Etude des interactions barrages filtrants / transport de flottants et risque de relargage - étude expérimentale des ouvrages rigides

Les barrages filtrants sont des ouvrages qui équipent plusieurs centaines de torrents en France. Ces ouvrages sont usuellement localisés à l’aval d’un bassin dédié au contrôle du transport solide, aussi appelé plage de dépôt. Ces ouvrages sont principalement dédiés au contrôle du transport des graviers et des laves torrentielles pendant les crues torrentielles. L’expérience montre que de plus ou moins grandes quantités de flottants peuvent également être transportés dans ces cours d’eau. Ces éléments peuvent avoir des conséquences importantes sur le fonctionnement des barrages filtrants et sur les dysfonctionnements du chenal situé en aval : obstruction de ponts, perturbations d’ouvrages hydrauliques. La Figure 1 présente des exemples de barrages obstrués par des embâcles. En cas de surverse significative par-dessus le barrage, ces flottants pourraient être relargués à l’aval et ainsi créer un sur-risque pour les biens et les personnes situés à l’aval.Une synthèse de la littérature a permis de montrer que les effets des flottants au niveau des barrages filtrants sont mal connus. Des expérimentations ont donc étaient réalisées en laboratoire sur un canal expérimental dans le but de mieux comprendre ces phénomènes en particulier vis-à-vis de deux points :- Dans quelle mesure les hauteurs d’écoulement augmentent dans les ouvrages obstrués par des flottants ?- Dans quelles conditions les flottants peuvent-ils être relargués en masse en aval d’un ouvrage ?Quatre types de barrages ont été testés : le barrage plein, le barrage à pertuis, le barrage à fente et le barrage à dents (type japonais "SABO dam"). Sur chaque barrage, plus de quinze essais ont été réalisés avec des mélanges de flottants différents (distribution de tailles variables, présence ou absence de matériaux flottants fins, volume total variable).Les essais ont permis de montrer que les hauteurs d’écoulement pouvaient augmenter dans des gammes variables selon les ouvrages : 5% - 40% sur les barrages pleins, 50% - 100% sur les barrages peignes. Les relargages en aval des barrages sont par ailleurs souvent observés pour des hauteurs de surverse supérieures à 3 – 5 fois le diamètre des flottants. La forme et le développement plus ou moins marqué de la partie submergée de l’embâcle (par opposition à la partie flottante de l’accumulation) influence à la fois les pertes de charge et les conditions de relargage en aval. Un nouveau nombre adimensionnel permet d’estimer à priori si les embâcles formés risquent d’être principalement flottantes ou significativement submergées