On rappellera cependant les principaux types de passes utilisés, leur limite, les règles générales à respecter au niveau du dimensionnement afin d'offrir à chacun un minimum d'éléments techniques permettant d'apprécier et de comprendre les propositions d'ouvrage qui leur sont soumises.
Cependant préalablement à la définition technique d'une passe, il est essentiel de définir le cahier des charges général de l'ouvrage.
1. Principaux éléments du cahier des charges
Nécessité d'un ouvrage de franchissement Cet élément est évidemment fondamental et peut être à l'origine de désaccord. Nous avons longuement abordé ce problème au chapitre 1l et 111 mais il est important de rappeler les grandes lignes du raisonnement - Définition des espèces de poissons à faire migrer - à partir du peuplement piscicole - à partir des décrets de classement. - Établissement des périodes de migration à couvrir
Ce calendrier a des conséquences importantes vis à vis des conditions de débit au moment du passage -age attendu des poissons
- Conditions hydrauliques dominantes sur l’ouvrage aux périodes retenues Si le seuil permet une dérivation d'une partie du débit, par exemple un débit turbiné, établir mois par par mois la fraction de débit déversant sur le seuil, et la fraction dérivée.
Lorsqu'il y a une restitution à la rivière, exemple d'une centrale au fil de l'eau, il est important de comparer l'attrait respectif des débits au point de restitution et sur le seuil.
Une fois établi ces éléments, établir les conséquences hydrauliques au niveau du seuil c'est à dire essentiellement cote du fil d'eau en amont du seuil, cote du fil d'eau au pied du seuil.
Si l'on constate un effacement du seuil (cf. chapitre 11) sur l'essentiel de la période de migration et des conditions hydrauliques permettant le passage des migrateurs alors la réalisation d'une passe à poisson n'est sans doute pas nécessaire.
Pour la plupart des seuils inférieurs à un mètre, un aménagement très limité du parement aval ou de la crête (échancrure) suffit le plus souvent à faciliter grandement le passage des migrateurs.
Combien de passes à poissons sur une même installation
Cette question qui peut surprendre a priori est cependant un élément important. Bien que rare, le cas le plus fréquemment observé pour les passes multiples s'explique par la présence d'une passe au barrage et d'une passe au niveau de l'usine lorsque les deux ensembles sont distants et que le débit turbiné est important. Ce type d'aménagement doit normalement permettre d'éviter le blocage des migrateurs dans le canal de fuite. L'ouverture amont de la passe peut alors s'effectuer soit dans le canal d'amenée, soit dans le secteur dérivé. Dans ce cas le faible dénivelé permet d'envisager un aménagement sommaire (canal).
Où implanter une passe à poissons
Le choix de la localisation est sans doute le plus complexe car il est déterminé par trois contraintes principales :
- contrainte de coût liée à l'accès au chantier et à sa réalisation (batardage).
- contrainte d'efficacité c'est à dire d'attrait vis à vis des migrateurs.
- contrainte d'accessibilité permettant l'entretien.
- contrainte éventuelle liée à la restitution du débit réservé.
Le choix du site dépend de chaque type d'ouvrage.
- Lorsqu'une usine hydro-électrique est implantée dans le corps du barrage et que le débit turbiné est important par rapport au débit déversant sur le seuil la passe à poissons s’ouvrir à proximité de la restitution des turbines. On bénéficie alors de l'attrait des débits turbinés vis à vis des migrateurs.
- Pour les aménagements constitués uniquement d'un seuil ou lorsque la restitution des débits dérivés s'effectue loin en aval du seuil (plusieurs dizaines de mètres) l'obligation de débit réservé et l'importance des débits déversants en périodes d'eaux moyennes à fortes imposent l'implantation d'une passe sur l'ouvrage.
L'expérience montre que l'implantation au milieu de l'ouvrage pose des problèmes d'entretien et d'accès.
Pour un ouvrage perpendiculaire ou parfaitement symétrique par rapport à l'axe du fleuve.
Il f aut étudier les deux critères principaux Attrait du secteur :
La forme du lit en aval du seuil peut déterminer un chenal d'écoulement préférentiel guidant les poissons vers l'une ou l'autre rive.
Une concentration notable des poissons peut donner une indication importante susceptible de privilégier un site.
De façon générale, le poisson a tendance à remonter dans le courant le plus à l'amont possible avant d'être arrêté par une chute d'une hauteur infranchissable ou par des courants ou des turbulences trop violentes (cf chapitre vitesse critique).
L'entrée de la passe - pour le poisson donc bief aval - sera proche de la zone où le débit est le plus important, le plus en amont possible sur le barrage lorsque celui-ci - S'il est déversant par exemple - ne privilégie aucune zone quant à la restitution de l'eau.
Plus le débit à proximité de la passe sera important plus le poisson trouvera facilement son emplacement.
Remarque : Lorsque l'ouvrage de franchissement se limite à une simple échancrure dans le corps du barrage, la présence d'une fosse au pied de l'échancrure constitue un facteur déterminant.
Facilité d'entretien : Ce critère est souvent déterminant, puisque la plupart des passes à poissons sont très sensibles au colmatage de leur prise d'eau par des branchages ou des sédiments fins qui peuvent rendre rapidement inopérante la meilleure des passes.
Remarque : La maîtrise foncière de la zone d'implantation de la passe ainsi que la liberté d'accès au secteur doivent être prise en compte lors de la conception d'un projet. On observe en effet fréquemment sur les ouvrages anciens que le propriétaire du barrage n'est pas propriétaire de l'un des points d'ancrage sur la rive.
Quel débit retenir pour la passe
Le choix du débit affecté à l'ouvrage de franchissement est important - Il déterminera l'attractivité de la passe à poissons vis à vis du reste de l'ouvrage. Un critère simple d'appréciation peut être proposé. On calcule sur toute la longueur déversante les débits déversants par mètre de barrage. Par exemple pour un déversoir de 30 mètres évacuant 30 m3/s on obtient un débit évacué de 1 m3/s par mètre. Le débit à la sortie de la passe ramenée à la largeur de l'échancrure devra être du même ordre de grandeur ou plus important Par exemple une échancrure de 70 cm de largeur qui évacue 1 m3/s.
En fait le critère déterminant est lié à la vitesse de l'eau à la sortie de la passe et à l'absence de turbulence.
Le comportement du poisson conduit la plupart des espèces à s'orienter dans le courant dès que la vitesse dépasse un minimum de l'ordre de 1 à 30 cm/s (Vm).
Selon les espèces, leur capacité physique les conduit à décrocher dès que la vitesse dépasse la vitesse critique (Vc). Le schéma ci-joint montre comment s'oriente les poissons dans une rivière en fonction de la vitesse critique.
Classiquement on retient comme vitesse d'attraction une vitesse comprise entre 0,6 et 0,8 fois la vitesse critique soit de l'ordre de 90 cm/s pour l'esturgeon, 0,9 à 1,2 m/s pour les salmonidés, de 0,7 à 1 m/s pour de nombreux poissons blancs.
Pour faciliter l'orientation par rapport au courant principal (Vp) lié par exemple au déversement sur le seuil ou à la restitution des turbines on donne au débit d'attrait une vitesse égale à Vp - Vm si Vp est supérieur à Vc ou à Vp + Vm si Vp est inférieur à Vc. La Vm peut être considérée comme l'écart minimum entre deux courants déclenchant une réaction comportementale.
. Le débit affecté à une passe à poissons est donc déterminant vis à vis de son attractivité en raison des vitesses de courant qu'il génère (panache d'attractivité). Le débit à retenir dépend donc des dimensions de l'ouverture aval.
Afin de garder homogène ce panache d'attrait il est recommandé de l'orienter parallèlement ou faiblement incliné par rapport à l'axe principal du courant.
Le débit d'attrait général de la passe à poisson définie est donc celui qui sera restitué à l'ouverture aval.
Généralement ce débit est important et peut être pour les rivières les plus importantes supérieur a 1m3\s.
Pour les petits cours d'eau il est proportionnel au débit moyen de la rivière et peut être égal à tout ou partie du débit réservé.
Outre les aspects développés auparavant, le débit affecté à une passe soulève, vis à vis de la réalisation, un problème financier. On peut considérer que le prix d'une passe à poissons dépend en grande partie du débit affecté puisqu'il y a proportionnalité entre le débit transitant et le volume du génie civil.
Afin de limiter cet effet on détermine parfois deux débits:
- Le débit transitant dans la passe à poissons proprement dite, auquel est rajouté un débit complémentaire restitué dans la partie aval de la passe ou latéralement.
Le débit affecté à une passe à poissons doit permettre l'engagement du poisson dans la passe à poisson c'est la fonction d'attrait déterminante à l'ouverture de la passe.
Une fraction plus réduite de ce débit peut être affecté au transit des poissons dans la passe.
Les éléments de dimensionnement tel que la largeur, la profondeur et la vitesse de la lame d'eau conduisent à définir des dimensions minimales d'ouverture et donc de débit.
Ces éléments dépendent en partie du type de passe retenu (cf chapitre suivant) mais aussi de la taille des poissons à faire passer.
La hauteur d'eau (lame déversante) minimale est de 1 5 cm pour les petits ruisseaux à truite à 45 cm pour les passes assurant le passage de gros poissons.
De même, la largeur peut fluctuer entre un minimum de 1 0 cm dans le premier cas à 50 à 60 cm et 1 mètre dans le second cas.
En appliquant ces contraintes à une passe à échancrure déversante, le débit minimal pour l'alimentation d'une passe sur un petit cours d'eau à truite peut être fixé à une dizaine de litre par seconde.
Dans la majorité des cas il est cependant preferable y compris sur les cours d’eaux à truites d’augmenter cette valeur de débit.
. Pour les cours d'eau plus importants (module supérieur à 5 m3/s) abritant généralement des poissons de plus forte taille on recommande des débits supérieurs à 1 00 1/s.
Au delà de 50 m3/s, l'usage montre que les débits les plus fréquemment retenus se situent entre 400 et 500 1/s.
Pour le débit auxiliaire on constate qu'il intervient lorsque le débit transitant dans la passe est au moins de 200 1/s. Il intervient donc le plus souvent sur des cours d'eau dont le module est supérieur à 25 - 30 m3/s et est alors compris entre 400 1/s et 1 m3/s. Quelques passes utilisent des débits auxiliaires supérieurs à 1 m3/s.