7. OUVRAGES DE PRISE D'EAU PRINCIPALE

7.0   Introduction

1. Les ouvrages de prise d'eau utilis�s d�pendent du type d'�tang. Vous avez appris que l'alimentation en eau d'un �tang piscicole peut avoir diff�rentes origines (voir chapitre 1). Plusieurs types d'�tangs ont �t� d�finis en fonction de leurs ouvrages de prise d'eau:

Types d'�tangs
 
     
 

Note: Si l'approvisionnement vient d'une retenue, les ouvrages de prise d'eau font habituellement partie du syst�me permettant de lib�rer l'eau de la retenue dans le canal d'alimentation des �tangs. Il s'agit par exemple des ouvrages suivants:

 
     
   

Choix des ouvrages de prise d'eau

2. Les principaux �l�ments d'une prise d'eau sont les suivants:

3. Il existe de nombreux types d'ouvrages de prise d'eau; certains d'entre eux sont compliqu�s et n�cessitent l'intervention d'un sp�cialiste pour leur conception et leur construction. Le pr�sent manuel se concentre sur des types d'ouvrages relativement simples (voir tableau 31) que vous pouvez construire vous-m�me ou avec l'aide d'un bon ma�on.

Les prises d'eau principales

4. Les prises d'eau principales servent � r�gler globalement et � d�river l'alimentation en eau d'un �tang ou d'un groupe d'�tangs. Dans nombre de cas, elles se distinguent des ouvrages de transport de l'eau (voir chapitre 8) et des ouvrages d'arriv�e plus petits (voir chapitre 9), qui approvisionnent et r�glent le d�bit d'alimentation de chaque �tang individuellement.

5. Une prise d'eau a essentiellement pour r�le d'assurer une alimentation r�guli�re en eau, susceptible d'�tre r�gl�e en fonction des conditions pr�sentes.

 

Choix du site de la prise d'eau principale le long d'un cours d'eau

6. Le site de l'�tang et son canal d'alimentation d�terminent habituellement l'emplacement de la prise d'eau principale. Si l'�tang doit �tre construit le long d'un cours d'eau, mieux vaut choisir un site poss�dant les caract�ristiques suivantes:


Note: Evitez les grosses rivi�res dont le niveau est variable. Veillez tout particuli�rement � ne pas installer la prise d'eau principale au-dessus du niveau minimal des eaux.

7.1   Comment d�terminer le niveau de la prise d'eau

1. Il y a deux principaux types de prises d'eau:

  • une prise d'eau ouverte ou � niveau libre dans laquelle les niveaux d'alimentation ne sont pas contr�l�s et o� la prise fonctionne dans toutes les conditions de d�bit; ce syst�me est simple et relativement � bon march�, mais il exige g�n�ralement une alimentation en eau fiable et qui ne varie pas trop;
 
     
une prise d'eau � niveau r�gularis�, comportant en aval un ouvrage de d�rivation dans le cours d'eau pour y maintenir les niveaux d'eau dans diverses conditions de d�bit; ce syst�me plus on�reux mais plus fiable garantit un approvisionnement en eau constant.  

2. Dans l'un et l'autre cas, les points Importants � prendre en compte sont les suivants:


3. Avec un syst�me de prise d'eau � niveau libre, vous devez vous assurer que le niveau d'eau dans la source d'alimentation est toujours suffisant pour vous permettre de puiser de l'eau � la profondeur souhait�e. Vous devez �galement vous assurer que la prise d'eau ne risque pas d'�tre noy�e. Comme nous le verrons ult�rieurement, vous pouvez r�gler l'alimentation par une vanne.

4. Avec un syst�me de prise d'eau � niveau contr�l�, vous pouvez d�finir le niveau d'eau en fixant le niveau de l'ouvrage de d�rivation. Les points ci-apr�s sont alors tr�s importants.

Note: Si l'ouvrage de d�rivation doit �tre construit moins haut pour r�duire l'�tendue des inondations en amont, vous pouvez �tre amen� � �largir le canal d'alimentation pour obtenir le d�bit souhait� (voir section 8.2).

 

5. Les m�thodes � utiliser pour d�terminer les niveaux relatifs sont expos�es dans le manuel 16, la topographie. Utilisez dans la mesure du possible les informations fournies sur place. Vous devriez id�alement installer des jauges de d�bit et des stations de mesure du niveau d'eau (voir, par exemple, manuel  4, L'eau, section 3.6).

7.2   Dimensions de la prise d'eau

1. Plus la prise d'eau est large, moins la perte de charge* sera forte lorsque l'eau coule vers les �tangs. Ce facteur peut avoir de l'importance en cas de tr�s faible charge.

2. Dans la plupart des cas, toutefois, la prise d'eau a environ la m�me largeur que le canal d'alimentation qui lui est reli�. La taille de ce dernier est fix�e en fonction du d�bit souhait� (voir section 8.2). Si le canal d'alimentation est particuli�rement large, ou si vous souhaitez accro�tre la perte de charge au niveau de la prise d'eau (par exemple, si le niveau externe de l'eau est nettement sup�rieur � celui requis dans le canal d'alimentation), la prise d'eau peut �tre plus �troite que le canal d'alimentation. En g�n�ral, une prise plus �troite est plus facile � r�gler, car les planchettes ou les commandes de vannes sont plus faciles � manoeuvrer.

3. A titre d'indication approximative, le graphique 6 donne les d�bits types dans les ouvrages de prise d'eau, pour diff�rentes pertes de charge. Cette perte de charge doit �tre ajout�e � la perte de charge du canal d'alimentation (voir section 8.2) pour d�terminer les niveaux relatifs de la prise d'eau et des �tangs.
 

Exemple

S'il y a 0,20 m entre le niveau minimal de la prise d'eau et le niveau de l'alimentation de l'�tang, il faut un d�bit de 0,25 m3/s. Il est �tabli que la perte de charge dans le canal d'alimentation due � la pente du fond (voir section 8.2, paragraphe 8) est de 0,15 m. La perte de charge admissible dans la prise d'eau se limite donc � 0,20 m - 0,15 m = 0,05 m ou 5 cm. Pour assurer le d�bit requis, la prise d'eau devra avoir une largeur d'au moins 0,40 m ou 40 cm (voir graphique 6).

GRAPHIQUE 6
D�bit des ouvrages de prise d'eau

4. Les ouvrages r�gulateurs de prise d'eau sont d�crits ult�rieurement (voir sections 7.6 et 7.7). Vous �tudierez tout d'abord les ouvrages de d�rivation utilis�s pour les prises d'eau principales (voir tableau 31)

TABLEAU 31
Ouvrages simples pour prises d'eau sur rivi�re

7.3   Ouvrages de d�rivation simples

1. Les ouvrages de d�rivation simples peuvent �tre construits avec diff�rents mat�riaux. Bien adapt�s pour retenir l'eau, ces mat�riaux ne devraient toutefois pas �tre utilis�s si l'ouvrage est r�guli�rement submerg�.

Digue de barrage en terre

2. Vous pouvez bloquer compl�tement le chenal d'un petit cours d'eau avec un barrage en terre (voir section 6.1). Proc�dez de la fa�on suivante:

Note: Si n�cessaire, utilisez des pierres ou des morceaux de roche pour prot�ger le versant mouill� de la nouvelle digue.

 

Barrage en piquets de bois ou de bambou

3. Vous pouvez �galement bloquer le chenal d'un petit cours d'eau au moyen d'une double rang�e de piquets de bois ou de bambou attach�s par des lianes ou des plantes grimpantes souples; entassez des mottes de terre argileuse entre les rang�es de piquets pour �viter les infiltrations.

4. N'oubliez pas que:

 

Barrage en planches

5. Vous pouvez proc�der diff�remment pour construire un barrage, en employant des planches et des piquets en bois. Ce type de barrage peut �tre facilement retir� � la saison des pluies lorsque le niveau du cours d'eau commence � monter.

6. Deux types de barrages en planches sont pr�sent�s ici. Dans le cas du premier type, les planches sont assembl�es avec une l�g�re inclinaison et consolid�es par du bois d'oeuvre. Dans celui du second type, elles sont maintenues en place � l'int�rieur d'une construction l�g�re de rondins et peuvent �tre enlev�es en soulevant une planche apr�s l'autre.

 

7.4   Ouvrages de d�rivation submersibles

1. Ces ouvrages peuvent servir � la fois d'ouvrage de retenue et de d�versoir.

Barrage en piquets de bois

   

2. Ce type de barrage a pour seul but d'�lever le niveau dans le cours d'eau sans en bloquer compl�tement l'�coulement. Une certaine quantit� d'eau peut s'infiltrer � travers la barri�re perm�able et le reste s'�coule par-dessus.

3. Le barrage se compose de deux rang�es de piquets de bois fich�s verticalement dans le lit du cours d'eau et �troitement fix�s � l'aide de cordes ou de lianes. Des graviers ou des enrochements peuvent �tre plac�s en aval de la base de la barri�re pour r�duire l'�rosion � cet endroit. Le barrage ainsi cr�� doit se prolonger suffisamment dans les deux berges de la rivi�re.

 
     

Barrage en roche

4. Cet ouvrage submersible, tr�s rudimentaire, est constitu� par des morceaux de roche entass�s en travers du lit du cours d'eau et formant une petite digue poreuse. Vous devez construire ce type de barrage par couches. Pour chaque couche, employez d'abord de grosses pierres, puis remplissez les  intervalles avec des pierres plus petites. La largeur de la base du barrage d�pend de sa hauteur finale qui ne doit pas exc�der 1 m. Si vous travaillez soigneusement, vous pouvez r�aliser des pentes lat�rales inclin�es � 1:1 pour vous �pargner des travaux suppl�mentaires. Dans ce cas, une retenue de 1 m de haut devra avoir � sa base une largeur d'environ 2,5 m pour obtenir au sommet une largeur de 0,5 m.  

Barrage en gabions

5. Vous avez appris pr�c�demment comment construire des gabions (voir section 3.7). Dans de petits cours d'eau dont le d�bit maximal n'exc�de pas 100 l/s, ces gabions peuvent jouer un r�le tr�s efficace, consistant � d�river partiellement l'eau, et servir de d�versoir au moment des crues. Leur emploi est particuli�rement indiqu� s'il y a des cailloux dans le lit de la rivi�re et quand on peut trouver des pierres sur place.

6. Proc�dez de la mani�re suivante:

a) Lorsque le d�bit d'eau est minimal, d�rivez le cours d'eau autour de l'ouvrage.

b) Jalonnez la base du barrage que vous souhaitez construire, par exemple une surface rectangulaire de 3 m de large en travers du lit du cours d'eau, � angle droit par rapport au courant.

c) Sur cette surface, pr�parez une plate-forme horizontale � environ 0,5 m de profondeur sous le lit du cours d'eau.

d) Construisez la fondation du barrage sur la plate-forme horizontale, en installant une couche de gabions minces (2 m x 1 m x 0,5 m), comme expliqu� � la section 3.7 de ce manuel.

e) Au-dessus de cette fondation, construisez la structure du d�versoir au moyen de deux couches de gabions minces (2 m x 1 m x 0,5 m), plac�s en travers et sur la partie amont de la fondation. Ancrez bien ces paniers dans les berges du cours d'eau et l'un dans l'autre.

f)  Si n�cessaire, prot�gez les berges au-dessus de la seconde couche par des couches lat�rales suppl�mentaires de gabions minces (2 m x 1 m x 0, 5 m). Remplissez les intervalles de terre argileuse compact�e.

 

7.5    Ouvrages de d�rivation r�glables

1. Les ouvrages de d�rivation r�glables sont plus on�reux et plus complexes � construire, mais ils assurent une r�gulation plus facile et plus pr�cise du niveau d'eau dans la rivi�re. Ce sont des ouvrages permanents compos�s de b�ton arm� et de planches amovibles. Les paragraphes qui suivent d�crivent deux mod�les simples d'ouvrages de d�rivation r�glables. Ces mod�les peuvent �tre modifi�s en vue de leur adaptation aux conditions locales.

Barrage � deux piliers

   

2. Vous pouvez construire un barrage �troit r�glable de 2,5 � 3 m de long et de 1 � 1,5 m de haut, en utilisant du b�ton arm� et de solides planches de 5 cm d'�paisseur.

3. Pour r�aliser un barrage form� de deux piliers de 1 m de haut et de planches de 1 m de long, vous devrez employer les mat�riaux suivants:

  • b�ton pour la fondation: 2,8 m x 0,8 m x 0,25 m = 0,56 m3
  • b�ton pour les deux piliers : 0,36 m3 x 2 = 0,72 m3
  • armature des piliers: fers de 6 mm de diam�tre
    • fers verticaux:
      (14 x 1,10 m) x 2 = 30,8 m
    • fers transversaux:
      (4 x 1,90 m) x 2 = 15,2 m
      (4 x 1,35 m) x 2 = 10,8 m
  • armature des fondations:
    • fers de 8 mm de diam�tre:
      4 x 2,70 m = 10,8 m;
    • fers de 6 mm de diam�tre,
      14 x 0,60 m = 8,4 m

    Une autre solution envisageable consiste � utiliser un treillis d'armature, par exemple � mailles carr�es de 10 cm de c�t� et de 6 mm d'�paisseur.

 

Plan d'un barrage � deux piliers
 

Construction d'un barrage � deux piliers


Placement de l'armature en fers � b�ton pour un barrage � deux piliers


Barrage � trois piliers

   

4. Vous pouvez construire un barrage d'ouvrage de d�rivation plus large et r�glable, de 4 � 7 m de long et de 1 � 1,5 m de haut, en utilisant deux piliers lat�raux en b�ton et un ou plusieurs piliers centraux, reli�s par deux s�ries de fortes planches de 5 cm d'�paisseur.

5. Pour un barrage de 1 m de haut, construit avec des planches de 1 m de long et comportant un piller central, vous aurez besoin des mat�riaux suivants:

  • b�ton pour la fondation:
    4,2 m x 0,8 m x 0,3 m = 1,01 m3
  • b�ton pour les trois piliers:
    (0,36 m3 x 2) + (0,3 m3) = 1,02 m3
  • armature des piliers, fers de 6 mm de diam�tre:
    fers verticaux:
    (10 x 1,10 m) + 30,8 m = 41,8 m
 
     

fers transversaux:

4 x 1,05 m = 4,2 m
8 x 0,50 m = 4,0 m
4 x 0,60 m = 2,4 m

piliers extr�mes: 15,2 m + 10,8 m = 26,0 m

  • renforcement des fondations: fers de 8 mm de diam�tre, 4 x 4,20 m = 16,8 m; et fers de 6 mm de diam�tre, 21 x 0,60 m = 12,6 m, ou solution du treillis d'armature, comme dans l'exemple pr�c�dent
 
     
Plan d'un barrage � trois piliers
 

6. Enterrez les fondations du barrage dans le lit du cours d'eau � sec, en les ancrant aussi profond�ment que possible dans une base solide. Le niveau sup�rieur de la fondation doit se situer � environ 5 cm sous le niveau du lit du cours d'eau.

7. Construisez chaque pilier dans les berges du cours d'eau. Si n�cessaire, �difiez des ailes lat�rales en pierre ou en b�ton. Vous pouvez �galement employer des planches suppl�mentaires et combler les interstices avec de la terre argileuse soigneusement compact�e. Pour �viter l'�rosion, renforcez les berges du cours d'eau pr�s de chaque pilier en les prot�geant avec des pierres.

8. Pour faire les coffrages de b�ton et bien fixer les armatures, vous aurez besoin de l'aide d'un bon ma�on.

Note: Si vous doutez de la stabilit� du lit du cours d'eau, il peut s'av�rer plus prudent d'assembler les fondations de mani�re � former une dalle unique sur toute la largeur du cours d'eau. Cela exigera davantage de mat�riaux mais permettra de conserver un ouvrage de forme r�guli�re en cas d'�rosion du lit.


Construction d'un barrage � trois piliers


Placement de l'armature en fers � b�ton pour un barrage � trois piliers


7.6   Ouvrages r�glables de prise d'eau principale

Deux principaux types d'ouvrages

1. Les sections pr�c�dentes vous ont indiqu� comment choisir l'emplacement et la taille des principaux types d'ouvrages de prise d'eau. Nous allons �tudier maintenant les types d'ouvrages � utiliser. Il en existe essentiellement deux:

R�gulation du d�bit d'eau

2. Vous pouvez r�gler le d�bit d'eau principalement de deux mani�res:

3. Ces deux syst�mes sont install�s dans des structures fixes en bois, briques, parpaings, b�ton ou acier, comme les ouvrages de d�rivation r�glables d�crits � la section 7.5. Les structures comportent un ou plusieurs jeux de gorges ou de rainures d'ancrage de chaque c�t� de l'ouvrage de r�gulation, comme illustr� ci-apr�s.
















Note: Une prise d'eau peut �galement �tre r�alis�e avec un bras pivotant ou un tuyau souple (voir section 10.3). Un tel syst�me est moins courant comme prise d'eau principale, mais peut convenir � la r�gulation de d�bits d'eau moins importants. Les capacit�s de d�bit de tuyaux de ce type sont indiqu�es dans la section 3.8, tableau 13.

 

 

Assurer une bonne r�gulation de l'eau

4. Alors que les vannes murales sont g�n�ralement con�ues pour �tre strictement �tanches dans diff�rentes circonstances, la parfaite �tanch�it� des planchettes est difficile � assurer, en particulier dans le cas de vannes assez larges dont les planches risquent davantage de se gauchir et de se d�jeter. Une am�lioration utile consiste � employer des rabats d'�tanch�it� constitu�s de feuilles de poly�thyl�ne lourd ou de vieilles chambres � air. Habituellement, ces ouvrages comportent toutefois trois jeux de rainures parall�les, deux pour glisser une grille et une s�rie de planches � l'int�rieur ou � l'ext�rieur, et une pour ajouter une seconde s�rie de planches lorsqu'il faut interrompre compl�tement le d�bit d'eau dans le canal d'alimentation.

 




Evaluation du d�bit dans la prise d'eau

5. Le d�bit qui traverse un ouvrage de ce type en position ouverte peut �tre �valu� � l'aide du graphique 6.  Le syst�me de r�gulation des prises d�versoirs � planchettes agit comme un petit d�versoir dans lequel le d�bit varie en fonction de la largeur de la planchette et de la hauteur d'eau qui s'�coule par-dessus (voir section 3.6). Le tableau 32 col indique des valeurs types. Dans le cas des prises de fond telles que les vannes murales, le d�bit d�pend de la diff�rence de charge de part et d'autre de la vanne et de la taille de l'ouverture. Le tableau 33 indique des valeurs types.

Protection de la prise d'eau contre l'�rosion

6. Il faut toujours veiller � r�duire au maximum l'�rosion car la vitesse du courant peut nettement augmenter autour des vannes. En r�gle g�n�rale, sauf configurations particuli�res (consultez un sp�cialiste de l'hydraulique), vous devez limiter � 80 cm la chute de l'eau dans la prise.

TABLEAU 32
D�bit d'eau dans les prises d�versoirs
(m3/s)

 
Largeur de la prise d'eau (m)
0,3
0,7
1,0
1,3
1,7
2,0
Hauteur d'eau au-dessus des planchettes (cm)
 

 

1
2
5
10
15
20
0,001
0,002
0,006
0,016
0,029
0,043
0,001
0,004
0,014
0,040
0,072
0,109
0,002
0,005
0,020
0,057
0,104
0,158
0,002
0,007
0,027
0,074
0,136
0,207
0,003
0,009
0,035
0,098
0,179
0,273
0,004
0,010
0,041
0,115
0,211
0,323
     

TABLEAU 33
D�bit d'eau dans les prises de fond
(m3/s)

Le cas Surface de l'ouverture immerg�e (m2)
0,1
0,2
0,3
0,5
1,0
1,5
Perle de charge dans la prise d'eau (cm)

2
5
10
15
20
0,027
0,039
0,061
0,087
0,106
0,123
0,055
0,078
0,123
0,174
0,213
0,246
0,082
0,116
0,184
0,260
0,319
0,368
0,137
0,194
0,307
0,434
0,532
0,614
0,274
0,388
0,614
0,868
1,063
1,228
0,412
0,582
0,921
1,302
1,595
1,841

7.7   Grilles et dispositifs de protection de la prise d'eau

1. S'il y a un risque d'�coulement turbulent, les c�t�s et la sortie de l'ouvrage peuvent �tre renforc�s avec du bois, du b�ton arm� l�ger, des briques ou des galets coul�s dans du ciment.

2. Les ouvrages de prise d'eau peuvent �tre prot�g�s de plusieurs fa�ons contre les d�bris tels que feuilles ou branches et contre l'�rosion du courant. Des grilles ou des dispositifs protecteurs peuvent �tre utilis�s contre les d�bris dans la plupart des cas, tandis que gabions, empilement de bois ou de bambous ou enrochements peuvent servir � prot�ger contre l'�rosion.

Utilisation de grilles

3. Les grilles peuvent �tre install�es de plusieurs mani�res, la plus courante �tant la pose d'une simple grille verticale; elles peuvent aussi �tre mont�es horizontalement, inclin�es ou plac�es dans la base du cours d'eau d'alimentation.

4. Tr�s souvent, on utilise une grille simple, constitu�e habituellement de barres d'acier de 6 � 8 mm de diam�tre, s�par�es de 20 � 35 mm. Cela suffit � retenir les objets les plus gros. Si des particules plus petites doivent �tre �cart�es, on peut alors installer soit une grille suppl�mentaire dont les barreaux sont plus fins (par exemple, de 4 � 6 mm de diam�tre) et plus rapproch�s (de 5 � 10 mm), soit un treillis m�tallique. Cette grille suppl�mentaire peut �tre mont�e dans la grille principale ou �tre int�gr�e � l'ouvrage de prise proprement dit.

5. Pour les ouvrages simples, la grille a environ la m�me surface transversale que la prise d'eau principale. Pour am�liorer l'�coulement et assurer que la grille joue son r�le, m�me quand elle est partiellement obstru�e, on lui donne une surface souvent sup�rieure � celle de la prise d'eau, par exemple avec des grilles inclin�es dispos�es en V ou horizontales (voir la section 2.9 du  manuel 21, La gestion).

6. N'oubliez pas que si la grille commence � s'obstruer, elle risque de diriger l'eau vers les canaux de d�rivation et de r�duire ainsi l'�coulement destin� � l'alimentation des �tangs.

7. On peut nettoyer la grille soit en la sortant des glissi�res et en la brossant, soit en relevant la partie articul�e d'une grille horizontale ou inclin�e, ou encore en installant la grille de mani�re que le courant la d�barrasse des salet�s.   Il existe �galement des grilles automatiques, mais l'�tude de ces installations sp�cialis�es sort du cadre du pr�sent manuel.

Protection des ouvrages de prise d'eau

8. La protection des ouvrages de prise d'eau peut �tre assur�e de plusieurs mani�res.

9. Les parois peuvent �tre prot�g�es par un assemblage plus l�ger constitu� de bambous, de nattes tiss�es ou de piquets et de planches. Assurez-vous que ce dispositif est bien fix� et ne laisse pas l'eau s'infiltrer derri�re: l'�rosion risque alors d'�tre rapide, et l'ouvrage perdrait toute efficacit� une fois sa r�sistance alt�r�e.

10. Des poteaux, des planches assembl�es ou des piquets peuvent �tre plant�s dans le cours d'eau ou le long de ses berges; bien plac�s, ils r�duiront l'�rosion. Plac�s en travers au voisinage d'une prise d'eau, ils peuvent aussi faire office de grille rudimentaire en emp�chant les d�bris gros et lourds de s'introduire dans cette zone.

 

11. On peut installer des gabions autour de la prise d'eau, notamment pour d�tourner l'eau, par exemple en cas de fort courant contre une berge.   12. Les grosses pierres ou les moellons �ventuellement disponibles sur place peuvent �galement �tre employ�s. En g�n�ral, plus les pierres sont grosses, plus la protection qu'elles assurent est bonne.