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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.