Régulation des écoulements
On entend par régulation «la recherche » d’un équilibre entre deux états physiques « initial » et « final ».Régulation des écoulements à surface libre
Il s’agit de l’ensemble des moyens qui sont mis en œuvre pour faire correspondre les termes « besoin » et « captage ».
Au Canal de Gap, le canal est régulé par l’amont. D’autres systèmes sont dits régulés par l’aval. Plus la régulation est fine, moins les pertes d’eau sont importantes et inversement.
Les impondérables
La régulation des écoulements à surface libre reste soumise à des impondérables sur lesquels il n’est pas toujours possible d’agir par exemple :
- La conception historique de l’ouvrage adducteur assurant le transport d’eau. En mode régulation par l’amont, la conception veut que le canal fonctionne par excès avec un débit couvrant les possibilités aléatoires des prises. A l’inverse en mode de régulation par l’aval, ce sont les usages réalisés sur le canal qui vont commander le prélèvement en amont.
- Les temps de réponses. Il faut environ 28 heures pour qu’une manœuvre réalisée sur la prise d’eau en amont se répercute en extrémité de branches de Charance et sur le réservoir de D’. Il faut donc analyser et d’anticiper pour être en mesure de calculer les débits à admettre en aval avec un différé de temps. Une évolution climatique peut par exemple remettre en cause les calculs de prévisions réalisés à un moment donné.
- Les réseaux fonctionnant « à la demande », il n’est pas possible d’apprécier avec précision les débits qui seront consommés à un moment donné.
- La régulation des écoulements en surfaces libres représente un travail réalisé au quotidien durant toute la période de mise en eau des installations.
La régulation centrée autour des réserves
Le système adopté au Canal de Gap associe écoulement sur un canal régulé par l’amont et exploitation des réserves.
D’un point de vue hydraulique, il s’agit donc d’un système régulé par l’amont qui intègre :
- L’obligation liée aux usages prioritaires (eau brute à finalité de consommation humaine – irrigation – énergie),
- La qualité physique de l’eau (taux de Turbidité) qui va conduire à certaines périodes à privilégier l’alimentation d’une activité ou d’une autre,
- Les besoins en eau des usagers,
- L’état de remplissage des réservoirs et l’opportunité à un moment donné d’assurer ou de ne pas assurer leur remplissage.
Régulation par l’amont
Principe de fonctionnement
L’écoulement à la surface libre ne concerne que la branche de canal dite « de Charance ». Cet ouvrage est revêtu ou non, il est nu, c’est à dire non équipé d’ouvrages hydrauliques de conception moderne.
Détail de fonctionnement d’un canal modernisé :
Le canal est le plus souvent équipé de régulateurs situés à distance régulière, asservis à des niveaux d’eau qui sont maintenus constants. Lors des variations de débits la ligne d’eau pivote au point d’axe situé à l’aval de chaque Bief. Pour un régime particulier la ligne d’eau est comprise entre la ligne d’eau à débit nul, horizontale et la ligne d’eau à débit maximum qui est alors parallèle au radier. De ce fait les berges sont parallèles au radier.
Les changements de régime :
Les modifications de régime hydraulique s’effectuent par biefs de l’amont vers l’aval. Chaque Bief introduit un retard puisqu’il y a variation de volume. Les régulateurs doivent être manœuvrés successivement de l’amont vers l’aval de manière coordonnée. Il faut noter qu’en l’absence de régulateur (cas du Canal de Gap), les variations de volumes sont plus importantes (la caractéristique de fonctionnement est alors la courbe de profondeur normale) et le retard se trouve nettement accru. Les régulateurs peuvent être constitués par des seuils longs (bec de canard) ou équipés de vannes à flotteurs ou de vannes motorisées asservies. Très souvent de simples vannes manuelles sont utilisées mais cela nécessite un personnel entrainé, disponible et interdit tous les changements de régimes fréquents.
Avantages et inconvénients
La régulation par l’amont est certainement la méthode la plus utilisée dans le monde car c’est la moins coûteuse et elle ne nécessite pas de rehausse de berge. Cependant elle manque de souplesse et nécessite la mise en œuvre de programmes d’irrigation rigides.
Il est difficile d’envisager d’autres méthodes de régulation pour les canaux de petite taille. Enfin l’inconvénient probablement principal est de celui d’un fonctionnement hydraulique par excès pour pallier le risque d’insuffisance en cas de débits dérivés aléatoires.
Régulation par l’aval
Principe de fonctionnement
Le canal est découpé en biefs successifs séparés par des régulateurs. Chaque régulateur est asservi au niveau aval qu’il maintien constant (ou pratiquement constant). En cas de variation de débit, la ligne d’eau pivote autour d’un axe situé en amont du Bief, elle reste comprise entre une eau horizontale (lorsque Q=0) et une parallèle au radié (lorsque Q=max). Ce système nécessite des berges situées horizontales.
Les modifications de régime hydraulique.
Les modifications de régimes hydrauliques se font depuis l’aval vers l’amont. Elles s’accompagnent d’une variation du volume contenu dans les biefs.
A une augmentation de débit correspond une diminution de volume (et vice versa) et ainsi l’eau est toujours disponible même avant que le nouveau régime stable ne se refasse.
Dans la majorité des cas, la régulation par l’aval fait appel à des vannes à flotteurs, on peut également utiliser les vannes motorisées commandées par des automates. En raison de la recherche permanente des points d’ajustement, l’usage de vannes manuelles est évidemment non recommandé
Avantages et inconvénients
L’avantage principal de la régulation par l’aval c’est sa grande souplesse. L’autre intérêt, et non des moindres, c’est la possibilité de faire varier le débit du canal sans perte d’eau.
Elle présente cependant l’inconvénient de nécessité des berges horizontales ce qui augmente le coût des canaux à construire. En particulier il est difficile de généraliser son emploi sur l’ensemble des canaux d’un réseau et en limite son utilisation aux canaux principaux. Il faut également souligner la nécessité d’un contrôle strict du débit des prises, faute de quoi la saturation des canaux peut être atteinte.