d d u c t i o n d ' eau à la c e n t r a l e d ' I n n e r t k i r c h e n é ta i t mise en service. El le avai t pour b u t d 'a l i ­m e n t e r cet te cen t r a l e avec les e a u x de fonte des glaciers de la Tr i f t et de Ste in et celles du va l lon de G a d m e n , é p a r g n a n t a ins i des e a u x i d e lacs artificiels p réc ieuses p o u r l 'h iver .

Cette nouve l le a d d u c t i o n a b o u t i s s a n t d a n s la galer ie d ' a m e n é e posa i t u n p rob l ème de dessa-blage i m p o r t a n t : n 'é ta i t - i l p a s d a n g e r e u x d 'en­voyer des eaux glacia i res , donc fo rcémen t sa­bleuses , s u r des t u rb ines qu i ne s 'usa ien t p a s a u p a r a v a n t pu i squ ' e l l e s é ta ien t a l imen tées p a r des e aux de lacs?

P o u r r é d u i r e ce r i s q u e sé r ieux au m i n i m u m , on ava i t p r é v u u n dessab leu r c lass ique à cha­cune des trois*»nouvelles p r i ses d 'eau, m a i s en 1953, les ouv rages é t a n t dé jà en cons t ruc t ion , u n e m a n œ u v r e d ' a i l l eurs vo lon ta i r e des v a n n e s , a y a n t p o u r b u t de c u r e r u n des lacs s u p é r i e u r s des dépô t s qu ' i l con tena i t , eu t p o u r r é s u l t a t d 'use r les m a c h i n e s en onze j o u r s in f in iment

p lus que p e n d a n t les onze a n n é e s d ' exp lo i t a t ion n o r m a l e qu i v e n a i e n t de s 'écouler . P o u r t a n t les g r a i n s r e sponsab l e s de l ' u s u r e é t a i en t s u r t o u t du l imon in fé r i eu r à 50 ^n ie rons ' ; avec u n g ra in m o y e n assez voisin de 5 m i c r o n s .

Cette expér ience inc i t a le Ma î t r e de l ' Œ u v r e à r é e x a m i n e r les p r é c a u t i o n s de dessab lage qu i ava ien t été p r i ses en vue de les a u g m e n t e r si la chose é ta i t poss ible . Cela a p p a r u t c o m m e s u p e r ­flu p o u r deux des nouvel les p r i ses , m a i s p o u r la. t ro i s ième, celle du glacier de Tr i f t , il p a r u t i nd i spensab le de fa i re u n effort spécial vu l ' abon­d a n c e des sables co 'ntenus d a n s les eaux à cer­ta ines époques .

Il n e s 'agissai t pa s , b ien e n t e n d u , d ' a r r ê t e r les g r a in s de l imon ( indécan tab le s s inon d a n s des lacs) qu i u s e n t les m a c h i n e s à coup s û r m a i s l en temen t , m a i s les sables p lus g ross ie r s qu i p e u ­ven t p r o v o q u e r des u s u r e s mass ives et s o u d a i n e s lors des violentes i n t empér i e s .

La Société des K r a f t w e r k e Oberhas l i décida

Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1957012

«20 L A H O U I L L E B L A N C H E N" SPÉCIAL B / 1 9 5 7

donc de t r a n s f o r m e r le des sab leu r de la Tr i f t en dessableur cloisonné, su ivan t les d i spos i t ions brevetées p a r les E t a b l i s s e m e n t s Neyrp ic , qu i p e r m e t t a i t u n e amé l io r a t i on cons idé rab le tou t en r e s t a n t é c o n o m i q u e m e n t acceptab le .

L 'ouvrage é t a n t dé jà à moi t ié cons t ru i t , il fal­lait a p p o r t e r cet te amé l io r a t i on d a n s u n cad re ex is tan t , ce qu i e n t r a î n a i t des su jé t ions supp lé ­

m e n t a i r e s . De p lus , en r a i son d u c a r a c t è r e de n o u v e a u t é des a m é l i o r a t i o n s p roposées , il fut dé­cidé d 'effectuer une é tude su r modè le r é d u i t de l ' ensemble de l 'ouvrage q u e n o u s a l lons s i tuer d a n s son cad re et décr i re r a p i d e m e n t .

C o m m e on le v e r r a en t e r m i n a n t , on est pa r ­venu à u n ouv rage d ' exp lo i ta t ion facile et d ' u n e h a u t e efficacité.

I. — L ' O U V R A G E E T S O N C A D R E

Le to r r en t de la Trif t , qui descend du glacier du m ê m e n o m en q u e l q u e sor te adossé, au glacier du Rhône , est coupé à la cote 1324,50 p a r u n pe­t i t b a r r a g e po ids qu i f o r m e la r e t e n u e (fig. 1). L a conf igura t ion des l ieux, la n a t u r e du ter­ra in , les nécess i tés imposées p a r le passage à p rox imi t é de la galer ie p r o v e n a n t des pr i ses p lus en a m o n t , ont c o n d u i t à u n ensemb le or ig ina l qu i fut conçu p a r M. J u i l l a r d , ingén ieur -conse i l

à Berne , à cet te époque i ngén i eu r en chef des K r a f t w e r k e Oberhas l i .

Le va l lon est é t roi t , ses l i anes couve r t s d 'ébou-lis i n s t ab les g r a n i t i q u e s . Le b a r r a g e , d ' u n e lon­g u e u r de 78 m en crê te , est en deux p a r t i e s : la p a r t i e déve r san t e , pavée de g ran i t , est c reuse , p o u r des r a i sons d ' économie de bé ton et de cir­cu la t ion du pe r sonne l p o u r accéder à la c h a m b r e qu i con t i en t la v a n n e de fond, d u t ype sec teur .

FlG. 1.

Vue d'ensemble du barrage déversant contenant le dessableur.

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L ' a u t r e par t i e , côté r ive droi te , p lus élevée, est c reuse éga lement , ca r elle cont ient la g r a n d e c h a m b r e de dessab lage d o n t il va ê t re ques t ion et u n long couloi r de c i rcu la t ion . Le tou t es t couve r t d ' u n e for te da l le s u r m o n t é e d ' u n e épaisse couche de ca i l lout is p ro tec t r i ce con t r e les c h u t e s de r o c h e r s et les ava l anches , don t la p h o t o g r a ­phie m o n t r e des r é s idus .

Dans ce t te zone, la pen te du to r r en t es t de 18,5 %. Le débi t de p r i se est au m a x i m u m de 6,75 m : Vs, soit env i ron le q u a r t du débi t ab ­sorbé p a r la cen t ra le , m a i s , les j o u r s de g r a n d e s c rues , le t o r r e n t débi te b ien d a v a n t a g e ; les eaux sont a lo rs j a u n â t r e s , cha rgées de l imon glac ia i re et de sable s i l iceux.

Le glacier occupe 90 % du bass in ve r san t qu i es t e n t i è r e m e n t composé de roches c r i s ta l l ines : g r an i t é s ou schis tes m é t a m o r p h i q u e s . Les sables en s u s p e n s i o n sont p r e s q u e exc lus ivemen t q u a r l -zeux, à g r a i n s pos sédan t des a rê tes t r è s t r a n ­c h a n t e s .

O'n voit su r la p h o t o g r a p h i e la p r i se , avec ses gril les fines, a r r a n g é e p o u r p r e n d r e spéc ia lement l 'eau de su r face de la r e t e n u e . Sa d i spos i t ion oblige l 'eau à f r a n c h i r u n coude à 45° p o u r pé ­n é t r e r d a n s la c h a m b r e de dessab lage . On p e u t r e m a r q u e r q u e la su r face en p l an de cet te c h a m ­bre ne r e p r é s e n t e q u ' u n e faible f rac t ion de la

b ien avec les fo rmes du r o c h e r et les nécess i tés de l ' explo i ta t ion .

Selon le p ro je t in i t ia l , l 'eau purif iée devai t s ' évacuer p a r d e u x fentes ménagées d a n s le p la­fond et p a r u n orifice aval a l i m e n t a n t u n collec­teur l a t é ra l a b o u t i s s a n t à u n p u i t s don t la sec­t ion étai t ca l ibrée p o u r déb i te r 6,75 m ' ! / s p o u r un n iveau a m o n t à la cote de 1.324,50.

Une pe t i te galer ie m u n i e d ' u n e v a n n e à gl is­s e m e n t abou t i s sa i t au fond de l 'ouvrage , des t inée à évacuer les dépôts p a r des v idanges complè te s de d u r é e a p p r o p r i é e .

Comme on le voi t su r cel le m ê m e figure, c 'est p a r l ' ins ta l la t ion d ' u n c l o i s o n n e m e n t a p p r o p r i é d a n s la p a r t i e aval q u e l 'ouvrage a été amél io ré .

Vu la fo rme de la c h a m b r e , il n 'es t pas t r è s facile de ca lcu ler e x a c t e m e n t l'efficacité de ce des sab leu r a v a n t modif icat ion : la forte d iver ­gence à l ' en t rée , le coude à 45" , la p r o f o n d e u r var iable , l ' ex t rac t ion de l 'eau en t rois p o i n t s d u p la fond c o m p l i q u e n t le calcul si on le veut exact .

O n p e u t simplifier en c o n s i d é r a n t s i m p l e m e n t la p a r t i e rec t i l igne de la c h a m b r e , de (5 ni de l a rgeu r et 30 m de l ongueu r , soit u n e su r face en p l an de 180 m 2 . On p e u t m o n t r e r q u ' e n eau ca lme , la v i tesse de c h u t e d u g ra in le p l u s fin se t r o u v a n t à la p a r t i e s u p é r i e u r e de Ja sect ion

Zone calme - Zone très turbulente

F I G . 2.

Coupe en long développée du dessableur. A gauche, la partie de l 'ouvrage où se trouve le cloisonnement.

sur face de la r e t e n u e , ce qui est u n e d ispos i t ion excel lente fac i l i tan t la d é c a n t a t i o n de b e a u c o u p de sable a v a n t que l 'eau ne p é n è t r e d a n s le des ­sab leu r .

L a f o r m e de la c h a m b r e de dessab lage appa ­ra î t su r la figure 2 qu i est u n e coupe en long, développée à cause d u coude à 45° en t r e les per -ties a m o n t et ava l de l 'ouvrage .

L a l a r g e u r est de 6 m su r t ou t e la l ongueu r de la c h a m b r e qu i est de 50 m au total , d o n t 34 m de p la fond p o u r la pa r t i e rec t i l igne aval .

Le r a d i e r est inc l iné à 75 % d a n s la p a r t i e a m o n t , ho r i zon ta l d a n s la zone de p r o f o n d e u r m a x i m u m (13 m ) , 10 % au cen t re et r e m o n t e à 45° à l ' ex t rémi té aval . Cette fo rme s ' ha rmon i sa i t

d ' en t rée va leur :

qui est t o t a l e m e n t décan té , a p o u r

W = Q . =

( i > 7 5 l l l ; / s

= 37 m m / s . 80 m-'

ce qui co r r e spond à u n gra in de silice s p h é r i q u e de l î /10 P S de m m envi ron tombant: d a n s l 'eau à 10°.

Ce calcul est op t imis t e ca r il négl ige tous les p h é n o m è n e s p a r a s i t e s tels q u e la t u r b u l e n c e et les p e r t u r b a t i o n s v e n a n t de l ' ent rée . Si l 'on ad­met , avec ce calcul , que l 'on décan t e 100 % des g r a in s de 3 / 1 0 P S et que les g r a in s p l u s fins son t décan tés p r o p o r t i o n n e l l e m e n t au r a p p o r t de leur vi tesse de c h u t e à celle d u g ra in de 3/10''", les

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efficacité s u r ces différents g r a i n s se ra ien t cel­les du t ab l eau I :

TABLEAU I

Diamètre en m m | 0,30 | 0,25 | 0,20 | 0,15 | 0,10 ]0,075|0,050

i f f l ë âd t é % f l 0 0 | 7 5 T 5 7 I 36 | 18 I 8 | 3,5

Ces v a l e u r s sont p l u t ô t exagérées . Cependan t , ce des sab leu r e û t été aus s i efficace q u e les ou­v r a g e s c o u r a n t s ; d ' a i l l eu r s , on n ' a u r a i t p a s t rouvé à l 'aval des g r a i n s de l ' o rd re de 3 / 1 0 , s , p o u r la r a i s o n qu ' i l s son t p r e s q u e t o u s a r r ê t é s p a r la r e t e n u e e l l e -même.

IL — C L O I S O N N E M E N T E T M O D È L E R É D U I T

L ' a u g m e n t a t i o n i m p o r t a n t e de l 'efficacité de l 'ouvrage a été o b t e n u e p a r l ' i ns ta l l a t ion d a n s la p a r t i e ava l d ' u n c l o i s o n n e m e n t m u n i d 'o rga­nes de recue i l a p p r o p r i é s .

F I G . 3. Vue du cloisonnement de la chambre de dessablage,

(d'après modèle rédui t ) .

C o m m e n o u s avons dé jà eu l 'occasion de l 'ex­poser (1), et la chose est b i en c o n n u e , le fai t

(1) La Houille Blanche, N" spécial B, octobre 1951, P . G A B I B L : « Nouvelles disposit ions de dessableur », p . 630 à 639.

de d i spose r d a n s u n g r a n d v o l u m e des c loisons m u l t i p l e s a u g m e n t e l'efficacité de la d é c a n t a ­t ion p u i s q u e la h a u t e u r de c h u t e l ibre des g r a in s es t divisée d a n s le r a p p o r t de la p r o f o n d e u r to­ta le à la d i s t ance ver t ica le s é p a r a n t d e u x cloi­sons . On a donc in t é rê t à les r a p p r o c h e r le p l u s possible . Il faut , de p l u s , q u e les c lo isons soient assez inc l inées p o u r q u e les dépô t s pu i s sen t y gl isser l i b r emen t , m a i s c 'est insuff isant . Il est essent ie l que des o r g a n e s de recue i l de fo rme a p p r o p r i é e col lec tent les dépô t s q u i s ' écoulent des c lo isons et les c o n d u i s e n t vers la p a r t i e basse de l 'ouvrage s a n s r emi se en s u s p e n s i o n no tab le , au­t r e m e n t l 'efficacité d u s y s t è m e se t r o u v e r a i t for­t e m e n t c o m p r o m i s e , s inon r u i n é e .

Ces o r g a n e s de recue i l c o n d u i s e n t les dépô t s j u s q u ' à la fosse de s tockage , au fond de laque l le se t r o u v e n t les po in t s d ' évacua t ion .

P o u r des r a i s o n s d ' h y d r a u l i q u e et de cons­t ruc t ion , on a é té a m e n é à réa l i se r la d i spos i t ion r e p r é s e n t é e s u r la figure 3 qu i c o m p o r t e u n e t r avée cen t r a l e et. deux d e m i - t r a v é e s l a té ra les : les p l a q u e s son t en fo rme de to i t au mi l ieu et de demi- to i t l a t é r a l e m e n t . El les s ' appu i en t su r d e u x c h a r p e n t e s qu i c o n s t i t u e n t d e s c lo isons c reuses ver t ica les qu i se rven t à la fois de s u p ­p o r t s et d ' o r g a n e s de recue i l . L ' e n s e m b l e a été c o n s t r u i t en al l iage léger a l u m i n i u m - m a g n é s i u m et pesa i t env i ron 25 t o n n e s .

L ' ouv rage se p r ê t a i t b ien à cet te d i spos i t ion p a r ses fo rmes et p a r c e q u e la v i tesse m o y e n n e d a n s la pa r t i e c lo i sonnée p o u v a i t ê t re de 8 à 9 c m / s p o u r le débi t m a x i m u m ; on é t a i t donc bien en des sous de la vi tesse à p a r t i r de laquel le les dépô t s a u r a i e n t été e m p o r t é s p a r le c o u r a n t vers le h a u t , ce qu i eu t été né fas te p o u r l'effi­caci té (2) .

Comme on le voit s u r la f igure 2, le c lo i sonne­m e n t d ivise l 'espace en 5 b a t t e r i e s de t u b e s in­cl inés a l l an t de 4 à 13,40 m de long . L e s c lo isons son t d i s t a n t e s e n t r e elles de 0,60 m, sauf p o u r

(2) La Houille Blanche, N" spécial S.H.F. : Deuxièmes Journées de l 'Hydraul ique, 25-29 ju in 1952, P . G A R I E I , et J. P . R A V N A U D : « Evolution de la décantat ion dans le passage de l 'écoulement l amina i re à l 'écoulement tu rbu­lent et phénomènes de charr iage dans les dessableurs à espace cloisonné ».

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F I G . 4. Cloisonnement essayé sur le modèle réduit .

les t ro is tubes les p lus cour t s , p o u r lesquels cet te d i s t ance a été r a m e n é e à 0,45 m. La h a u t e u r de c h u t e l ibre des g r a in s se t rouve donc r é d u i t e à 0,85 m au m a x i m u m ; elle est donc dix à douze fois p l u s faible que la p r o f o n d e u r to ta le de l 'ouvrage .

L ' e au purif iée est évacuée p a r 5 fentes m é ­nagées d a n s le p la fond et p a r l'orifice aval . L ' u n e des fentes se t rouve en a m o n t du c lo i sonnement et p r e n d l 'eau qui s 'est décan tée le long du p la fond .

La figure 4 r e p r é s e n t e le c lo i sonnemen t essayé sur u n modè le r édu i t au 1 / 2 0 e , c o n s t r u i t en plexiglass , ce qu i p e r m e t t a i t de bien voir les é cou l emen t s .

Le bu t de ce modè le é ta i t :

— D 'obse rve r les écou lemen t s et de vérifier le bon f o n c t i o n n e m e n t des o rganes de recue i l ;

— - De d é t e r m i n e r les fo rmes et d i m e n s i o n s des feu Les d ' évacua t ion de l 'eau décan tée ;

— De m e t t r e au po in t les d i spos i t ions p e r m e t ­tant d ' opé re r fac i lement la p u r g e p e r m a n e n t e des sables fins sous le c lo i sonnemen t et la chas se p é r i o d i q u e des dépôts p lus gross ie rs r a s semb lé s su r le r a d i e r a m o n t .

Il a p e r m i s éga l emen t de faire ce r t a ines me­s u r e s d'efficacité p o u r c o m p a r e r en t r e elles di­verses so lu t ions , m a i s n o n p o u r d é t e r m i n e r l'ef­ficacité réelle de l 'ouvrage, qui pouva i t ê t re cal­culée.

On a che rché su r le modè le les fo rmes don­n a n t la mei l l eure efficacité, en é t a n t sû r que ces m ê m e s fo rmes d o n n e r a i e n t éga l emen t la mei l -r e u r e efficacité d a n s la réa l i té . Des d i spos i t ions pa r t i cu l i è r e on t p e r m i s de p a s s e r su r le modè le un débi t a l l an t j u s q u ' à 8 l i t res p a r seconde , a lo rs que le débi t m a x i m u m en s imi l i t ude de F r o u d e é ta i t de 3,77 I / s , de façon à avoir un n o m ­bre de Reyno lds p lus élevé d a n s le c lo i sonne­m e n t .

Grâce au modèle , il a été poss ible de r e m é d i e r à q u e l q u e s dé fau t s : d ' abord en inf léchissant vers le bas le p lafond i m m é d i a t e m e n t à l ' en t rée et en p l a ç a n t d e u x gril les en sér ie à l 'aval du coude , on a pu a n n u l e r les p e r t u r b a t i o n s d ' en t r ée et a l imen te r u n i f o r m é m e n t la pa r t i e rec t i l igne de la c h a m b r e de dessab lage . .Sans cela, l 'efficacité étai t m a u v a i s e .

On a pu régler les vi tesses d a n s les tubes à des v a l e u r s s ens ib l emen t p r o p o r t i o n n e l l e s à l eurs l ongueur s , a lors que , s ans p r é c a u t i o n s , il y avai t c e r t a i n s tubes d a n s lesquels l 'eau coulai t en sens inverse du sens p révu . De m ê m e , on a a ju s t é la forme des o rganes de recuei l p o u r que le sable y descende a i s é m e n t à tous les rég imes . Le mo­dèle a p e r m i s de c o n s t a t e r qu'avec, les fo rmes définitives, le sable a r r i va i t r é g u l i è r e m e n t d a n s la fosse aval avec, s e u l e m e n t u n e légère r emi se en su spens ion à la base q u a n d l 'eau était t r ès chargée , m a i s le n u a g e a insi fo rmé se décanta i t d a n s les t ubes les p lus bas .

624 LA H O U I L L E B L A N C H E N" SPÉCIAL B/1957

Un a u t r e po in t e x t r ê m e m e n t i m p o r t a n t , que l 'on a r e g a r d é de t r è s p r è s , conce rne l ' évacua­tion des dépô ts . E n effet, u n des sab leu r n e p e u t p a s fonc t ionne r avec sécur i té s ans u n e évacua­tion i r r é p r o c h a b l e .

E n m a r c h e n o r m a l e , donc avec l 'ouvrage en cha rge , les gros sables se déposen t su r le r a d i e r a m o n t et y r e s t en t immobi l e s , car les c o u r a n t s sont fa ib les ; les sables fins se déposen t sous le c lo i sonnemen t d a n s la fosse rése rvée à cet effet et s'y a c c u m u l e n t b e a u c o u p p l u s r a p i d e ­m e n t que sur le r a d i e r à cause du c lo i sonnemen t , si b ien qu ' i l f au t p u r g e r en p e r m a n e n c e , s inon t ou t sera i t r a p i d e m e n t engorgé .

Une compl ica t ion vena i t du fait q u ' u n e seule v a n n e de chasse é ta i t p r é v u e ; cet te difficulté a pu ê t re tournée fac i lement . On a p lacé t ro i s con­du i tes a b o u t i s s a n t à l ' a m o n t d a n s la fosse des sables fins et à l 'aval con t r e la face de la v a n n e

à g l i s sement . De cet te m a n i è r e , en levant cet te v a n n e de 5 cm, on p e u t a s s u r e r u n e p u r g e des sables fins en p e r d a n t 60 1/s s e u l e m e n t ; en le­v a n t la v a n n e de 20 cm, cet te c h a s s e se fait à p l u s de 1 m 3 / s , et en l evan t la v a n n e en ple in , en m ê m e t e m p s que celle de la r e t e n u e , on v ide l ' ouvrage ; le v io len t c o u r a n t e m p o r t e a lors t o u s les dépô t s d u r ad i e r .

Le disposi t i f a été complé té p a r u n e t u y a u t e ­rie p r e n a n t l 'eau d a n s la r e t e n u e et l ' i n jec tan t d a n s les t ro i s condu i t e s d ' évacua t i on des sables fins à c h a q u e v idange , ce qu i s u p p r i m e t o u s les r i sques d ' obs t ruc t i on de ces condu i t e s , quo i qu ' i l a r r ive . Le modè le m o n t r a que ce t te d i spos i t ion p r é s e n t a i t u n in té rê t , ca r ces condu i t e s p o u ­va i en t s ' obs t rue r lors des chasses su r le r ad i e r , qu i p o u v a i e n t a p p o r t e r p l u s i e u r s m è t r e s d ' épa is ­seur de sable su r ces condu i t e s si elles é t a i en t effectuées t r o p v i o l e m m e n t .

III. — E X P L O I T A T I O N D E L ' O U V R A G E

Les deux p r e m i è r e s a n n é e s d ' exp lo i ta t ion on t p e r m i s de c o n s t a t e r l 'excel lente efficacité de l 'ou­vrage c o m m e la facili té de son explo i ta t ion .

Dès a p r è s la mi se en eau en 1955, u n e c a m p a ­gne de m e s u r e fut e n t r e p r i s e en prof i tant des e a u x de fonte des neiges , l égè remen t cha rgées en sable . O n opé ra p a r p r é l è v e m e n t s c o n t i n u s d a n s des b idons de 200 l i t res ou avec des cyclones .

Bien que ces m e s u r e s a ien t été r e n d u e s déli­cates p a r su i te des f luctuat ions de t e n e u r à l 'en­t rée de l 'ouvrage , elles ont p e r m i s de t racer la courbe d'efficacité de l 'ouvrage don t les é l émen t s f igurent d a n s le t ab l eau II :

TABLEAU II

Diamètre enmmj 0,4 | 0,3 | 0,2 |0,150|0,'100 |0,075j0,050

Décante % | 99 | 98 j 97,5 j 95 | 72 | 53 | 30

Les gros g r a in s n o n a r r ê t é s é ta ien t des pa i l ­le t tes à faible vi tesse de c h u t e . A p a r t i r de 2 / 1 0 e 3 de m m , il y avai t des g ra ins à peu p r è s s p h é r i q u e s n o n a r r ê t é s p r o v e n a n t de la fente a m o n t non in té ressée p a r le c lo i sonnemen t .

On p e u t ca rac t é r i s e r l ' ouvrage en d i san t qu ' i l a r r ê t e 72 % des g ra ins de 0,100 m m et sens ib le­m e n t tous les 0,2 m m , ce qui est confo rme a u x r é s u l t a t s d u ca lcul de la d é c a n t a t i o n d a n s les t ubes é l émen ta i r e s inc l inés . L a m é t h o d e de cal­cul t ena i t c o m p t e de la t u r b u l e n c e .

E n c o m p a r a n t les chiffres des t ab l eaux I et II, on cons t a t e que l'on divise p a r des n o m b r e s com­

pr i s e n t r e 1,36 et 10 les q u a n t i t é s de sable de 0,05 à 2 m m qu i é c h a p p e n t au des sab leu r , c 'est-à-dire qu i i r a i en t u se r les m a c h i n e s . C o m m e les chiffres du t ab l eau I é t a i en t op t imi s t e s , on p e u t e s t imer q u e l 'on d iv i se ra i t p a r des n o m b r e s qu i s e ra i en t p l u t ô t c o m p r i s e n t r e 2 et 20 la q u a n t i t é de sable, de r e s p e c t i v e m e n t 0,050 et 0,2 m m , a l l an t a u x t u r b i n e s .

P o u r chiflrer le ga in exact p r o c u r é p a r le c lo i sonnemen t , il f a u d r a i t c o n n a î t r e la g r a n u l o -m é t r i e m o y e n n e exac te du sable e n t r a n t d a n s l ' ouvrage . Cela n ' a p a s p u ê t re fait m a i s des essais su r le modèle , avec et s ans c lo i sonne­m e n t , en p r e n a n t u n sable supposé r ep ré sen t a t i f de celui d u t o r r e n t de la Tr i f t , on t m o n t r é que , p o u r p r o d u i r e le m ê m e effet de d é c a n t a t i o n , il fa l la i t p r e n d r e le de s sab l eu r c lo i sonné ou b ien 3 à 4 de s sab l eu r s s ans le c l o i s o n n e m e n t . Ev i ­d e m m e n t , la t o p o g r a p h i e des l ieux, c o m m e auss i l ' économie du pro je t , n e p e r m e t t a i e n t p a s d ' adop te r cet te d e r n i è r e so lu t ion .

L ' exp lo i t a t ion de l ' ouvrage s 'est fai te s a n s dif­ficulté, b ien que les v a n n e s so ient t é l é c o m m a n ­dées depu i s p l u s de 15 k m . El le se ra encore faci­l i tée p a r la p r o c h a i n e mi se en service d ' u n té lé­t r a n s m e t t e u r d ' épa i s seu r de sable S ineyrco q u i p e r m e t t r a d ' économise r en pé r iode de basses e aux su r le 1 % de débi t p e r d u p o u r la p u r g e p e r m a ­nen t e , car on ne p r a t i q u e r a les p u r g e s q u e lo r s ­que l ' appare i l i n d i q u e r a qu ' i l y a des dépô t s en q u a n t i t é t rop a b o n d a n t e .

Il fau t d i re que la r e t e n u e a r r ê t e déjà b e a u -

N° SPÉCIAL B/1957 P . G A R I E L 625

c o u p de m a t é r i a u x : la p r e s q u e to ta l i té d u sable

p l u s g ros q u e 0,4 m m , ce qu i soulage d ' a u t a n t

le de s sab l eu r . Mais celui-ci a u r a i t for t b i en p u

s ' a c c o m m o d e r des m a t é r i a u x p lus gross ie rs , a l ­

l an t j u s q u ' a u x gravi l lons de 3 ou 4 m m sans

n u i r e au bon f o n c t i o n n e m e n t de la p u r g e per ­m a n e n t e , qu i n ' e s t i n t é res sée q u e p a r les sab les fins. Mais le con t rô l e de l ' i m p o r t a n c e des dépô t s et de l ' o p p o r t u n i t é des chasses eû t été p l u s dif­ficile.

C O N C L U S I O N

L ' in s t a l l a t i on d ' u n c lo i sonnemen t a p p r o p r i é

d a n s le de s sab l eu r de la Tr i f t a p e r m i s d ' en

amé l io r e r c o n s i d é r a b l e m e n t l 'efficacité. I l a r r ê t e

en effet 72 % des g r a i n s de sable <ie 0,1 m m au

lieu de m o i n s de 38 % sans ce c lo i sonnemen t .

P l u s i e u r s déta i ls i m p o r t a n t s on t été m i s au

po in t su r un modè le r é d u i t qu i a p e r m i s de

chois i r les fo rmes les p l u s favorab les .

Le r é s u l t a t es t que , finalement, s a n s c h a n g e r

le c a d r e géné ra l de l 'ouvrage , l 'efficacité obte­

n u e grâce au c l o i s o n n e m e n t es t la m ê m e q u e

celle que l 'on a u r a i t o b t e n u e en p a r t a g e a n t le

débi t e n t r e 3 ou 4 d e s s a b l e u r s en pa ra l l è l e . De

p lus , les d i spos i t ions adop tées p e r m e t t e n t d 'éva­

cuer u n e g r a n d e p a r t i e des dépô t s au p r i x d ' u n e

c o n s o m m a t i o n d ' eau infime : m o i n s de 1 % du

débi t t r a i t é .

Il s emble b ien que seu l l ' emploi d ' u n cloison­

n e m e n t de l 'ouvrage p e r m e t t a i t d ' a t t e i n d r e u n

tel r é s u l t a t .

D I S C U S S I O N

(Président : M. Maurice G A I I I B L )

M. le Président rappelle que l 'appareil installé in situ k la suite des essais rapportés par M . Paul G A R I B L a permis une al imentat ion de l 'usine dans de très bonnes condit ions. Il demande si le débit de 1 %, donné comme suffisant pour assurer, en l'espèce, l 'évacuation des dé­pôts, a été obtenu déjà dans d 'autres instal la t ions de dessableurs.

M. R E M E M B R A S indique que ce débit est, en général, cinq fois plus grand.

M. L A B A T E précise que l'on peut descendre jusqu 'à des débits de 2 % avec des dessableurs discontinus mis en service par une horloge automat ique , et plus bas avec des dégraveurs-dessableurs à détecteurs, mis au point par M . Molbert à la R.E.H. Alpes-II d'E.D.F., et en cours de montage à l 'heure actuelle sur diverses prises.

Sur la demande de M. M O L B E R T , relative à l 'éventuali té d'un dégravage préalable, M. Paul G A R I E L indique que les gros grains peuvent se déposer sur le grand radier amont du dessableur sans gêner le cloisonnement et être éva­cués par un courant violent après vidange de l 'ouvrage (chasse discontinue) ; paral lèlement , une purge continue évacue tout ce qui est arrêté par le cloisonnement lui-même. Par ai l leurs , des essais faits sur le modèle en incl inant le radier ont permis de constater que l'on pouvait a l imenter le dessableur cloisonné avec radier incliné, à 45°, donc supprimer toute la chambre amont et avoir la même efficacité.

Répondant à de nouvelles questions de M. M O L B E R T et de M. L A B A Y E , M. Paul G A R I E L indique que l 'étendue du bassin versant est de l 'ordre de 50 km 2 avec 90 % de la surface occupée par le glacier, et celle de la retenue, de 800 m 3 envi ron; celle-ci a t ténue les faibles irrégularités du régime et l 'exploitation fait des purges systématiques, en principe, tous les dimanches et après les pluies d'orage.

En ce qui concerne l 'util isation du dessableur dans le cas d'une, prise en dessous, envisagée par M. M O L B E R T ,

M. Paul G A R I E L précise qu 'un ici dessableur, associé à un

dégraveur, est en cours de réal isat ion en Argentine; le souci de ne pas perdre t rop d'eau conduit à réduire l 'ori­fice de la purge permanente , et à dégraver à l 'amont du dessableur, afin d'éviter que cet orifice ne se bouche. Le dégravement se fait au moyen d 'une simple fosse instal lée jus te à l 'amont du dessableur et dans laquelle les gra­viers tombent de façon cont inue. Les sables sont, donc purgés par un orifice différent de celui du dégraveur.

Le r isque de fortes pertes d'eau au cours du dégravage est réduit pa r son intermit tence : il faut, néanmoins , une surveillance qui est sans doute évitée avec les dégraveurs au tomat iques avec horloge.

Sur la demande de M. P O N S A R D , M. Paul G A R I E L indique que l'efficacité n'est rédui te par la concentrat ion qu 'à par t i r de 50 grammes par l i tre.

M. Q U E S N E L estime que le dessablage des eaux du tor­rent ayant essentiellement pour objet d'éviter une usure prématurée des aubes des turbines de l 'usine, et cette usure ayant été constatée avec des suspensions de 5 à 10 microns, il serait, intéressant de connaî tre , pour des vitesses d'injection et des concentrat ions déterminées, l'influence du calibre moyen des part icules en suspension, d 'abord avec des limites inférieures et supérieures assez voisines (suspensions à granulométr ie uniforme), puis avec des limites de plus en plus différenciées.

La réduction de la concentrat ion, pour intéressante, essentielle même qu'elle soit, n'est pas en l'espèce le bu t recherché, le cri térium unique de la réussi te de l 'opé­rat ion.

La connaissance de l'influence du calibre des suspen­sions permet t ra i t une meil leure orientat ion des processus de dessablage, et une meil leure adaptat ion des disposi­t ions des dessableurs aux effets que l'on en escompte en la circonstance. Elle n'est donc pas dénuée d' intérêt , bien au contraire.

M. Paul G A R I E L indique que de telles mesures de, gra­nulométr ie ont été faites à Innertkirehen, mais qu'elles

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ne se sont pas étendues sur un temps suffisamment long pour permett re des comparaisons va lables ; de toute fa­çon, il ne para î t pas possible de réduire l 'usure due aux grains t rès fins.

M . B O N K I N signale que l 'usure des turbines de hau te chute est due essentiellement aux grains fins en suspen­sion. Ce phénomène peut être a t t r ibué en grande par t ie au fait que les grains plus gros n 'a t te ignent qu 'une vi­tesse sensiblement plus faible que celle des je ts d 'une Pe l ton ; à t i t re d'exemple, des grains de 3 / 1 0 " de m m peuvent n 'emmagasiner que 1 0 % de l 'énergie cinétique qu'ils auraient à la vitesse du jet .

Des expériences conduites en laboratoire avec des sa­bles de 1 / 1 0 " de mm et un je t de 3 8 m / s environ ont montré que, à quelques décimètres de l'orifice, l 'action abrasive de la mixture était croissante en fonction de la dislance à l'orifice (malgré une dispersion croissante dn je t ) , ce qui confirme l 'hypothèse précédente.

M . le Président souligne l ' importance de la r emarque de M . B O N N I N et pense que son hypothèse devrait donner lieu à des vérifications serrées.

M . M A Î T R E estime que, si l'on compare le dispositif présenté par M. G A R I E I . à un dessableur classique re la t i ­vement poussé, tel que celui de la centrale de Passy, il y a un gain de près de 1 / 1 0 ° mm à l 'avantage du dessa­bleur d ' innertkirchen : 7 2 % des grains de . 1 /10 e de m m sont éliminés dans cet ouvrage, alors qu'à Passy, ce ren­dement n'est obtenu que pour les grains de 2 / 1 0 ' S mm.

Par contre, si l'on compare le dessableur prévu à l 'ori­gine à Inner tki rchen au dessableur de Passy, on constate que, pour un volume d'ouvrage par m 8 / s t ra i té légère­ment inférieur, le dessableur de Passy semble avoir une efficacité sensiblement supérieure à celui d ' rnnertkirchen qui n 'é l iminai t que 5 6 % des grains de 2 / 1 0 M mm.

Cette efficacité rédui te semble liée à quelques imper­fections non négligeables : grande profondeur, longueur assez réduite, coude à l 'entrée. De plus, la présence d'un fond à faible pente, avec une seule série d'orifices de purge à l 'aval, peut laisser craindre la formation de dépôts impor tan ts sur ce fond, pouvant provoquer l 'ob­struction des orifices par éboulement lors d'un incident de marche, comme cela a été constaté sur certains ouvra­ges des Alpes. Si, au contraire, on ne constate pas de dépôts impor tan ts dans cette par t ie de l 'ouvrage, cela ne provient-il pas de ce que, dans le cas part iculier , la rete­nue elle-même forme déeanteur pour les sables les plus grossiers?

En ce qui concerne la différence entre les t aux d'épu­ration réels et les valeurs théoriques util isées par M. O A R T E L , M . M A Î T R E précise que les mesures effectuées, en 1 9 5 3 , à Passy par le Service de M . B O U R G U I G N O N , mont ren t que, pour les grains de l 'ordre de 2 / 1 0 0 5 mm, la concor­dance reste bonne pour les vitesses d'écoulement consi­dérées ( 0 , 4 0 m / s environ).

M . M A Î T R E pense, d 'aut re part , qu 'un problème impor­tant est celui de la composition granulométr ique des sa­

bles t ransportés par le torrent : des mesures effectuées ces dernières années dans des usines dont le bassin ver­sant comporte 2 0 à 2 5 % de glaciers (Passy et Pont Escof-fier) ont. mont ré que les sables en suspension à l 'entrée de ces prises d'eau comportaient 8 0 % d'éléments infé­r ieurs à 1 / 1 0 ' m m et environ 5 0 % d'éléments inférieurs à 6 / 1 0 0 O ! ' mm. Il serait in téressant de connaî t re la gra-nulométr ie des grains contenus en suspension à l 'entrée du dessableur d ' inner tk i rchen, car on peut se demander si, dans un bassin versant glaciaire dans sa quasi- total i té , la proport ion d'éléments t rès fins échappant même à l'action du dessableur cloisonné ne r i sque pas d'être plus élevée. Ce point est impor tan t dans la mesure où il con­dit ionne, avec le pr ix de revient du cloisonnement, la rentabi l i té économique de l 'ouvrage.

M. Paul G A R I E U répond qu'en fait, si les conduites, de purge n 'ont pas été bouchées, cela ne veut pas dire qu'il n'y ait pas eu des couches épaisses de sable sur le r ad ie r ; malheureusement , le détecteur mécanique ne fonct ionnai t pas à l 'époque à laquelle ont été faits les essais et il sera, d 'ai l leurs, remplacé, par un au t re apparei l , qui t r ans ­met t ra électroniquement l 'épaisseur du sable dans la fosse. Il y a eu des dépôts considérables, bien que la retenue ait une surface assez grande : ou a vu des quan­tités énormes de sable s'en aller au cours des chasses périodiques.

D'autre part , il est bien exact que la grande majori té des grains sont t rès fins et de ce fait, il semble qu'on atteigne par ce procédé du cloisonnement la l imite écono­mique des dessableurs : on ne gagnerait pas beaucoup en diminuant- les vitesses ou par une augmenta t ion du cloisonnage. La recherche d 'une plus grande efficacité théorique, en u t i l i sant un tonnage de métal égal à celui du. cloisonnement, conduirai t à l 'emploi d 'autres systèmes, tels que des cyclones; mais ces apparei ls ne fonct ionnent convenablement que s'ils sont de peti tes dimensions, donc-nécessairement associés à des grilles à net toyage au toma­tique, ce qui conduit à un tonnage d 'apparei ls finalement plus important , à une complication mécanique et à une perte de charge généralement peu admissible .

M . L A H A V E pense que, lorsque les dépenses dues au des­sablage croissent t rop, le compromis le plus économique consiste, sans doute, à t ra i t e r spécialement les aciers des turbines pour leur permet t re de résister aux maté r i aux t ranspor tés , ou bien à remplacer les tu rb ines de temps en temps .

M. Paul G A R I E I . estime que ce compromis est à recher­cher dans chaque cas et qu'en ce qui concerne Inner tk î r -chen, l 'examen économique a mont ré qu' i l fallait en pre­mier lieu accroître l'efficacité du dessableur in i t ia lement prévu.

Sur la demande de M . le Président , M . Pau l G A R I E U

indique qu'un au t re dessableur du même genre est en construction au Pérou : il est à écoulement horizontal et t ra i tera , dans le futur, 4 8 m 3 à la seconde.

M . le Président remercie le conférencier.