Les barrages

Barrage de Monteynard sur le Drac

MM/10 / 02 / 2016

Plan

Un barrage comment ca marche

barrages en bton

barrages en terre

Des barrages remarquables

Usines associes

Surveillance

Scurit et ruine des barrages

Un barrage, comment ca marche.?

Equilibre statiqueLe poids P du barrageLa pousse R de leauLa force F des sous pressions

BAP

R

Stabilit pour les barrages poids

2 dispositions constructives majeures: - le voile dtanchit- le drainage

Problme des sous pressionsEn A = pression hydrostatiqueEn B = p atmosphrique

Condition de non renversementExprime que le barrage ne peut pas basculer autour de larte BFruit = environ 0,7

Condition de non glissementExprime que la composante horizontale des forces est infrieure la force de frottement. Attention: sricite ( Malpasset )

Equilibre dynamique Failles

F

3 lments de contrle fondamentaux:- contrle des dbits de fuite- contrle des pressions- contrles topographiques

Cas concret

Galerie de visite

Grande Dixence: h = 284 m, e base = 200m, v matriaux = 6 M m3, lc ( longueur crte) = 750 mfruit = 0,7

Gnissiat: h = 104m, e b = 57m, v m = 0,4 M m3, lc = 140 m

Barrages poids remarquables en bton

Malpasset: un barrage vote ultra mince

F

F1

F2

Conditions dquilibreforce principale: pousse de leau sur la coque.

Rsultante des forces- infrieure la rsistance du bton- si aval ventrement- si amont fermeture comme un livre

Passe par l intrieur de la coque.

Le calcul des barrages est extrmement complexe.

A Malpasset : pas de voile dtanchit ni de drainageDispositions mal connues lpoque

?

1, 2 m

h=60m

e= 6,8 m

.

Les barrages en terre

Les barrages en terre sont solides mais ils ont leurs faiblesses

Marge de scurit

Enrochements pour viter le batillage

Cote dexploitation plus basse que la cote max

Evacuateur largement dimensionn

Voile dtanchit Drainage du masque

effet de renardsubmersion.

Ligne de saturation

Le barrage Teton tait un barrage en remblai construit sur la rivire Tton, au sud-est de lIdaho, aux Etats Unis . Rupture catastrophique lors de sa mise en eaux, le 5 juin 1976.

Risques des barrages en terre.

Renards: risque principalsi rsurgence rosion rgressive aval barrage en danger

Le masque dtanchit est en argile malaxe, humidifie et compacte.Il descend 60 mtres sous le radier, hauteur totale environ 200 m pour une largeur max ~ de 50 m.

Construction dun grand barrage en terre: Serre Ponon

Euclid, 30 m3, 500 cv

h = 284 m

Barrage de la Grande Dixence ( Valais, Suisse )

Grande Dixence, 2365 m altitude, barrage poids le + haut du monde, >100 km de galeries damene, 32 km de galeries de surveillance, la plus haute chute deau, (1 880 mtres), la plus grande puissance par turbine Pelton (400 MW)

Le barrage des Mesches

Plus haut barrage des Alpes Maritimes, Dans la Roya, au confluent de lInferno et du Casterino

Altitude: 1369mDate: 1917, construit par les ItaliensHauteur: 77mCapacit: 1,3 M m3

Alimente la centrale de St Dalmas de TendeChute: 720 mPuissance: 6, 4 Mw

On remarquera un fruit assez prononc pour un barrage en maonnerie .

Cela induit une surveillance trs rigoureuse et trs complte de lensemble du barrage.

Schma type d une centrale hydrolectrique

Usine marmotrice de La Rance

Groupe bulbe type La RancePuissance 10 MW, 230 m3/s max.

Barrages de basse chute: turbine kaplan

Amnagement dOttarsheim sur le Rhin

Turbine Kaplan

Basse chute.

La section d entre est plus

grande que la section de sortie,

donc l eau acclre.

Force perpendiculaire la

surface de la pale.

mise en rotation

cest une turbine raction

pales pouvant atteindre

dimensions normes.

C est une turbine

raction

Sens de rotation ?

Barrage de Bort les Orgues sur la Dordogne

Roue Francis

Exemple d un

amnagement

complexe de trs

haute chute.

Pragnres

Pyrnes

Hauteur de

chute: 1100m.

4 barrages

40 km de

galeries

Dbit quip: 19

m3/s

2 x 80 MW.

V tangentielle = fonction hauteur de chute

Energie cintique = fonction de la vitesse

Profil de la roue: permet de transmettre la totalit de l nergie la roue

eau retombe en pluie dans le dchaugeur

Turbine Pelton turbine action

Roue peltonUtilise l nergie cintique de l eau

turbine action

Tollah = 88 m, e base = 14m

GageH= 47m, eb = 3, e crte = 13

Malpasseth = 60, e base = 14 m

Vajont h = 266 m, e base = 23 m, e crte 3,4m vm = 360 000 m3Un glissement de terrain de 260 000m3 dans la retenue lamont a provoqu une vague de 150m de haut qui a submerg le barrage.Le barrage a rsist. 2000 morts.Contexte de gestion de louvrage.

Barrages vote remarquables

Barrage du Gage sur la Loire ( Cvennes) .

Barrage exprimental ultra mince.

http://fr.structurae.de/photos/index.cfm?JS=146390

Superbe barrage vote ( Barrage de Castillon )

Barrage de Roseland, usine de La Bathie

Barrage dAssouanHauteur: 111 mBarrage en terreVolume : 170 milliards de m3Longueur: 550 kmLargeur max : 35 kmEpaisseur la base: 980mEpaisseur au sommet: 40 mPuissance installe: 2100 mw

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/AswanHighDam_Egypt.jpghttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Abusimbel.jpg

Chine, Yang Ts, 3 GorgesH = 100 m L = 2300 m, 40 milliard/m3Puissance: 22.500 MwDbit de crue: 100 000m3/s

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Dreischluchtendamm_hauptwall_2006.jpg

Exploitation: les crues

Barrage du Tton ( USA )

Ruine des barrages

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Teton_Dam_failure.jpg

Barrage de Malpasset: 460 morts

Barrage du Vajon

Coule de 270 millions de m3 de terre

Vague de 200m qui submerge le barrage

2000 morts dans la valle

Le barrage a rsist.

Barrage de Bouzey dans les Vosges.1895, 86 morts

Extrait du jugement.

L encore, tout le monde fut acquitt sauf lingnieur local accus davoir donn lalerte et avoir ainsi contredit lavis de ses chefs.

Risque = probabilit dalas * vulnrabilitAlas: incident ou accident redoutVulnrabilit: consquences de lalas ( humaines, matriel etc )

Malpasset: - probabilit dalas maximum ( voir dtails de la chane de dysfonctionnements )- vulnrabilit maximum ( Ville de Frjus juste laval )

le risque tait maximum

Le barrage de St Cassien- fourniture dnergie lectrique- rserve deau domestique et agricole- capacit dcrter les crues du Bianon.

Risques des barrages

-Il fait lobjet dun Plan Particulier dIntervention ( PPI , dcembre 2005).- Prsentations du site de St Cassien

- gologie- gestion de louvrage- Caractristiques- Fondations- Ouvrages annexes- destination de la retenue

- Analyse des risques- Risque sismique- Risque effondrement de terrain- Risque onde de submersion

- Surveillance- implantation local de surveillance- clairage du barrage- rgime de surveillance

- Moyens de transmission de lalerte- sirnes- liaisons spcialises

- Populations concernes

Dispositif de surveillance dun grand barrage ( Vouglans )

Type: vote pureh = 103 me = 23 et 6 m425 Mm3264 Mw

Surveillance des barrages

Mesure des fuites Contraintes du bton Pizomtrie Mouvements

de l ouvrage

Vers lorganisme

de surveillance

http://portablesusages.com/wp-content/uploads/2013/10/Hp-Kit-Ordinateur-300x190.jpg

Causes de rupture de barrages.

Causes externeseffondrement de terrain , tremblements de terrecrue exceptionnelle

Causes internesconscutives la nature de construction

barrages poids: sous pressionsbarrages terre: submersion par une crue,

renards, affouillements

barrages vote: rupture dappui dfaut de suivit et de surveillance

Surveillance des barragesDrainage et piezomtrieMouvements et dplacements topographie, pendules, Contraintes: tmoins sonores,

Surveillance la constructionSuivit du remplissage

vrifier tout moment si les contraintes relles correspondent aux calculs.

Moyens de matriser la monte du plan deau, systme de vannes capable dvacuer le dbit de crue ce qui nexistait pas Malpasset.

Ruptures de barrages:Environ 40 000 barrages dans le monde. 144 ruptures depuis les annes 1800,

- Malpasset, 1959: 1er remplissage, sous pressions- Teton, 1976: 1er remplissage, renard- Vajont, 1976: glissement de terrain ( 260 Mm3, vague de 150 m )- Bouzey, 1895, affouillements

Le barrage du Vajont

Le dsastre du barrage de Vaiont est un exemple classique des consquences due un manque dtudes de la

part des ingnieurs et gologues pour comprendre la nature du problme quils traitaient.

Pendant le remplissage du barrage, une coule denviron 270 millions de m3 de terre sest dtache du flanc de

montagne vers le lac la vitesse approximative de 110km/h. En consquence, une vague sleva de plus de 250

m au-dessus de la hauteur du barrage et se dversa sur la valle en causant la mort de plus de 2000 personnes.

Le barrage rsista remarquablement (il nest pas cass) aux flots.

Vaiont est situ au sud-est des Alpes italiennes environ 100 km de Venise. Le choix du site de construction

sest fait dans les annes 1920 et la construction elle-mme a commenc en 1956. Il tait alors le plus haut

barrage en vote de faible paisseur. Sa hauteur est de 265 m et il contient 115 m3 deau.

Il est apparu durant la construction que la rive gauche tait instable. Des tudes ont ensuite rvl quil existait

une bute qui servait de frein la coule et des tudes sismiques ont suggr que la roche possdait un

module dlasticit leve. En consquence, des coules taient considres comme probables avec des

volumes et des vitesses faibles.

Le remplissage du barrage a dbut avant la fin complte des travaux (en septembre 1960) et en mars 1960, le

niveau deau atteignait dj 130 m quand un petit dtachement se produisit. Le remplissage fut poursuivit

jusqu 170 m o le taux de dplacement observ rapidement augment 3.5 cm par jour. Une zone de 1700

m de long sur 1000 m de large tait mobilise. Le niveau du barrage fut rabaiss 135 m et les dplacements

mesurs diminurent 1 mm par jour.

Il paraissait inespr darrter la coule. Cependant le contrle de la coule pouvait tre tent en variant le

niveau du lac. Ainsi du dbut octobre 1961 fvrier 1962, le niveau fut augment lentement jusqu 185 m puis

235 m en novembre 1962. Au dbut les dplacements taient faibles mais atteignirent 1.2 cm par jour. Le

niveau fut donc rabaiss lentement 185 m en 4 mois et les dplacements diminurent. Aprs ce succs, les

ingnieurs de procder une nouvelle augmentation. Elle fut rapide, davril mai 1963 pour 231 m puis 245 m

en septembre. Des dplacements importants furent alors mesurs (3.5 cm par jour) donc le niveau fut rabaiss.

Mais cette fois-ci les dplacements se sont accentus jusqu 20 cm par jour en octobre.

La rupture eut lieu 22h38 GMT le 9 octobre 1963. La quasi totalit de la masse prvue a gliss la vitesse de

30 m/s.

Depuis la coule, dimportants travaux ont t entreprit pour dterminer les causes. Cest vraisemblablement

laugmentation du niveau de leau qui a induit une surpression interstitielle dans les couches dargile.