CHAPITRE VIII

BAKRAQBS DÉTEBSOIRt; DI8P061TI0flS GÉnéftALCS.

^H AprÈS avoir décrit les ouvrages d'amélioration de la navigatiOD, nous nous occujierotis

^H de ueux qui peuvent non-seuleiuent l'aiDâliorer, mais encore la créer quand elle n'existe

^M Bvragei GéDÉralement les rîTières ne sont pas assez profondes pour être navigables, et on aug-

^m «unmin. Jf^^J^^^ |g hauteur d'eau au mofen de barrages déversoirs en plaçant plusieurs barrages

^H les uns à la suite des autres, ou peut toujours les élever iissez pour que les bateau

^B trouvent un mouillaje suffisant entre chacun d'eux. Pûur passer d'uue retenue à Taulre,

on ménage dans les barrages des perluis qui , ouverts et fermés à volonté, donneol passage aux bateaux en même temps que l'eau s'échappe avec violence, ce qui rend la manœuvre difficile et dangereuse. Telle a été la première navigation artilîcielle imaginée depuis longtemps, la seule qui existe encore sur beaucoup de rivières de France.

Lorsque les barrages ne sont pas assez rapprochés pour procurer partout la hauteur d'eau nécessaire auxbalcaux.il est encore possiblede naviguer par la manœuvre suivaota. On retient l'eau pendant quelques jours au-dessus d'un barrage, et lorsque le volume est assez considérable, on ouvre le pertuis ; l'eau accumulée s'écoule dans le bief d'aval, elle y procure en passant le mouillage suffisant, les bateaux profitent de cette crue artificielle appelée éclmëe et traversent le bief inférieur au barrage que nous avons considéré. On conçoit que le bief inférieur suivant peut être franchi avec la même éclusée, arrêtée an second barrage, et ainsi de suite. C'est ce qu'on appelle navigation pur éclusée ou par lâchure. Le système^ comme on voit, est favorable au commerce descendant. Bffïu tut le Examinons les effets des barrages sur le régime; il y a gonflement en amont. Aimi, '*^Mu». " l'influence du barrage de Sainl-Slaur sur la Marne se fait sentir à 10 000 mètres du bajrage^ i 000 métrés au delà du point où le niveau de la retenue rencontrerait b peote

lurelle de l'éUage ; le remous à ce Jeraier point est de 0", (3, cl au premier point de ', Oi. L'influence du barrage de Sampigny sur l'Oise se fait sentir k 21 000 mètres du barrage, 46 OOO mètres au-dessus du point jusqu'où s'étend le niveau de la retenue, elle remous, à ce dernier, est de 0°*, 2o et au premier de O*", 10.

La peote delà rivière, qui était répartie sur toute Ja longueur , se trouve accumulée aux barrages et très-petite daus les parties intermédiaires ; elle est presque nulle un peu en amont de chaque barrage , et même il y a quelquefois contre-pente. La chute n'a pas lieu brusquement sur chaque déversoir ; elle commence à quelques mètres en amont, de sorte que la hauteur de la nappe d'eau qui déverse sur la face d'aval du barrage n'est pas égale à la différence de niveau entre la retenue et la crête du glacis.

£n aval d'un déversoir,et en supposant nulle l'influence des remous du barrage inférieur, la hauteur primitive de l'eau de la rivière diminue un peu ; ce fait est dil sans doute à la grande vitesse acquise par la cbule, qui, se continuant encore en aval de la cataracte, rend trop grande la section qui avait lieu auparavant ; la vitesse étant augmentée, la hauteur doit diminuer. Cette hauteur reçoit d'ailleurs une grande influence de la forme du glacis; sll s une inclinaison très-allongée vers l'aval, l'effet dont nous parlons doit être plus grand que si le déversoir était à parois verticales.

On pourrait croire que le fond d'une rivière tend à s'exhausser en amont d'un barrage, puisque cette construction, mettant obstacle aux courants de fond, la tranche de moindre vitesse au-devant du barrage doit favoriser le dépôt des troubles. Cependant les sables, les graviers, et quelquefois même les cailloux n'y restent pas; ou, s'ils y restent sur b fin des crues, il parait qu'ils sont enlevés et entraînés par les crues suivantes, car à Is longue ils ne s'y accumulent point ; au moins les eKcptions sont-elles assez rares. Toutefbit, Q se forme souvent un prisme triangulaire de dépdt s'appuyant sur la face amont du bnnge et finissant à qiielques mètres plus haut. Peut-être est-ce ce plan incliné qui faditte le passage des gros cailloux qu'une faible vitesse peut alors rouler. On trouve ces pbnsinelioés contre beaucoup de barrages du Tarn, de l'Yonne, etc. (Jîg. 112, ]lô, 131, U8. tSl.)

En 1827 des alterrissements artificiels ayant été faits en terre végétale et gravier toolre Pamoul de Iroiç barrages neufs du Doubs. et les profils pris eiactcment, il n'y fut InoTé aucun changement après deux crues dont l'une était de 2°',50.

Sorla rivière d'isie, ces remblais! d'amont en terre ont été labourés par les crues daM tous les barrages neufs, on a diiles remplacer par des enrochements.

A^burage de l'Aube, des atterrissementsse sont formés contre la face amont, mais teikmeal sur u moitié de la longueur. Il en est de même à quelques barrages du Tarn ; (C fii dénootre l'influence des circonstances locales.

A u barrage de l'Oise, de petits moellons jetés contre l'amont du déversoir n'y furent ]iat retrauiés après une crue.

Am pont de Cray, situé en amont du barrage, les moellons d'enrochement de la deu- AïK pae rire droite furent trouvés, après une crue de 1836, au pied du déversoir qu'ils

L'observation des faits que présente rétablissement d'un barrage, eu égard à la profondeur du lit en amont, ne semble pas au premier coup d'œil en harmonie avec les raisonnements admis pour expliquer les mouvements du fond des rivières.

Il est généralement reçu que si l'on drague le fond mobile d'une rivière pour y obtenir plus de profondeur d'eau, et si l'on n^ rapproche pas les berges, cette opération sera sans résultat au bout d'un certain temps, et que le fond s'exhaussera à peu près à la hauteur primitive ; on explique cet effet en disant que la vitesse étant diminuée par Tagrandissement de la section, et la rivière ne pouvant rapprocher ses berges, elle permet le dépôt des troubles qui, auparavant, étaient emportés par une plus grande vitesse.

Si, au lieu d'approfondir le lit, on exhausse l'étiage par un barrage, pourquoi les mêmes effets ne se reproduiraient-ils pas? Caria section étant augmentée, la vitesse diminuée , et les berges ne pouvant être rapprochées par un effet du régime, le fond devrait s'exhausser. Les circonstances ne sont pas absolument les mêmes dans les deux cas.

Dans le premier, quoiqu'on enlève une hauteur notable du fond (0^,40 à 0",S0 par exemple), on augmente peu la section; il n'en résulte qu'un petit abaissement de l'eau en amont, la pente et la vitesse sont peu changées.

Dans le second cas, au contraire, la pente est beaucoup diminuée» ainsi que la vitesse ; la section doit être augmentée en raison inverse. Si la rivière est très-encaissée« si les crues n*occupent pas une largeur bien plus grande que l'étiage, l'augmentation de section ne pourra s'obtenir que sur la hauteur ; il faudra que la rivière reste profonde en amon^ du barrage, et cette profondeur qu'il procure se maintiendra.

Si le lit de la rivière est très-plat, l'augmentation de section aura lieu principalement dans la largeur supérieure ; un petit exhaussement du niveau de l'eau permettra une élévation notable du fond sans changer la section ; il pourra donc y aToir atterrissement en amont du barrage.

Cependant des atterrissements ont été observés dans les retenues des nouveaux barrages du Tarn, rivière dont le lit est extraordinairement encaissé ; mais il faut remarquer, d'une part, que ces barrages n'avaient pas été placés sur les relèvements du fond ; de l'autre part, que dans les crues, cette rivière torrentielle roule des cailloux de 0",10 àO*,W, de diamètre^ qui ne peuvent franchir les barrages que dans des cas rares, et enfin que ces atterrissements se sont arrêtés depuis longtemps à 1°", 20 au-dessous du niveau des retenues.

Un très-grand atterrissement a été aussi constaté en amont d'un barrage de l'Aisne, d'un débouché insuffisant; sa hauteur a eu également un terme naturel.

Peut-être la vitesse du fond dans les grandes profondeurs est-elle peu différente de celle de la surface ; car le fond et quelquefois la surface étant en contre-pente, le mouvement n'a lieu que parce que les masses d'amont poussent celles d'aval.

Action turie En aval du déversoir, le lit de la rivière ne peut résister à la chute continuelle de l'eao, àceiiedesglaçons, et fût-il de roc il doit s*approfondir; dans les terrains tendres il se forme nécessairement des affouillements profonds. Les matières détachées et emportées

fend en aval.

NAVIGATION DES RHIERES. «*

par le courant ne sont pas entraînées bien loin ; la vitesse olantlri^s-affaiMie à pomle distance du trarrage. elles doivent s y déposer.

Parmi les nombreux exemples de ce résultat général^ je citerai le barrasse exécutif eu 18S1 à Chatellerault, dans la Vienne. Les parois sont verticales; il est fomh^ sur un l>anc de roc dur, d'une épaisseur considérable, qui n'est susceptible de se détacher «luVn lara^s dalles; un affouillement $*est formé au pied du déversoir; do grandes plamios arrncInVn du fond ont été portées à 50 mètres en aval. Des sondes ex.iclos ont appris que dan* Phi ver de 1833 à 18M l'approfondissement avait étéaugmenti^ de 0«/I2 h 0*,S0 (moyiMuicmentO", 50;. Les figures 113, 18Î, 139, Ul, 143,145, H7, lOS, 1% présonlen! ilrn exemples d'affouillement

Le niveau étant exhaussé en amont des barrages, l'eau tient les berges toujours motnl- .mm ir. niti. lées là où elles ne Téta ient que pendant les crues; elles doivent donc chiinger de tnluit . ri* qui donne lieu à quelques éboulements dans les premières année» de la retenue ; In direction des barrages apporte souvent des perturbations dans les coiirnntK de In rivière , d'où résDlte une action différente sur les rives qui s'altèrent plus ou moins dnnii U*.n pnr^ \k% adjacentes au déversoir, et fournissent des matières aux atterrissementM.

Les effets que nous venons de décrire s'observent, en général, dans toun len barrage* ^ ils sont modifiés selon la forme du déversement de l'eau, la direction de^ courante le prodoît des crues, la hauteur de la chute, la forme et la nature du lit^ etc.

Poarle même produit, la maçonnerie sui>érieure d'un barrage Hera d'autant moitj» d^ f^ru«.ur «t gradée qoe Tépaisseur etla vitesse de la tranche d*eau qui <x>ule »ur le gl^ein Keionl |>e tites;îl faut donc que la longueur des barrages soit la pluf^ grande (MHiMe ; $n'4n \k **^* principal avantage de Talongement des barrages, et qui, ^an% doij(<;. ^tait l-j c^um; de rexMaie longueur de ceux qui sont étaLlU d'^pui^ de^ smA^'.y , kkA tït-MutUt ra^Uon d^ h choie SOT une plus grande surface du lit en ataL lequel e^t d'<iuUin< pUik Hl!ou\\\*t^ut Fe^fiaee est resserré.

On parvient à alonger les barrages en lesphrant ;re^ d';% Jltt. oj 'Uux ^fi tUry^h^*'.- ■enldnlîL on obliquement p3r rap;K>rt au courant g^n^f^l. h^n^ *j: 'i^rf.i^r k'<\ v. % i qnon pouvait relever la crête d'un bîtm.j^, ti ^^^pir uut ^r^yn*: C^ ^j*nn M-n*»îat kanle, puisque Teau ifXO'AarA Vj'j/j\rk aonri^iTfrj^:/» rj y^'<r: -i*-* '•/'-•>:» 'r. '/iienait la oiéae section qoe h la riT>*rre «lajt iftfy.r Icjg-ru; *o-/^ U v:.?>*-vf i\ ifii*^\^. éeh n'est pas eatâêrement vrai. J'ai w:i*T,t r^-r^^fj'^^ q-»^ >* fi<» îv.c^rt ••:*••• -f*rtiî panDctemcBt an eoonnt géDérîJ jjVî'j*: »cf Tc'^e «J'^tî' *t*. *;:*• .•^ : vv»: i< <\ n'-v <^. snivre lanannale. ik M l^cnett a Mi'.îit*-? w y:, k. r * .t ,V •n *-?*• -s^jc <^*mf*^ ffmie gnafc vieHC lor»?«*îb *T^«ii*- «ir '^^*rt.iy «i'^r^rt: ^ur.*^ -i îii««;îr»tji •* vyn- ]irîse cotre les direeUoK d* «U* vit^t**^ ei 4*: «rvr^ tt .:» »'.-^'ji»:'ni: xivu;. .*m»*:r' ttin» le Tole die la ikase. Iao;/t ik jtmçufïLr c ut ir^r^^^ 'jif ir:.* ••*. v^r. V-Hi-. y^ ^/i "T^

«|U* <1^ If»*

ciové&ienl» «S jnÉQir w* i«^5iir.î*î:** w dtf-Ti»=»e »»^ isi—^jr»? *-t -it^^^f: ir-^ anr-

UD (les coDrants empâche l'autre d'arriver à la rive opposée, et ils suivent ensemble la

ilîrection de l'axe de la rivière [fig. 212, 213, 2S3),

Par des considérations tirées de la ilirection des courants en amont, qui peuvent se porter sur une des branches du chevron plus que sur l'autre, on peut donner à celle-ci une longueur plus grande pour compenser par la masse l'efTet de la vitesse.

On doit aussi remarquer qne lorsque l'obliquité desbranches est trâs-grande , les deux courants se heurtent presque directement ; il en résulte une élévation en dos d'âne dans l'axe de la rivière en aval, qui, augmentant beaucoup la section, diminue la vitesse, et donne lieu à la formation d'Iles dans le milieu du courant.

Tels sont les elFets de l'obliquité des déversoirs dans les basses eaux; mais lors des crues qui surmontent beaucoup les barrages, cette direction biaise est peu efficace ; les filets d'eau coulant avec une grande vitesse, bien avant le bairage, ne se dévient presque pas dans la partie supérieure de la tranche, et restent parallèles à l'axe du courant.

Dans cet état de la rivière, c'est-à-dire lors des crues, la disposition oblique a l'avaii* tage d'offrir des sections moins rétrécies ; car alors les Glets d'eau étant parallèles àl'axe de la rivière, la section doit se prendre par des plans verticaux perpendiculaires à cet asci ces plans ne coupent un barrage oblique que suivant une petite partie, tandis que s'il était perpendiculaire au courant, la section passant sur le barrage serait diminuée de tout le relief de cet ouvrage au-dessus du fond. Celte opinion est fortifiée par l'expérience suivante. Dans un bac en bois où passait un courant d'un mètre de vitesse, on a placé sur le fond de petits barrages diversement inclinés, mais de mCme relief : il en est résulté à un mètre en amont des gonflements qui diminuaient de hauteur quand l'obliquité augmentait.

Ils étaient à savoir:

e "" couram, . .

.... Ilm,ï09

Uaulcur du courant Jibrc .

.... .1SÏ

On a aussi donné aux barrages des formes courbes {fig. 222); on en a construit sur le Doubs en arc de cercle de 60°; cette disposition rapproche les filets d'eau au centre dans les eaux moyennes.

Le chevron brisé et l'arc de cercle élanl d'un développement plus grand que la ligne droite perpendiculaire au cours de la rivière, cette dernière direction est plus économique, et semble, sous ce rapport, préférable, quand on peut donner au glacis toute la solidité convenable, cl que le fond est dur.

Quelques ingénieurs, et entre autres Smeaton, ont conseillé d'élever la créle des barrages plus aux extrémilés qu'au milieu , afin d'y diriger le courant et l'empêcher de se porter sur un câté.

La trop grande élévation des barrages étant nuisible au débouché des crues moyennes, on doit la réduire à la moindre hauteur nécessaire à la navigation.

NAVIGATION DES RIVIÉItBS. 69

Une tutre eonsidératioD limite la hautear des retenues, c'est la puîssanee destructive des ebotes d'eau. Il y a une certaine vitesse de ce fluide à laquelle ne peuvent résister le lit de la rivière et les matériaux de construction continuellement exposés à Taction de la cataracte; et quoique on ait fait des barrages de 3°',00 et même de i^^^OO de chute, Fexpérience engage à se borner à ï*,00 au plus.

L'action destructive de la chute d'eau d'un barrage sur le lit de la rivière est fonction de la masse du fluide, de sa vitesse et du sinus de l'angle sous lequel il frappe le fond. Quelle que soit la forme de cette fonction, il est facile de voir que la vitesse ayant une limite finie, l'action destructive décroît indéfiniment avec le produit de la rivière; et d'un autre c6té, quoiqu'elle augmente avec ce produit, elle deviendrait encore nulle si celuici était assez grand pour effacer la chute, puisque alors les filets fluides seraient parai" lèles au fbnd et glisseraient sur lui. Or, nous verrons plus loin que la chute des barrages bien placés s'efFace dans les grandes eaux ; le maximun de Teffet destructeur a donc lieu à une certaine crue intermédiaire entre deux états de la rivière où cet effet est très-faible , à savoir : l'étiage et les grandes eaux>

Dans la détermination de la hauteur d'un barrage , les données sont la hauteur de la p^^„,^ ^„p retenue sur les hauts fonds, la longueur du déversoir résultant de sa position entre les i« détermiiicr. rives, le produit de la rivière en étiage. Il reste à trouver la distance du sommet du dé* versoir en contre-bas du niveau de la retenue.

La formule générale de l'écoulement par les déversoirs est :

=lfn\/^gLE^=mLn\/2gxl^,

amont

et comme LH est l'aire de la section sur Tamont du barrage, %/ 2^ X q H est la vitesse moyenne due à la hauteur.

Dans les déversoirs ordinaires de rivières qui en occupent toute la largeur, il y a tou- yj|^,^ jours vitesse sensible en amont ; la vitesse moyenne de cette tranche est donc plus ^^ barrages

grande que %/ 2^XqH, ùMme qui suppose un vaste réservoir dont l'eau est en repos; et si w représente la vitesse moyenne avec laquelle l'eau arrive près du déversoir ,

die serait due à la hauteur •:—; ainsi la hauteur totale qui donne la vitesse un peu en amont du glacis sera :

et la vitesse sera :

\/2^ll«+ëi'=B^^^^^V^°"*"§S^^»^*'X»^H+0'"«'''

d'où :

Q=|m LH X |/29x/H+0.H tr' = 2,95 mLH |/ H+ 0,41 «>• ,

Poor déterminer w^ on remarquera que cette vitesse moyenne est égale au produit Q divisé par la section de la rivière en amont du barrage ; si P est la hauteur de la retenue au-dessus du fond, la section en amont du déversoir, que nous supposons occuper

toute la largeur de la rivière , sera PL , et on aura to = —- ; on a donc définitivement :

A JL

Q = 2,95toLH\/ H+0,14

Rétuiut incer- équdtion qui donnera H, si Ton connaît m. Ce coefiBcient de réduction, relatif aux diffé- 'formule^ rentes formes de glacis^ n*a pas encore été déterminé par Texpérience.

Lorsque le déversoir est en mince paroi, ou formé de planches, plusieurs expériences donnent, pour la partie constante (2^,05) de la formule ci-dessus, des valeurs comprises entre 1,64 et 1,89; mais Tépaisseur du déTersoir ayant été portée à S mètres, cette valeur de 2", 95 est descendue jusqu'à 1°*, 20 et même 1 mètre. Il ne parait donc pas convenable d'admettre 1°>, 80, nombre adopté par plusieurs ingénieurs, et qui suppose le coefficient ordinaire de contraction en mince paroi.

ÉpaiMenrde On ne pcut non plus assigner le rapport de Tépaisseur de la tranche qui déverse à la

lâ trsDcbc oui

défene. hautcur de la retenue sur la crête ; il n'est pas possible d'admettre avec quelques ingénieurs celui de 0,50, qu'a trouvé Dubuat pour de très-petits déversoirs en planches. Ce rapport dépend également de la forme des glacis, comme le font voir les observations suivantes faites sur des déversoirs de rivières.

où était le déversoir.

Isle. .

Oast. .

hle. .

isle.

Oise. .

Oise. .