8/19/2019 Passe a Poissons

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Les dispositifs de franchissement

Vincent BURGUN

ONEMA Délégation interrégionale Nord-Est

Journée technique Rhin-Meuse - 16 mai 2014

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Les ouvrages de référenceLes ouvrages de référence

www.onema.fr/IMG/pdf/1992_040.pdf 

www.onema.fr/IMG/pdf/2006_060.pdf 

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Les passes à ralentisseursLes passes à ralentisseurs

Ralentisseurs plans (pente maxi 20%) Ralentisseurs de fond suractifs (pente maxi 15%)

• Beaucoup de types différents (chevron épais, fond suractif, plans, etc.)• Ralentisseurs métalliques, béton, bois• Coût modéré• Débit assez faible : < 100 L/s à 300 L/s• Petites chutes (< 2 m) et généralement petits cours d’eau

Sélective, réservé aux grands salmonidés (> 30 cm)et aux lamproies marines

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Les passes à ralentisseursLes passes à ralentisseurs

Dimensionnement et calage complexe

• Calage difficile à l’amont, surtout en absence de régulation

• accepte variations limitées du niveau d’eau amont

⇒bonne connaissance des variations amont indispensable

• Bassin de repos : dissipe l’énergie et longueur de 3 fois la taille du plus grand poissons

• Taille et pente selon les espèces cibles et leur taille

• Calage des ralentisseurs : noyage par l’aval

Ne pas changer de directionsur les volées !!

Saint Jean d’Ormont (88)

Ne pas créer de chute aval !!

Lonsauchamps sur la Moselotte (88)

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Les passes à ralentisseursLes passes à ralentisseurs

Débit(m3/s)

Sous alimentation(fonctionnement en bassins)

  Courants hélicoïdaux   Régime torrentiel

Pfastatt sur la Doller (68)

Non alimenté

Contramoulin sur la Meurthe (88)

Intérêt du calage amont

Meix Freiteux sur le Ventron(88)

Plage de fonctionnementhydraulique

VS

Plage de fonctionnementbiologique

Saint Jean d’Ormont (88)

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Les passes à ralentisseursLes passes à ralentisseurs

Entretien

• Très important car sensible aux modifications d’écoulements

Encombrements

plus ou moinsnaturelles

Pas de chute aval !!

Marainviller sur la Vezouze (54) Contramoulin sur la Meurthe (88)

Ralentisseurs

cassés

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• Peuvent convenir à l’ensemble des espèces, à condition d’adapter aux espèces-cibles selon – La chute interbassins – Le mode de communication (surface, plongeant) – La puissance volumique dissipée

• Adaptation possible à tous les cours d’eau

• 3 types de passes à bassins – Déversoir – Echancrure – Fente

Passes à bassins successifsPasses à bassins successifs -- généralitésgénéralités

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Passes à bassins successifs à échancrures dénoyéesPasses à bassins successifs à échancrures dénoyées

• Jets plongeants

• Peu de débit nécessaire

PAP des Zelles sur le Chajoux (88)

Réservé aux poissons sauteurs

Peu utilisé actuellement

Cd = 0.4

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Passes à bassins successifs à échancrures latérales et orificesPasses à bassins successifs à échancrures latérales et orifices noyésnoyés

• Jets de surface (charge supérieur à 2 fois lachute

PAP de Lachapelle sur la Meurthe (54)

Multi-espèces

Cd = 0.4

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• Tolère de fortes variations niveaux amont et

aval• Nécessite plus de débit• Jets de surface (noyé)

Les passes à bassins successifs à fentes verticalesLes passes à bassins successifs à fentes verticales

Multi-espèces

0.67 < Cd < 0.89

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Les passes à bassins successifs à fentes verticalesLes passes à bassins successifs à fentes verticales

• Wang et al., 2010• 0.67 < Cd < 0.89 et très sensibles à la pente• B / b : entre 7 et 9• L / b : entre 10 et 12

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• Rapport L/b entre 7 et 12 (mais plutôt 8 et 10 voire 10 à 12 pour les

fentes)• Rapport B/b entre 4 et 6 (voire 7 et 9 pour les passes à fentes)• Profondeur minimale de l’ordre de 60 cm (TRF) mais plutôt 1 m• Longueur 3 fois la longueur du plus grand poisson

• Laisser une longueur de bassin à l’aval de l’échancrure• Ne pas mettre d’échancrure directement dans les angles

• Préférer les échancrures à l’extérieur de l’angle• Ne pas mettre d’échancrure amont à l’intérieur de l’angle• Possibilité de changer l’orientation des échancrures

Passes à bassins successifsPasses à bassins successifs – – dimensionnement des bassinsdimensionnement des bassins

200200150

150 voire 120

0.300.3

0.250.2

0.30.20.250.20

SaumonTruite fario

Cyprinidé d’eau viveEspèce d’eau calme

Puissance dissipéemaximale (W/m3)

ChuteMaximaleInterbassins (m)

Largeur,d'échancrureminimale (m)

Espèces

Cas des bassins d’angle

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AttractivitéAttractivité

• Implantation de la passe à poissons : le plus en amont possible de l’ouvrage

• 1 à 5 % du débit concurrent

• Si au fil de l’eau, à proximité de la zone la plus attractive (centrale, échancrure, etc.)

• Moins la passe est bien placée, plus le débit doit être important

• Injection d’un débit complémentaire d’attrait possible

Mutzig sur la Bruche (67)

Ancerville sur la Marne (52)

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AttractivitéAttractivité

Dans le cas de dérivation hydroélectrique

• Analyse de la répartition des débits en période de migration

• Analyse de l’attractivité (débit/m)

Pour les grands salmonidés migrateurs, plusieurs possibilités

• Augmentation du débit réservé dans TCC (possibilité d’être au-delà de 10% du module)

• 2 passes (à l’usine, au barrage)

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Fréquence de dépassement

   R  a  p  p  o  r   t   D   é   b   i   t   U  n   i   t  a   i  r  e   (   T   C   C   /   U  s   i  n  e   )

Qr : 3.3 m3/S

Qr : 6.0 m3/S

Exemple de rapport de débit unitaire(m3/s/m de largeur) classé selon les

scénarios de débits réservés

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Les débits d’attraitLes débits d’attrait

Débit injecté dans le dernier bassin

 – Avantage : un jet unique – Nécessité d’avoir un jet tangent à la dernière échancrure

 – Inconvénient : doit être injecté sans énergie – Nécessité de dissiper l’énergie avant le dernier bassin (mise en place de grilles, fractionner

les chutes importantes, etc.)

PAP d’Eurville Bienville sur la Marne (52)

Echancrure débit d’attrait(DH = 2 m)

 

Echancrure de lapasse

Arrivée du débitcomplémentaire

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Les débits d’attraitLes débits d’attrait

Débit extérieur à la passe

 – Attention à bien « compléter » le jet aval de la passe pour le rendre plus attractif

 – Attention à ne pas masquer l’entrée de la passe !!! Eviter les entrées piscicolesperpendiculaires à l’écoulement

Ferdrupt sur laMoselle (88)

Mécrin sur laMeuse (55)

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Les prises d’eauLes prises d’eau

 – Bassin de prise d’eau – Grille de protection d’espacement 30 à 40 cm – Eviter zone de recirculation (accumulation déchets) – Attention à l’entrainement des poissons vers l’aval – Sortie latérale possible – Paroi siphoïde – Orifice noyé

Avolsheim sur la Bruche (67)

Pipée à Fontenoy le Chateau sur le Coney(88)

Orifice noyé

Paroi siphoïde

Dimensionnement !(modélisable sous Cassiopée)

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PrébarragesPrébarrages

• Même principe que les passes à bassins : larges bassins avec seuils déversants

• Adaptés pour certaines configurations (obstacle

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Enrochements jointifsEnrochements jointifs

• Franchissabilité de ces seuils dépend :

• vitesse d’écoulement

• existence d’une lame d’eau structuré

• hauteur d’eau

• distance à franchir

• pas de zone de repos, à franchir d’une seule traite

• influencé par le débit/m :

• si faible débit => hauteur d’eau faible

• si fort débit => vitesse trop forte

Réservé aux poissons endurant àcapacité de nage élevé

Kirchberg sur la Doller (68)

•Energie dissipée par rugosité (blocs de diamètre minimum

compatible avec stabilité)

• Très sensibles aux variations niveaux amont

• Possibilité de mise en place d’un ouvrage de régulation

• Respecter un dévers latéral de quelques %

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Enrochements jointifsEnrochements jointifs

• saumon, truite de mer :

• pente coursier 8-10 % ; Q de 0,5 à 1 m3/s/m ; chutelimitée à 1-1,5 m

• 5% ; Q de 0.3 à 1 m3/s/m, distance à franchir illimitée

• Truite, ombre et grands cyprinidés :

• pente coursier < 10%, Q < 0,2 m3/s/m• Écoulement en cascade

• franchissement aléatoire pour les petits

• Petites espèces

• Non adapté

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Enrochements en rangées périodiquesEnrochements en rangées périodiques

• Similaire à des passes à bassins

• Caractéristiques des blocs (D, k) :•largeur D de 0,3 à 0,6 m

•hauteur k de 0,45 à 1,2 m

• Porosité de 0,4 à 0,5

• Passage libre mini b= 0,3 à 0,4 m

• Espacement des rangées : L= 2 à 5 m

• Profondeur des bassins : mini 2,5 fois la chute

• Fond rugueux

• Pour le passage des petites espèces, privilégier au moins un jet

de surface et une échancrure ouverte jusqu’au fond

• si passe sur toute la largeur, possibilité de mise en place d’unezone d’expansion pour augmenter plage de fonctionnement

Villé sur le Giessen (67)

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Exemple de critèreshydrauliques à respecterpour des seuils de 0.4 m

Critères hydrauliques généraux

Enrochements en rangées périodiquesEnrochements en rangées périodiques

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• Energie dissipée par des singularités en blocs régulièrement répartis sur

un coursier rugueux• Pas de chute, écoulement pseudo-uniforme

• Possibilité de mise en place d’un ouvrage de régulation si variation amonttrop importante

• Peu d’influence du niveau aval

•Essais en laboratoires sur modèles réduits : modélisation complexe

•Influence de la pente, du débit, de la forme et de la concentration desblocs sur les caractéristiques de l’écoulement (hauteur d’eau, vitesse,turbulence)

Enrochements régulièrement répartisEnrochements régulièrement répartis

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Caractéristiques des blocs (D, k) :

o largeur D de 0,3 à 0,6 m

o hauteur k de 0,45 à 1,2 m

Concentration des blocs de 10 % à +25% (fonction pente)

Blocs doivent être dénoyés sinon écoulement torrentiel

• si passe sur toute la largeur, possibilité de mise en place d’une zoned’expansion pour augmenter plage de fonctionnement

Pente de 3 à 7%

Dévers latéral inférieur ou égale à pente longitudinale

Débits unitaires mini q : 100 L/s/m Vitesse débitante : de 0,8 à 1,5m/s

Fond rugueux

Enrochements régulièrement répartisEnrochements régulièrement répartis

Jarménil sur la Moselle (88)

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Enrochements régulièrement répartisEnrochements régulièrement répartis

Critères hydrauliques à respecterpour c = 0.13

Critères hydrauliques généraux

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Passes spécifiques à anguillesPasses spécifiques à anguilles

• Capacités de reptation des ANG : appui sur plusieurs points

• Plots adaptés aux grosses ANG>25 cm• Brosses adaptées aux petites ANG

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Passes spécifiques à anguillesPasses spécifiques à anguilles

Calage des niveaux d’eau amont/aval très important lié au faible tirant d’eau nécessaire !!!

Ostheim sur la Fecht (68)

Plus le marnage est important (en période de migration), plus la passe doit être large

Marnage 10 cmMarnage 20 cm

1 L 2 L

Eclaron sur la Blaise (52)

Eclaron sur la Blaise (52)

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Ecluses et ascenseurs à poissonsEcluses et ascenseurs à poissons

• Dispositifs très techniques : problèmes entretien et

maintenance• Nombreuses écluses peu efficaces• Ascenseurs adaptés aux hautes chutes (>8 m)• Facilités pour suivi (ex: Golfech, Tuilières)

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La nécessité de bénéficier d’une bonne capacité d’expertise…La nécessité de bénéficier d’une bonne capacité d’expertise…

Merci pour votre attention…