Thème 1.3 - Comité Français des Barrages et Réservoirs

Transcription

Colloque CFBR-AFEID: «Sécurité des barrages et nouvelle réglementation française
Partage des méthodes et expériences», 9 Novembre 2010,Lyon
DAM FILE AND WRITTEN INSTRUCTIONS – PATY DAM
Dossier de l’Ouvrage et Consignes Ecrites
Exemple du barrage du Paty
Elodie Journot
Mairie de Caromb
[email protected]
Pierre Michelier
Mairie de Caromb
[email protected]
Céline Brignolles
Société du canal de Provence et d’Aménagement de la région provençale – Le Tholonet – BP 100
13603 Aix en Provence Cedex 1
[email protected]
Catherine
Casteigts
Société du canal de Provence et d’Aménagement de la région provençale – Le Tholonet – BP 100
13603
Aix
en
Provence
Cedex
1
[email protected]
MOTS CLES
Paty, Investigations, Blocage central, Sondage, Galerie drainante.
RESUME
Le décret n°2007-1735 du 11 décembre 2007, amendé par l’arrêté du 29 février 2008, introduit l’obligation aux
propriétaires et exploitants de disposer :
- d’un dossier de l’ouvrage, dont la réalisation a pour vocation la mise à disposition et le classement de
l’ensemble des études inhérentes à l’ouvrage, et ce afin de permettre la connaissance la plus complète,
- de consignes relatives à l’exploitation du barrage, à sa surveillance et à son auscultation. Elles décrivent les
actions à mener par l’exploitant pour chacune des différentes configurations décrites.
Le présent article traite de ces deux points au travers de l’exemple de l’écluse du Paty, barrage poids de classe
A, géré par la mairie de Caromb assistée de la Sté du Canal de Provence. Cet ouvrage édifié au XVIIème siècle
est le 2ème plus ancien grand barrage de France encore en service. Sa conception totalement innovante pour
l’époque consiste en deux parements constitués de blocs de pierre, posés à sec, sans ciment ni chaux, rempli de
tout venant.
Au-delà de l’utilité évidente pour la connaissance historique de l’ouvrage, l’intérêt de cette démarche
réglementaire réside également dans l’amélioration de la gestion de l’ouvrage au quotidien et lors d’évènements
exceptionnels.
ABSTRACT
Decree No. 2007-1735 of 11 December 2007, amended by the Order of 29 February 2008, introduced several
new
requirements
in
France
for
dams
owners
and/or
operators.
Among
them
:
-dam comprehensive documentation must be gathered including all technical studies related to the dam throught
its
life
to
allow
the
complete
knowledge
of
the
dam,
- instructions concerning the dam operation, monitoring and the corresponding instrumentation. This document
includes all the actions to be taken by the operator under all circumstance and specifically during flood periods.
The present paper describes the methodology used to fullfill these two requirement, through the specific example
of the Paty Dam. The Paty dam is a class A gravity dam, owned and operated by the city Caromb with the
assistance of Société du Canal de Provence (SCP) for the dam monitoring. The specificity of this dams lies in the
fact that is was built in the seventeenth century and it is therefore the second oldest French large dam still in
service.
It
consists
of
two
stoneworks
facing,
filled
with
crusher
run.
Beyond the benefit to the dam historical knowledge, the interest of this approach lies in securing the daily
management of the dam and during critical events.
1.
INTRODUCTION
Le barrage du Paty constitue le deuxième plus ancien grand barrage encore en service en France et le
premier barrage en maçonnerie appareillé en parement avec un blocage central. L’ouvrage d’une
hauteur de 21.50 m, se classe dans les barrages de catégorie A.
Le présent article expose la méthodologie utilisée dans l’application de la nouvelle
réglementation, dans le cas d’un barrage ancien, au travers de la production du Dossier de l’Ouvrage et
des Consignes Ecrites. Au préalable, un rappel de l’histoire du barrage du Paty permet de préciser le
contexte particulier de l’ouvrage et d’en saisir ses spécificités.
2.
L’ECLUSE DU PATY, UNE HISTOIRE ATYPIQUE POUR UN OUVRAGE
INNOVANT
Le barrage du Paty est situé sur la commune de Caromb dans le Vaucluse. Cet ouvrage, dont la
fonction première était l’irrigation (jusqu’en 1988), est désormais utilisé à des fins touristiques et
piscicoles.
Fig. 1 : Le barrage du Paty
Cet ouvrage conçu par le Père Morand1 est édifié en deux étapes :
- des années 1764 à 1766, l’ouvrage est réalisé jusqu’aux bandeaux faisant saillies,
1
Ingénieur et professeur de mathématiques du collège des Jésuites d’Avignon
-
en 1773, le barrage est repris et prolongé jusqu’à la crête actuelle.
Il consiste en un barrage poids à crête déversante constitué des organes hydrauliques suivants :
- un évacuateur de crue de surface situé en rive droite,
- un régulateur de niveau faible débit,
- trois prises (vanne haute irrigation, vanne basse irrigation et vanne de fond).
Le volume de la retenue est de 240 000 m3.
Au fond de la gorge se trouve la galerie de fond drainante en forme de crépine, cette galerie
assure des fonctions multiples, notamment :
- le passage des eaux durant la construction,
- le pertuis de vidange de la retenue,
- la fonction de drain de pied.
Dans les années 1970, la commune de Caromb s’interroge sur la stabilité de l’ouvrage compte
tenu de la catastrophe de Malpasset et de l’aspect extérieur de l’ouvrage. A cette époque, une expertise
de l’ouvrage est effectuée par le CTGREF, elle se conclut, en 1977, par la réalisation de travaux qui
consistent en :
- un confortement du parement aval par massif de renfort en béton couronné par 5 contreforts en
béton armé,
- un prolongement de la galerie en fond de gorge, complétée en sa voûte d’une auréole de drains
positionnés à travers la maçonnerie du parement aval,
- une réfection du rejointoiement des parements amont et aval,
- un remplacement des trois vannes existantes (vanne haute irrigation, vanne basse irrigation et
vanne de fond).
A ces travaux d’envergure sont combinées des opérations locales comme la mise en œuvre d’une
corniche d’étanchéité amont, la démolition de l’abri des organes de manœuvre des vannes, la pose de
mires de visée, le débroussaillage du parement aval et des rives à proximité.
Fig.2 : Barrage du Paty - Parement amont
Entre 1988 et 1993, la commune abandonne la source du Lauron pour alimenter Caromb en eau
potable. La source est alors destinée à alimenter le réseau d’irrigation. Au début des années 1990, le
barrage n’a plus vocation à l’irrigation, il se destine alors au tourisme et à la pisciculture.
L’année 2002 amorce une période délicate pour l’ouvrage. Sa stabilité va être mise en doute à
plusieurs reprises, d’autant qu’au même moment, se tient un congrès du CIGB alertant les pouvoirs
publics sur le vieillissement et les risques des grands barrages en maçonnerie. La retenue est vidangée
et de nombreux travaux sont engagés :
- remplacement de la vanne de vidange,
-
création d’un régulateur de niveau,
amélioration du drainage…
Il faut attendre 2004 pour découvrir la constitution exacte de l’ouvrage. En effet, la littérature
disponible jusqu’alors fait état d’un barrage en maçonnerie de moellons taillés et liaisonnés à la chaux,
ce qui semble plausible d’autant qu’en 1766 en France, les techniques du barrage drainant en terre ne
sont pas encore mises en application.
En Février 2004, ce sont les investigations poussées de M. GOGUEL (COB) menées
conjointement avec la commune de Caromb et M. MICHELIER qui permettent de mettre à jour la
réelle constitution de l’ouvrage à savoir deux murs en blocs de pierre, posés à sec, sans ciment ni
chaux, rempli de tout venant.
Fig. 3: Corps du barrage en tout-venant
Au lendemain de cette découverte, de nouvelles campagnes de reconnaissance sont menées afin
d’enrichir les connaissances de l’ouvrage et mettre à jour ses particularités.
3.
LE DOSSIER DE L’OUVRAGE
Conformément à l’arrêté du 29 février 2008 fixant les prescriptions relatives à la sécurité et à la sûreté
des ouvrages hydrauliques, la SCP en collaboration avec la commune de Caromb a élaboré le Dossier
de l’Ouvrage du Paty.
La méthodologie adoptée pour la production de ces documents s’est articulée autour des phases
suivantes :
- collecter les informations relatives au barrage,
- mener des investigations complémentaires afin de compléter le dossier,
- homogénéiser les mesures,
- classer les documents rassemblés.
3.1. Collecte des documents et informations relatives au barrage du Paty
Dans ce domaine, un travail exhaustif a déjà été mené par la commune. En effet, dans les années 19961999, le barrage est remis sous surveillance régulière. A cette époque, constat est fait qu’un grand
nombre de documents relatifs au barrage font défauts. Au niveau de la conception de l’ouvrage, plans
et coupes de fond de fouille sont absents et une partie des archives du barrage disparait au moment de
la Révolution française.
Plus récemment le dossier d’archives complet, relatif au confortement de 1977, est égaré après
avoir été confié à des avocats. Il en est de même du registre ouvert dès 1977, dans lequel les éléments
de surveillance de l’ouvrage sont consignés, dont on ne trouve aucune trace.
Un travail de prospection est alors mené afin de rassembler tous les documents disponibles dans
les archives de la Mairie, dans les archives de la Sté Michelier et constituer un dossier technique de
l’ouvrage.
En complément de ces recherches, de nouvelles campagnes sont lancées afin d’étayer et
compléter le dossier qui souffre de l’absence de documents essentiels à la surveillance de l’ouvrage
(profils, coupes, dispositif d’auscultation incomplet...)
3.2. Lancement d’investigations techniques complémentaires en vue d’enrichir la connaissance
de l’ouvrage
Dans cette optique les actions menées consistent en :
- la réalisation de 5 sondages verticaux (dont 3 carottés) et mise en place de piézomètres
permettant l’identification du matériau confiné entre les parements. Les sondages ont
permis la mise en place de piézomètres destinés à suivre l’évolution de la piézométrie dans
le corps du barrage,
- la réalisation de plans et profils de l’ouvrage,
- la pose de jalons de visée sur le contrefort,
- la pose de fissuromètres sur la zone de cisaillement au droit des contreforts verticaux,
chargés de renseigner l’évolution de la fissure générée par la partie haute du barrage
soumise à la pression hydrostatique qui tend à se déplacer,
- des campagnes de gammagraphie des forages (mesures en sondages de la densité du
massif),
- une étude de l’onde de rupture du barrage,
- une analyse chimique des carottes (recherche en laboratoire de traces de mortier),
- la détermination de l’épaisseur des murs constituant les parements.
Ces études et examens permettent de collecter des mesures et informations complémentaires et
ainsi enrichir le dossier. Désormais le barrage dispose d’un dispositif d’auscultation complet qui
permet de suivre son évolution. Les données restent difficilement interprétables du fait d’un historique
court.
Les sondages verticaux confirment la présence de tout venant entre les parements en maçonnerie.
De même, les analyses chimiques et opérations de gammagraphie permettent de statuer sur l’absence
de chaux et de cavités dans l’ouvrage.
Enfin, ces expertises permettent d’approfondir la connaissance de l’ouvrage et notamment de
découvrir l’existence de pertuis de vanne. Ainsi à l’origine, le barrage était prévu pour être équipé de
5 vannes de régulation.
3.3. Normalisation des données et mesures
En parallèle à la phase de collecte et de production des données, il s’avère que les informations
rassemblées sont difficilement compilables. La crête du barrage n’est pas tout à fait horizontale, ce qui
occasionne une grande disparité au niveau du levé de la cote du plan d’eau, les valeurs mesurées sont
différentes selon le point où se situe l’opérateur. Certains levés topographiques sont effectués en mm
ou en graduations, à partir de la rive droite ou gauche : autant de configurations qui génèrent des écarts
et rendent les données difficilement comparables.
Un travail de normalisation des repérages est entrepris afin d’homogénéiser les mesures et
surveiller le barrage en toute sécurité. A cet effet, un fascicule destiné aux entreprises intervenant sur
le site du barrage et précisant notamment les spécificités de l’ouvrage (localisation des mires de
réglage, positionnement du zéro de référence,..), est rédigé. A titre d’exemple, il est convenu que les
repérages des éléments ont pour origine la rive gauche du Lauron.
Concernant le nivellement de l’ouvrage, tout repérage en cote locale est écarté, désormais la cote
39.00 représentant le fil d’eau de la galerie représente la référence de mesure. Les plans sont de fait
mis à jour afin d’éviter la profusion de références de nivellement.
3.4. Organisation des documents
Un travail de classement permettant d’identifier l’intégralité des études, plans, arrêtés et autres projets
relatifs au barrage est mené. Après un inventaire de ces documents et le renseignement pour chacun
d’entres eux des libellé, date d’émission, auteur, lieu de classement ; les documents sont ventilés
autour des items suivants :
- construction du barrage,
- études,
- exploitation du barrage-surveillance,
- dossiers complémentaires.
Ainsi, après la recherche des informations, le lancement de campagnes techniques, la
normalisation des données et leur classement, le Dossier de l’Ouvrage peut être élaboré. Pour plus de
lisibilité et dans un souci d’ergonomie, il se présente sous la forme d’une liste indiquant pour chaque
item, les documents disponibles et précisant leur localisation.
Dans l’exemple du barrage du Paty, la démarche réglementaire permet à la commune de se doter
d’un document compilant l’intégralité des données de l’ouvrage et posséder ainsi un état de sa
connaissance sur le barrage mis à jour.
4.
LES CONSIGNES ECRITES
La nouvelle réglementation précise les modalités des Consignes Ecrites. Celles-ci décrivent les actions
à mener pour l’exploitation, la surveillance et l’auscultation du barrage et précisent le détail des
prestations que l’exploitant se doit de réaliser.
Compte tenu des données disponibles sur l’ouvrage, l’élaboration des Consignes Ecrites a
nécessité de doter le barrage d’un dispositif d’auscultation suffisant permettant de suivre l’ouvrage et
d’analyser son comportement et d’autre part la réalisation d’une étude hydrologique destinée à affiner
la gestion de l’ouvrage en période d’évènement exceptionnel.
4.1. Gestion de l’ouvrage en exploitation normale : le dispositif d’auscultation
Des appareillages permettant de renforcer le dispositif d’auscultation de l’ouvrage sont installés afin
d’améliorer :
- le suivi du poinçonnement au contact du renfort en béton avec l’ancien barrage (en effet,
le contact entre l’ancien barrage dont la crête se déplace sous la poussée de l’eau et le
massif stabilisateur en béton génère des fissures),
- le suivi de la piézométrie dans le corps du barrage (et la vérification de la capacité
drainante de la galerie de fond),
- le suivi des fuites.
Fort de ses travaux, le barrage dispose désormais des mesures suivantes :
- mesure de l’alignement des jalons, 7 repères implantés sur la crête et 3 repères situés sur le
contrefort en béton,
-
-
-
mesure de la piézométrie, 6 forages de décompression. Leur niveau est levé
manuellement, excepté le piézomètre n°4, doté d’une sonde de niveau en continu reliée au
dispositif de télégestion existant,
mesure du plan d’eau, une mesure automatique comparée une fois par mois avec une
mesure manuelle,
mesure du cisaillement, 3 fissuromètres positionnés sur le parement aval du barrage,
mesure des fuites, 3 types de mesure (mesure du drainage du corps de l’ancien barrage par
l’intermédiaire du plafond drainant, mesure du drainage à travers la maçonnerie du
parement aval raccordés à des canalisations de collecte en PVC descendues sur le
parement aval du vieux barrage et regroupées au plafond de la galerie de vidange sous
forme d’une auréole de 10 drains, mesure des suintements des drains DM1, DM2 et des
rives),
mesure de la pluviométrie, un pluviomètre installé en rive droite du barrage.
A ce jour, le barrage du Paty est régulièrement surveillé par la commune de Caromb et ausculté à
l’aide d’un dispositif complet de mesures. Ces données interprétées par la SCP, sont destinées à
contrôler le comportement de l’ouvrage au fil du temps. Les inspections annuelles sont menées sous
l’autorité du service de contrôle, la DDT du Vaucluse. Compte tenu du dispositif de suivi installé, des
procédures décrivant le type appareillage, la périodicité des mesures, l’utilisation et la maintenance du
dispositif ont été rédigées.
4.2. Gestion de l’ouvrage en période de crue : l’étude hydrologique
En parallèle, une étude hydrologique a été réalisée. Cette dernière a servi de support à l’élaboration
des consignes en période de crue et à la gestion du plan d’eau. Il a été ainsi convenu de maintenir le
lac du Paty à un niveau inférieur à 1 m de la cote maximale du lac pendant les périodes du 1er
septembre au 15 décembre, par déperdition naturelle ou par manœuvre de la vanne haute d’irrigation.
Et ce afin de doter l’ouvrage d’une certaine capacité d’amortissement en cas d’épisode pluvieux
conséquent.
Une fois ces informations collectées, les Consignes Ecrites ont pu être rédigées conformément
aux dispositions de l’arrêté du 29 février 2008.
5.
CONCLUSIONS
L’ouvrage apparait en excellent état. Cependant, en raison de sa structure mixte, composée d’une
partie ancienne en maçonnerie relativement déformable confortée par un pied en béton plus récent et
plus rigide, l’ouvrage pourrait être le siège de déformations. Pour mieux comprendre le comportement
complexe de ce barrage, il est donc primordial de poursuivre les investigations, notamment en
renforçant le dispositf d’auscultation actuel, et en poursuivant une surveillance attentive de l’ouvrage.
Dans le cas présent, la démarche réglementaire, par le biais d’opérations concrètes, a permis
d’enrichir la connaissance de l’ouvrage et d’améliorer sa gestion en période de crue ou autre
évènement particulier.
Cet article illustre également l’appui du bureau d’études chargé d’assister techniquement la
commune de Caromb. Au travers de l’exemple du Paty, s’articule cette collaboration, basée sur un
relais des informations et prescriptions réglementaires auprès de la commune et sur la mise en œuvre
d’une méthodologie ou programme d’actions adapté.
REMERCIEMENTS
Les auteurs tiennent à souligner la qualité de l’expertise du barrage réalisée par M. GOGUEL (COB).
Cette étude, basée sur un formidable travail de recherche, constitue une pièce maîtresse dans la
connaissance de l’ouvrage.
REFERENCES ET CITATIONS
[1] P. Michelier, E. Journot - Rapports de surveillance 2008, 2009
[2] P. Michelier (2009) - Conférence-Débat sur le barrage du Paty
[3] B. Goguel (2004) - Rapport d’expertise suite à la visite du 27 février 2004
[4] R. Chauvet (2003) - Analyse des mouvements du barrage
[5] JL. Bordes - Les barrages réservoirs du milieu du XVIIIème siècle au début du XXème siècle en
France

Thème 1.3 - Comité Français des Barrages et Réservoirs

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