Principes de dimensionnement des ouvrages de franchissement sur les ouvrages à la navigation

Philippe BARAN

Pôle Ecohydraulique

Se poser les bonnes questions?Se poser les bonnes questions?

Pour qui?Pour qui?

Quand?Quand?

OOùù??

Comment?Comment?

Pour qui? Pour qui?

-Amont : continuité longitudinale pour la truite (relation avec les petits affluents)

-Migration de dévalaison

-Médian (rivières en tresses) : continuité dans les 3 dimensions (latérale, longitudinale, verticale (apron, cyprinidés rhéophiles)

- Aval : continuité latérale (relation à la plaine d’inondation),

• Migrateur amphihalins : continuité longitudinale

Un grand nombre dUn grand nombre d’’espespèècesces

Bilan des suivis effectuBilan des suivis effectuéés sur 7 ouvrages en France (Allier, s sur 7 ouvrages en France (Allier, Dordogne, Garonne, Rhin) :Dordogne, Garonne, Rhin) :

–– 30 esp30 espèèces de poissons observces de poissons observéées es –– GaronneGaronne--Dordogne : 25 espDordogne : 25 espèèces observces observéés dont 6 migrateurs s dont 6 migrateurs

diadromes et 19 espdiadromes et 19 espèèces de rivices de rivièère (de lre (de l’’ablette au poissonablette au poisson--chat)chat)

Quand?Quand?

Identifier les pIdentifier les péériodes de franchissement des poissons.riodes de franchissement des poissons.

Quand?Quand?

CaractCaractéériser les conditions hydrologiques des priser les conditions hydrologiques des péériodes riodes de migrations : analyse sur les dde migrations : analyse sur les déébits classbits classééss

Plage de débits de migration :

160 – 500 m3/sQdimensionnement : Qmédian (250 m3/s)

OOùù??

Analyse des conditions dAnalyse des conditions d’é’écoulement aval coulement aval conduisant conduisant àà ll’’attractivitattractivitéé pour les poissons.pour les poissons.–– Orientation du seuil/aux Orientation du seuil/aux éécoulements : zone la plus coulements : zone la plus

amontamont–– Zones de restitution des dZones de restitution des déébitsbits

Modélisation Télémac 2D : Ginger/BRL

OOùù??

Analyse de lAnalyse de l’’accessibilitaccessibilitéé au site pour la construction et au site pour la construction et ll’’entretien de lentretien de l’’ouvrageouvrage

Comment?Comment?

Choix du type de dispositif de franchissement Choix du type de dispositif de franchissement

Passes techniques Passes enrochement

Passes spécifiques Passes mécaniques

Photo Stucky

Passes Passes àà poissons poissons «« techniquestechniques »»

Passes Passes àà relantisseurs relantisseurs –– Pente 10Pente 10--20%,20%,–– EspEspèèces: grands salmonidces: grands salmonidéés, lamproies,s, lamproies,–– Petits barrages sans fortes variations de Petits barrages sans fortes variations de

niveaux amontniveaux amont

Passes Passes àà bassinsbassins–– Cloisons Cloisons ééquipquipéées :es :

•• Fentes profondes (ttes espFentes profondes (ttes espèèces)ces)•• Echancrues (salmonidEchancrues (salmonidéés s –– Cyp. Cyp.

eaux vives)eaux vives)

PrePre--barragesbarrages–– Larges bassins avec Larges bassins avec ééchancrues et chancrues et

seuils dseuils dééversantsversants–– Petits barrages <2mPetits barrages <2m

Passes Passes ““naturellesnaturelles”” ou en enrochementou en enrochement

RiviRivièère de contournementre de contournement

RampeRampe

Radier franchissable par Radier franchissable par conceptionconception

Photo Baran

Photo Larinier

Photo Larinier

Passes spPasses spéécifiquescifiques Rampe Rampe àà anguilles anguilles

–– Faiblement alimentFaiblement alimentéée en eaue en eau–– Pentue (15 Pentue (15 àà 4040°°))–– Substrat de brosses ou plotsSubstrat de brosses ou plots

Principes de dimensionnement des passes Principes de dimensionnement des passes àà poissonspoissons

Hydraulique Capacités de nage des poissons

X

ActivitActivitéés de nage et vitessess de nage et vitesses

CroisiCroisièèrere

Vitesse optimaleVitesse optimale

SoutenueSoutenue

Vitesse critiqueVitesse critiquePointePointe Vitesse maximaleVitesse maximaleAnaAnaéérobierobie

AAééro/Anaro/Anaéérobierobie

AAéérobierobie

CapacitCapacitéés de franchissement s de franchissement et dimensionnement des ouvrageset dimensionnement des ouvrages

Capacités dépendront du type de nage des poissons, de leur taille et de la

température de l’eau

Les critLes critèères de dimensionnement passes techniquesres de dimensionnement passes techniques

Vitesse (et/ou) hauteur des chutes : Vitesse (et/ou) hauteur des chutes : compatibles avec les capacitcompatibles avec les capacitéés des s des espespèèces cibles ces cibles

–– Hauteur de chute entre bassinsHauteur de chute entre bassins–– Type dType d’é’écoulement du jet coulement du jet

(surface/plongeant)(surface/plongeant)

Conditions hydrauliques dans les bassins : Conditions hydrauliques dans les bassins : possibilitpossibilitéé de repos; limitation du temps de de repos; limitation du temps de ssééjour, pas de zones de pijour, pas de zones de pièègege

–– Hauteur de chuteHauteur de chute–– DDéébitbit–– Dimensions du bassinDimensions du bassin–– GGééomoméétrietrie

gdH2

Vol9810.Q.DHPV

Hauteur de chute entre bassinHauteur de chute entre bassin

40-50 cm

30-40 cm

25-35 cm

20-30 cm

15-25 cm

Dans les bassinsDans les bassins

Puissance dissipPuissance dissipéée volumique : crite volumique : critèère de re de dimensionnementdimensionnement Vitesses moyennesVitesses moyennes AAéération dans les bassinsration dans les bassins Forme des Forme des éécoulementscoulements InstabilitInstabilitéé

Vol9810.Q.DHPV

Circulations dans le bassinCirculations dans le bassin

Influence de la largeur des bassins sur la Influence de la largeur des bassins sur la topologie des topologie des éécoulementscoulements

Lignes de courant, vitesse: I = 10 %, B = 2.7, 2.3 et 1.7 m, Z = 0.6 m, Q = 736 L/s

Puissance dissipPuissance dissipéée volumique dans les bassinse volumique dans les bassins

40-50 cm

25-35 cm

20-30 cm

15-25 cm

>200 W/m3

180-220 W/m3

150-180 W/m3

130-150 W/m3

Les critLes critèères de dimensionnement passes enrochementres de dimensionnement passes enrochement

Vitesse compatibles avec les capacitVitesse compatibles avec les capacitéés s des espdes espèèces cibles ces cibles –– DDéébitbit–– Pente du radierPente du radier–– RugositRugositéé de fondde fond–– Taille et nombre de macrorugositTaille et nombre de macrorugositééss

Forme des Forme des éécoulements, sillage coulements, sillage derriderrièère les macrorugositre les macrorugositééss–– Taille et nombre de macrorugositTaille et nombre de macrorugositééss

Type dType d’’ouvragesouvrages

CritCritèères de dimensionnementres de dimensionnement

>7-8%>500-700 l/s/m

>5-7%300-500 l/s/m

>3-5%150-300 l/s/m

<3%100-200 l/s/mConcentration de blocs de 10-16%

Adaptations aux cours dAdaptations aux cours d’’eau navigueau naviguééss Cours dCours d’’eau navigueau naviguéés se caracts se caractéérisent par des hydrologies risent par des hydrologies

soutenues, modules >40soutenues, modules >40--50 m3/s voir >20050 m3/s voir >200--300 m3/s300 m3/s

NNéécessitcessitéé dd’’envisager la construction de 2 ouvrages de envisager la construction de 2 ouvrages de franchissementfranchissement

NNéécessitcessitéé de dde déébits importants dans les ouvrages de bits importants dans les ouvrages de franchissement pour assurer une bonne attractivitfranchissement pour assurer une bonne attractivitéé

Adaptation aux forts dAdaptation aux forts déébitsbits

–– 2 fentes2 fentes

–– Echancrures triangulairesEchancrures triangulaires

Photo Larinier

Photo Larinier

-- RiviRivièère de contournementre de contournement

Variations des niveaux dVariations des niveaux d’’eau amonteau amont

La connaissance des variations de niveaux amont/aval en La connaissance des variations de niveaux amont/aval en fonction du dfonction du déébit est un bit est un éélléément clment cléé du dimensionnement.du dimensionnement.

Adaptation aux variations amont/avalAdaptation aux variations amont/aval

Amont : systAmont : systèème de vanne ou clapet asservi au niveau me de vanne ou clapet asservi au niveau amont ou amont ou àà la chute totale.la chute totale.

Aval : vannes asservies Aval : vannes asservies àà la chute avalla chute aval

AttractivitAttractivitéé des dispositifsdes dispositifs

AttractivitAttractivitéé et conditions hydrauliques aux entret conditions hydrauliques aux entrééeses

Conditions hydrauliques aux entrConditions hydrauliques aux entrééeses

VidVidééo comptageo comptage Bilan des suivis effectuBilan des suivis effectuéés sur 7 ouvrages en France s sur 7 ouvrages en France

(Allier, Dordogne, Garonne, Rhin) :(Allier, Dordogne, Garonne, Rhin) :

–– valeurs mvaleurs méédianes de 120 poissons/jour de comptage dianes de 120 poissons/jour de comptage avec des sites avec des sites àà plus de 400 poissons/jours (donnplus de 400 poissons/jours (donnéées es MIGADO, LOGRAMI, Association Saumon Rhin). MIGADO, LOGRAMI, Association Saumon Rhin).

–– 30 esp30 espèèces de poissons observces de poissons observéées es

Les limites des techniquesLes limites des techniques Les technologies disponibles pour attLes technologies disponibles pour attéénuer les impacts nuer les impacts

prpréésentent toutes des limites :sentent toutes des limites :–– Une plage de fonctionnement hydrologique souvent dUne plage de fonctionnement hydrologique souvent déécalcaléée e

par rapport aux hydrologies propres au dpar rapport aux hydrologies propres au dééplacement des placement des poissons,poissons,

• Cas de l’Allier : passage à Vichy majoritaires pour des 25% et 35% du module.

Migration des saumons atlantique à Vichy (source LOGRAMI)

PROTECTION et ENTRETIEN des PASSESPROTECTION et ENTRETIEN des PASSES

implantationimplantation (acc(accèès, zone d'arrivs, zone d'arrivéée des corps de des corps déérivants)rivants) grilles en amont d'un grilles en amont d'un bassin tamponbassin tampon ddééflecteurs mflecteurs méétalliques ou btalliques ou bééton ton tête de la passe demitête de la passe demi--circulaire et sortie latcirculaire et sortie latééralerale masques flottantsmasques flottants DrômeDrôme

CONCLUSIONSCONCLUSIONS

Les ouvrages transversaux notamment ceux propres Les ouvrages transversaux notamment ceux propres àà la la navigation modifient profondnavigation modifient profondéément le fonctionnement des ment le fonctionnement des cours dcours d’’eau (habitats, deau (habitats, dééplacements organismes vivants, placements organismes vivants, transit des mattransit des matéériaux).riaux).

Il existe des solutions techniques pour assurer la libre Il existe des solutions techniques pour assurer la libre circulation des espcirculation des espèècesces

–– Hydraulique et comportement des poissonsHydraulique et comportement des poissons–– EfficacitEfficacitéé trtrèès variable s variable –– cumul des impacts cumul des impacts àà ll’é’échelle dchelle d’’un un

bassin reste souvent consbassin reste souvent consééquentquent

Leur mise en oeuvre doit suivre des cahiers des charges Leur mise en oeuvre doit suivre des cahiers des charges prpréécis et des recommendations techniques spcis et des recommendations techniques spéécifiquescifiques

Photo Naiman

La prochaine fois je prendrai

la passe àpoisson