2.3- Choix des ouvrages

Les dispositifs de franchissement doivent être choisis en fonction de différents facteurs biologiques des poissons que l'on a sélectionnés: le chevaine, la vandoise, le hotu et le barbeau. 

Le premier facteur à prendre en compte est la capacité de nage du poisson. On distingue plusieurs niveaux d'activité de nage qui vont des vitesses de croisière, lente et que le poisson est capable de soutenir longtemps, aux vitesses de sprint, très exigentes en énergie et que le poisson ne peut soutenir que pendant une durée limitée. La vitesse maximale de nage dépend de la longueur du poisson et de la température de l'eau. Plus la température est élevée plus la vitesse maximale est élevée. Un autre paramètre important à prendre en compte est l'endurance . Elle dépend des réserves en glycogène disponibles dans les muscles mais aussi de sa taille, de sa morphologie et de la température de l'eau. Une augmentation de température se traduit par une diminution de l'endurance.

Connaissant la vitesse de nage maximale du poisson (V en m/s), on peut calculer la distance (D en mètre) qu'il pourra parcourir dans un courant de vitesse (U en m/s) à partir de la formule :

D = (V-U)*T

où T est l'endurance du poisson, c'est-à -dire la durée d'effort maximale provoquant l'épuisement du poisson. Plus le courant sera fort et moins la distance que le poisson peut parcourir est grande. Si la vitesse de courant est supérieure à la vitesse de nage du poisson, celui-ci recule (D<0). On a étudié l'évolution des facteurs biologiques sur la gamme de variation de taille des poissons présents à Harchéchamp (voir annexe en lien).

Dans le contexte d'Harchéchamp, on élimine les aménagements de type écluse ou ascenceur à poisson parce que ce sont des aménagements trop importants pour le contexte piscicole du site où nous travaillons. On  élimine également les passes à ralentisseurs parce que le courant est trop turbulent pour les espèces que nous avons choisies. On retiendra donc les passes à bassin et les passes naturelles de type enrochement.

 

Les passes à bassins

Le principe de la passe à bassins successifs est de diviser le dénivelé total du barrage en une série de chutes afin de former un escalier hydraulique compatible avec la capacité de nage du poisson. Les chutes sont contrôlées par des cloisons qui séparent les bassins. Ces derniers ont pour fonction de dissiper l'énergie de la chute et de fournir une zone de repos aux poissons. Les principaux paramètres de dimensionnement d'une passe sont les dimensions des bassins et les caractéristiques géométriques des cloisons. Pour les poissons à faible capacité de nage on retient une puissance dissipée de 150 W/m3Le volume et la forme des bassins, les altitudes et les largeurs des déversoirs, déterminent le débit, la chute entre bassin ainsi que la configuration des écoulements dans l'ouvrage.

Le passage des poissons est d'autant plus facile que la chute d'eau est faible. Pour les petites espèces à faible capacité de nage, on retient des hauteurs de chute entre 15 et 25 cm. Selon les caractéristiques géométriques de la section entre les bassins l'écoulement se fait soit "à jet plongeant" soit "à jet de surface". Comme l'écoulement à jet plongeant exige des poissons qu'ils puissent sauter et que les espèces que nous ciblons sont des cyprinidées, nous choisirons une géométrie de section qui permette un écoulement à jet de surface. Ainsi une passe à échancrure latérale et à orifice noyé semble la plus adaptée au contexte piscicole d'Harchéchamp. Une passe à fente verticale, en créant un jet plongeant, n'est pas adaptée aux espèces qui ne peuvent pas sauter. L'échancrure latérale permettra le passage des plus gros poissons tandis que l'orifice noyé permettra celui des plus petits. La position alternée des fentes évite les écoulements directs et optimise la dissipation de l'énergie du courant dans les bassins. La faible largeur des échancrures et leur profondeur permettra à l'ouvrage de supporter d'importantes variations de niveau d'eau. Ce type de passe est particulièrement adapté aux cyprinidés et aux salmonidés.

Figure 2.26 - Passe technique à échancrure latérale et orifice noyé

Le débit à l'intérieur de la passe doit être supérieur à 0,15 m3/s et le débit de fonctionnement a été choisi précédemment et doit être compris entre 0,1 et 0,2 m3/s. On se trouve donc aux limites du fonctionnement de la passe. Ce type de passe est également adapté pour des obstacles de plus d'un mètre. 

 

Les passes naturelles

Elles sont constituées d'un chenal dans lequel l'énergie est dissipée et les vitesses sont réduites par la rugosité du fond et des parois et par une succession d'enrochements. Dans ce type d'aménagement, on distingue les rivières naturelles, chenal de faible pente creusé sur la berge. Toutefois, ce type d'aménagement a une emprise au sol importante et dans le cas d'Harchéchamp, cette surface n'est pas facilement disponible. Son installation nécessiterait l'achat de terrain sur la rive gauche.

Dans la catégorie des passes naturelles se trouvent également les rampes qu'on peut installer sur une partie du barrage ou contre les berges. Elles sont adaptées aux ouvrages d'une hauteur de chute modérée. De gros enrochements sont utilisés pour ralentir la vitesse du courant. Trois types d'organisation de ces enrochements existent : répartition régulière (en quinquonce), en rangée régulièrement espacées et les enrochements jointifs disposés de manière compacte et formant un tapis rugueux.

Les rampes à enrochements jointifs ne permettent vraiment le franchissement pour des petites espèces que pour des  pentes très faibles (< à 3%) ce qui implique des ouvrages très longs. Cette solution est peu réaliste pour le cas du seuil d'Harchéchamp. Les enrochements en rangée régulières et les enrochements régulièrement répartis sont compatibles avec le passage des petites espèces. Les enrochements en rangées régulières forment des seuils créant des jets plongeant. Les poissons d'intérêt ne présentant pas de capacité de saut intéressante, nous avons choisi de dimensionner une rampe à enrochements régulièrement répartis. 

Figure 2.27 - Les trois types de dispositions des enrochements dans une rampe.

 

Bilan: Le choix des dispositifs de franchissement doit prendre en compte les capacités de nage des poissons ainsi que leur endurance. On choisit de dimensionner une passe technique à échancrure latérale et à orifices noyés et une rampe à enrochements régulièrement répartis sur une partie de la longueur du lit.