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Etude sur le colmatage des prises d'eau ichtyocompatibles (2022/2025)

RESTITUTION DES TRAVAUX DE LA PREMIERE ANNEE DE L’ETUDE

L’un des aménagements environnementaux les plus répandus sur les centrales hydroélectriques pour permettre la dévalaison piscicole est l’installation de grilles fines ichtyocompatibles positionnées dans le canal d’amenée. L’espacement des barreaux de ces grilles est suffisamment étroit pour dissuader le poisson de passer par la turbine, cependant il présente un risque d’obstruction des grilles susceptible de générer des contraintes pour l’exploitation de la centrale et de diminuer la production d’hydroélectricité.

En 2020, France Hydro Electricité a mené auprès de ses adhérents ayant installé des plans de grille sur leurs centrales une enquête qui a révélé un besoin de connaissances complémentaires pour mieux comprendre et exploiter ces aménagements (« Enquête sur les prises d’eau ichtyocompatibles des centrales hydroélectriques », Institut Pprime et France Hydro Electricité, juin 2020). France Hydro Electricité a donc initié une étude pour définir précisément les contraintes d’exploitation liées aux grilles fines ichtyocompatibles et pouvoir ainsi mieux les intégrer sur les sites à l’avenir.

Le syndicat s’est tourné vers l’Institut Pprime de l’Université de Poitiers, qui a déjà réalisé de nombreux travaux sur les grilles fines (dont 2 thèses), et vers le laboratoire SIAME de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour, qui a mené de nombreux travaux avec les hydroélectriciens. Un doctorant, Guillaume BON, a été recruté pour mener ces travaux qui se dérouleront sur 3 ans (de février 2022 à février 2025).

Pour réaliser cette étude, le syndicat bénéficie du soutien de l’ANRT (Agence Nationale de la Recherche et de la Technologie) qui finance une partie du salaire de Guillaume BON via une convention Cifre, ainsi que du soutien de l’ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) sur les expérimentations de terrain et la communication autour de ces travaux.

RESTITUTION DES TRAVAUX DE LA DEUXIEME ANNEE DE L’ETUDE

Cette synthèse restitue les travaux de la deuxième année de thèse (février 2023 / février 2024) menée par Guillaume Bon à l’Institut Pprime.

Ces deux premières années de thèse ont permis d’effectuer l’étude expérimentale en laboratoire, ainsi que la préparation du banc de mesures, jusqu’au traitement des résultats. Ces différentes mesures ont permis d’étudier le comportement de la perte de charge et de la force exercée sur la grille en fonction d’une multitude de configurations de colmatage.

Ces deux années ont également permis de parfaire la méthodologie de mesures sur le terrain, d’acquérir des premiers résultats et de créer un programme de traitement d’images pour la détection des feuilles sur la grille. Une phase de mesures complète a été lancée en début d’année 2024.

Un travail de fond sur l’optimisation de forme des barreaux a également été entrepris. Cela demandant un temps de calcul important, cette étape pouvait se faire en parallèle des autres étapes. Il reste maintenant à analyser en détail les résultats.

La dernière année de thèse sera dédiée aux dernières études de terrain, ainsi qu’à l’étude numérique des exutoires. Les travaux se termineront par la valorisation de la recherche (rédaction de plusieurs articles scientifiques et participation à 2 conférences internationales), ainsi que la rédaction du mémoire de thèse, objectif crucial de la dernière année.

4 fiches techniques pour concevoir des prises d’eau ichtyocompatibles efficaces

Quatre fiches techniques sont à votre disposition. Elles apportent des éléments concrets pour mieux concevoir, dimensionner et entretenir ces équipements, en tenant compte des réalités de terrain liées au colmatage.

1. Pertes de charge sur les grilles colmatées
   Comprendre l’impact du colmatage sur les pertes de charge et ses conséquences sur le rendement global de l’ouvrage.
2. Efforts mécaniques sur les grilles colmatées
   Évaluer les sollicitations subies par les grilles pour un meilleur dimensionnement structurel et une durabilité accrue.
3. Optimisation de la forme des barreaux
   Identifier les profils de barreaux les plus favorables pour limiter les pertes de charge sans compromettre l’ichtyocompatibilité.
4. Dimensionnement des exutoires et goulottes
   Bénéficier de recommandations concrètes pour équilibrer les débits dans les exutoires de dévalaison.

Découvrir la thèse en vidéos

Présentation des essais expérimentaux en laboratoire

Dans cette deuxième vidéo de suivi de la thèse pilotée par France Hydro Electricité sur le colmatage des prises d’eau ichtyocompatibles, Guillaume Bon, doctorant sur cette mission, présente les essais expérimentaux qu’il mène en laboratoire.

L’objectif de ces essais, réalisés sur un banc d’essai au laboratoire Pprime de Poitiers, est d’observer dans des conditions contrôlées le fonctionnement d’une grille inclinée avec différents d’espaces entre barreaux et différents angles d’inclinaison ainsi que différents types de colmatage. Plus de 250 configurations sont testées afin de compléter les formules de calcul des pertes de charge existantes.

Présentation des essais réalisés sur le terrain

Dans cette troisième vidéo de suivi de la thèse pilotée par France Hydro Electricité sur le colmatage des prises d’eau ichtyocompatibles, Guillaume Bon, doctorant sur cette mission, présente les essais qu’il a réalisés cette fois-ci sur le terrain pour comprendre le colmatage affectant les prises d’eau dans les centrales hydroélectriques.

Ces essais ont été menés au cours des deux derniers automnes, 2022 et 2023 dans trois centrales de petite puissance, générant entre 200 et 400 kW, chacune présentant des configurations de grille distinctes. Guillaume présente dans cette vidéo les différentes étapes ayant permis de mener à bien ces essais de terrain, puis le traitement vidéo des images réalisées lors des essais.

Présentation complète des travaux

Dans cette dernière vidéo, Guillaume BON présente l’ensemble des travaux qu’il a menés depuis 3 ans et en détaille les résultats dans le cadre d’une commission environnement organisée par France Hydro Electricite.