Tout d’abord, les vannes sont des barrières étanches et mobiles qui permettent de retenir ou de laisser passer les eaux d'un barrage. Tout comme pour les barrages, il existe plusieurs types de vannes. Pour s’y retrouver parmi les différents types de vannes, il est possible de les classer de plusieurs manières.
Les vannes peuvent d’abord être classées selon leur type de déplacement. Les deux types de déplacements possibles sont les déplacements linéaires et circulaires.
La vanne à déplacement linéaire se déplace généralement de haut en bas lorsqu’on la ferme, et de bas en haut lorsqu’on l’ouvre. Elle permet de bloquer le pertuis lorsqu’elle est fermée et de laisser s’écouler l’eau lorsqu’elle est ouverte.
Figure 1. Barrage Mégantic, vanne à déplacement linéaire
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
Les vannes portant le numéro 1 sont en position ouverte. Elles sont soulevées et laissent l’eau s’écouler par l’ouverture créée en dessous.
Les vannes portant le numéro 2 sont en position fermée. Elles ne laissent pas l’eau s’écouler.
La vanne à déplacement circulaire se déplace en tournant autour d’un axe de rotation.
Figure 2. Barrage Jules-Allard, vanne segment
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
La vanne de la figure précédente est une vanne segment. Lorsqu’elle est soulevée, elle laisse l’eau s’écouler par l’ouverture créée en dessous.
Les vannes peuvent également être classées selon leur type d’utilisation. De manière générale, les vannes peuvent être utilisées pour contrôler le niveau d’un plan d’eau, pour contrôler le débit ou pour contrôler les deux à la fois.
Le premier type de vannes est utilisé pour assurer le maintien d’un niveau d’eau. Selon le niveau que l’on souhaite maintenir dans le réservoir, on établit la hauteur à laquelle il faut positionner les vannes. En général, l’eau se déverse par le haut des vannes au niveau désiré.
Exemples de vannes utilisées pour le contrôle du niveau
La vanne bascule est une vanne à déplacement circulaire. Elle est retenue par des câbles d’acier et elle pivote autour d’un axe, ce qui permet d’abaisser le haut de celle-ci afin de fixer le niveau d’eau qui doit être maintenu. Contrairement à la vanne segment, la vanne bascule permet uniquement à l’eau de s’écouler par le dessus.
Figure 3. Vanne bascule, barrage Waterloo
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
Le niveau d’eau peut également être contrôlé par des poutrelles. Il s’agit de poutres de bois ou d’acier qui sont empilées afin de bloquer l’écoulement de l’eau comme le ferait une vanne. On ajuste le niveau d’eau en empilant des poutrelles jusqu’à la hauteur désirée. Les poutrelles sont alors manipulées à l’aide d’un treuil qui permet de les descendre ou de les remonter dans les rainures aménagées à cette fin. Les poutrelles font partie de la catégorie des vannes à déplacement linéaire.
Figure 4. Poutrelles, barrage Laniel
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
Dans la figure précédente, sur la photo de gauche, on voit trois poutrelles empilées pour bloquer le pertuis. À droite, on distingue quatre poutrelles en réserve qui peuvent être utilisées pour ajuster le niveau d’eau, ainsi que le treuil qui permet d’ajouter ou d’enlever des poutrelles.
Les vannes utilisées pour le contrôle du débit doivent permettre de modifier rapidement la quantité d’eau qui est évacuée par le barrage, lors des crues. Elles sont en général situées dans le bas du barrage, et l’eau peut donc s’écouler seulement sous la vanne lorsqu’elle est ouverte.
Exemples de vannes utilisées pour le contrôle du débit
La vanne segment est une vanne à déplacement circulaire qui permet de modifier rapidement le débit. La figure 5 permet de constater la différence importante de débit entre les photos de gauche et de droite. La photo de gauche a été prise alors que les vannes segments étaient presque complètement fermées, tandis que la photo de droite a été prise à un moment où les vannes étaient beaucoup plus ouvertes pour évacuer une crue importante.
Figure 5. Variation de débit à l’aval de vannes segments, barrage Jules-Allard
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
La vanne verticale de fond est une vanne à déplacement vertical qui agit de la même manière que la vanne segment. La figure 6 permet de constater la différence de débit importante entre les photos de gauche et de droite.
Figure 6. Variation de débit à l’aval de vannes verticales de fond, barrage des Commissaires
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
Certaines vannes permettent de contrôler le débit ou le niveau selon les conditions. La vanne verticale déversante en est un bon exemple. La figure 7 illustre son fonctionnement. Lorsque la vanne verticale déversante est fermée, elle laisse seulement l’eau s’écouler par le dessus comme le seuil fixe qui est à côté de celle-ci sur la figure 7. Lorsque la vanne verticale déversante est ouverte, comme c’est le cas sur la figure 7, il est possible d’ajuster l’ouverture pour évacuer le débit désiré par le dessous de la vanne. L’ajustement de l’ouverture permet d’évacuer un débit d’eau plus important lors d’une crue.
Figure 7. Vanne verticale déversante et seuils fixes, barrage Waterville
Source© Centre d’expertise hydrique du Québec
Je ne sais pas pourquoi ce barrage a été construit ici. Et toi, Robert?
Je n’avais jamais pensé que les barrages pouvaient remplir autant de fonctions différentes!
