Étude sur modèle physique du nouvel évacuateur de crue du barrage de Gage II

Physical modeling of the new spillway of Gage II Dam

¹ Laboratoire de Constructions Hydrauliques (LCH), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Station 18, CH-1015 Lausanne, Suisse
email : michael.pfister@epfl.ch
^* Actuellement à STUCKY SA, Rue du Lac 33, CH-1020 Renens VD 1, Suisse
^** Actuellement expert indépendant, Chemin de la Brotte 4, CH-1163 Etoy, Suisse
² Electricité de France (EDF), Centre d’Ingénierie Hydraulique, Savoie Technolac, Karlsruhe, France

Résumé

Suite à des études hydrologiques récentes, le barrage de Gage II en France révèle un déficit de capacité d’évacuation des crues. Il a donc été décidé de construire un évacuateur de crue complémentaire en rive droite du barrage. Cet ouvrage est composé d’un PKWeir et d’un déversoir clapet, suivi d’une auge de réception et d’une galerie d’évacuation avec un déflecteur à sa sortie. L’association PKWeir-clapet permet de fixer deux cotes maximum admissibles, une pour la période froide et une autre pour la période chaude à un niveau supérieur. L’étude du comportement hydraulique de l’évacuateur a été réalisée sur un modèle physique à l’échelle 1/40. Les résultats ont montré que l’association d’un PKWeir à 7 unités d’alvéoles avec un clapet de 27.4 m de largeur est suffisante pour évacuer la crue de projet. Plusieurs configurations de l’auge ont été testées pour minimiser le volume d’excavation tout en y optimisant les écoulements. Les mesures réalisées sur la galerie d’évacuation ont montré que celle-ci n’était pas mise en charge pour les débits considérés. Deux aérateurs ont été ajoutés en calotte de la galerie afin d’assurer la circulation d’air. A la sortie, un déflecteur a été installé pour allonger la trajectoire du jet jusqu’à son point d’impact. Un élargissement de la section a également permis d’augmenter la dispersion du jet.

Abstract

An updated hydrological study indicated that the existing flood spillway capacity of the Gage II Dam in France is deficient. The owner decided thus to build a new auxiliary spillway on the right side of the dam. This new spillway includes an intake that consists of a side channel combining a PKWeir and a flap gate weir, followed by a tunnel chute with a deflector at its end. The arrangement of the PKWeir and the flap gate weir allows fixing two different maximum water levels: A lower one during the cold period and an upper one during the warm period. To guarantee an adequate performance of this new spillway, a systematic hydraulic model investigation was performed on a physical model with a scale factor of 1/40. Results show that the combination of seven PKWeir units with a 27.4 m wide flap gate is optimal to evacuate the design flood. Several side channel configurations were tested to optimize the flow features and the excavation volume. Along the tunnel, free surface flow was observed for all discharges. Nevertheless, shock waves and the bend generate a highly rough flow surface, so that two aerators were added to insure free air circulation in the tunnel. A jet-generating deflector was installed at the downstream end of the tunnel to achieve a jet impact in the valley center.