6 SÉCURITÉ STRUCTURALE
7 SÉCURITÉ EN CAS DE CRUES
7.2 Critères de dimensionnement et vérification des organes de décharge .1 Probabilités de dépassement
7.2.2 Evacuation des crues Condition initiale
Pour la vérification du passage de la crue de projet et de la crue de sécurité, l'hypothèse d'une retenue pleine, c'est-à-dire que le plan d'eau se situe au niveau normal de retenue (voir définition Chapitre 5.2.1 et Tableau 7.2) est admise comme condition initiale.
Evacuation de la crue de projet
On recherche l’hydrogramme qui engendre la situation la plus critique pour l’ouvrage d'accumulation compte tenu des possibilités d’évacuation et de rétention. Si la capacité de rétention est négligeable, seule la pointe de la crue peut être prise en compte.
15 La figure 7.1 et le chapitre 7.2.3 précisent les définitions des différents types de revanche.
Partant de l'hydrogramme de crue entrant dans la retenue et de la condition initiale définie ci-dessus, les calculs permettent de connaître
(1) le débit maximum évacué,
(2) la surélévation maximale du plan d'eau due à l'évacuation de la crue (Figures 7.1 et 7.2),
(3) la tranche de stockage de la crue (Figures 7.1 et 7.2).
La vérification est faite en admettant, pour tous les barrages en béton et en remblai, que parmi les "n" organes mobiles de décharge, celui dont la capacité est la plus importante est hors service (règle [n - 1]).
Par ailleurs, si l'aménagement comporte une centrale hydroélectrique, le débit de turbinage n’est pas pris en compte lors de la vérification du passage de la crue de projet.
Les débits des apports dérivés (adduction) dans la retenue sont pris en compte lors de la vérification de la crue de projet.
Il est en outre recommander d'analyser le cas d'une vidange de fond hors service si celle-ci ne correspond pas à l'organe de capacité la plus importante. En outre, si le risque existe, les conséquences d'une obstruction totale ou partielle d'une ou de plusieurs passes (vannées ou non) de l’évacuateur de crue sont aussi examinées.
Le tableau 7.3 résume les conditions de vérification.
Evacuation de la crue de sécurité
Partant de l'hydrogramme de la crue de sécurité, les calculs permettent de vérifier si la cote de danger est dépassée ou non (voir Chapitres 7.1.4 et 7.2.3).
Pour les barrages en béton, la vérification du passage de la crue de sécurité est faite en admettant que tous les organes mobiles de décharge sont en fonction.
Pour les barrages en remblai uniquement, la vérification est faite en admettant que parmi les "n" organes mobiles de décharge, celui dont la capacité est la plus importante est hors service (règle [n - 1]).
Dans ce cas aussi, si l'aménagement (avec un barrage en béton ou en remblai) comporte une centrale hydroélectrique, le débit de turbinage n’est pas pris en compte lors de la vérification du passage de la crue de sécurité.
On peut renoncer à introduire les apports dérivés (adduction) pour la vérification de la crue de sécurité, si l’arrêt de ces apports est garanti.
En outre, si le risque existe, les conséquences d'une obstruction totale ou partielle d'une ou de plusieurs passes (vannées ou non) de l’évacuateur de crue sont aussi examinées.
Le tableau 7.3 résume les conditions de vérification.
Surélévation due à l'évacuation de la crue de projet
Niveau normal de retenue
Niveau normal de retenue Revanche de sécurité
Tranche de stockage de la crue
Niveau atteint par la crue de projet
Niveau de la crue de sécurité pour un barrage en béton (cote de danger)
Surélévation due à l'évacuation de la crue de projet
Revanche totale
Figure 7.1: Définitions des niveaux et des tranches de retenue intervenant pour la vérification de la sécurité vis-à-vis des crues d’un barrage en béton Remarques relatives à la figure 7.1: le niveau du couronnement ne correspond pas forcément au niveau atteint par la crue de sécurité
Niveau de la crue de sécurité pour un barrage en béton (cote de danger)
Revanche de sécurité
Revanche totale Niveau atteint par la crue de
projet
Niveau normal de retenue 16 Pour un réservoir à crête déversante, c'est le niveau du déversoir. Pour un réservoir dont le débit excédentaire est évacué en totalité ou en partie par des vannes mobiles, c'est le niveau maximal mesuré au barrage, auquel le plan d'eau peut monter en exploitation normale sans tenir compte de la surélévation occasionnée par une crue (voir Figure 7.1).
Niveau atteint par la crue de projet Niveau le plus haut atteint par la crue. Il tient compte de la surélévation de niveau admise en temps de crue au-dessus du niveau normal de retenue (voir Figure 7.2).
Tranche de stockage de la crue (ou tranche de crue)
Partie de la tranche utile réservée à l'écrêtement des crues.
Surélévation due à l'évacuation de la crue de projet Tranche de réservoir située entre le niveau normal de retenue et le niveau maximal. Ce surremplissage ne peut pas être conservé dans le réservoir et se vide par l'évacuateur de crue jusqu'à ce que le niveau normal de retenue soit atteint.
Revanche Distance verticale entre un niveau du plan d'eau et le
couronnement ou la crête du barrage.
Tableau 7.2 : Définitions des différents niveaux et tranches d'une zone de retenue
(tirées du Dictionnaire technique des barrages de la Commission Internationale des Grands Barrages -CIGB)
16 L'expression "Niveau normal d'exploitation" est aussi utilisée.
Niveau atteint par la crue de projet
Niveau de la crue de sécurité pour un barrage en remblai (cote de danger)
Surélévation due à l'évacuation de la crue de projet
Niveau normal de retenue
Revanche totale Revanche de sécurité
Figure 7.2: Définition des niveaux et des tranches de retenue intervenant pour la vérification de la sécurité vis-à-vis des crues d’un barrage en remblai
BARRAGE EN Organe mobile de capacité d'écoulement la plus
importante hors service (Règle [n - 1]) Pas de turbinage
OUI NON OUI OUI
[n] organes mobiles en service Pas de turbinage
NON OUI NON NON
Tableau 7.3 : Conditions de fonctionnement des organes mobiles de décharge lors de la vérification de la sécurité en cas de crues
[n] correspond au nombre total d'organes mobiles de décharge, y compris vidange
7.2.3 Revanche
La revanche correspond à la distance verticale entre un niveau du plan d'eau et le couronnement ou la crête du barrage. On distingue la revanche totale et la revanche dite ultime (Figures 7.1 et 7.2).
La revanche totale est comprise entre le couronnement et le niveau normal de retenue ou le niveau supérieur de la tranche de stockage de la crue.
Deux conditions doivent être respectées:
• La revanche de sécurité est comprise entre le niveau du couronnement et le niveau maximum du plan d'eau atteint par le passage de la crue de projet. Elle doit permettre (1) d'assurer le passage de la crue de sécurité, (2) d'éviter la submersion due aux vagues 17. Il appartient à l'ingénieur spécialiste de fixer de cas en cas la valeur de la revanche de sécurité. Le tableau 7.4 donne quelques valeurs indicatives de la revanche de sécurité.
• Le niveau atteint par la crue de sécurité ne doit pas dépasser la cote de danger.
Celle-ci correspond au niveau pour lequel la sécurité de l'ouvrage commence à être compromise et elle doit être fixée par l'ingénieur spécialiste (voir Chapitre 7.1.4). Dans le cas des barrages en remblai, la cote de danger correspond au niveau du couronnement (cas de barrage en remblai homogène) ou au niveau du sommet du système d’étanchéité.
HAUTEUR DU
avec revêtement amont 1.00 m 1.50 m 2.5 m
Tableau 7.4 : Valeurs indicatives de revanche de sécurité par rapport au niveau du couronnement
17 On rappelle que, pour les barrages en remblai, la revanche doit aussi tenir compte de tassements possible en cas de séisme. Elle est déterminée sans tenir compte d'une crue.