1. Ces vannes sont destinées aux nouveaux déversoirs qui ont besoins: (a) de vannes automatiques et autonomes, (b) de vannes d'une résistance accrue aux très forts séismes,

(c) de vannes les plus économiques. Ces vannes sont destinées aussi aux déversoirs de barrages secs construits pour l'écrêtement de crues et la protection contre des inondations à l'aval, sur de moyens et de petits cours d'eau.

2. Ces vannes se rapportent aussi aux déversoirs existants à déversement libre, c'est à dire aux déversoirs construits initialement sans vannes. On installe les vannes automatiques et autonomes pour hausser le niveau de la retenue normale en but d'augmenter le volume utile du réservoir. Les vannes selon cette invention présentent dans ce cas-là de très gros avantages.

Ces vannes se soulèvent automatiquement pour laisser passer toutes les crues prévues par le projet du déversoir initial et même plus grandes, si les circonstances le permettent, sans risque de hausser le niveau de retenue maximum d'après le projet initial ou le niveau maximum admissible.

3. Ces vannes sont de même très convenables dans le cas où il est nécessaire de faire une reconstruction et une adaptation du déversoir pour augmenter considérablement sa capacité. On baisse le sommet du seuil du déversoir, en l'arasant et on installe des vannes selon cette invention. Dans ce cas-là aussi ces vannes offrent de très gros avantages.

4. Il existe des déversoirs à vannes dans le cas desquelles il convient le mieux, si l'on exige une hausse du niveau normal, d'installer des vannes automatiques selon cette invention au- dessus des vannes qui existent déjà. Elles s'appuient sur ces dernières lors de la fermeture. En ce qui concerne les vannes pour de nouveaux déversoirs, le nouveau type de vannes automatiques et autonomes présente plusieurs avantages, le coût inclus.

Avec ces vannes on augmente considérablement la sécurité d'exploitation de la retenue tout en diminuant le coût des vannes. Cela les rend bien plus économiques que toutes autres vannes satisfaisant les mêmes conditions. En les comparant à d'autres types de vannes et de structures prévues pour hausser le niveau de la retenue normale elles sont de beaucoup les plus sûres et les plus convenables en exploitation. Elles répondent à toutes les forces qui puissent survenir et auxquelles les vannes doivent être calculées (poids propre, pression hydrostatique, pressions hydrodynamiques, séismes, vagues, glace). Elles vont répondre économiquement à tout une série de crues, même les crues maximums, en faisant une bonne régularisation, le réservoir devant retenir le plus d'eau possible en transformant les crues d'entrée en crues de sortie de manière optimale.

Ces vannes sont tout à fait indépendantes de n'importe quelle énergie extérieure, de tout engin ou moteur et de facteur humain.

Ces vannes n'ont pas du tout besoin d'équipage permanent sur le barrage, d'entretien de moteur ou de source d'énergie. Il est suffisent de faire un contrôle régulier une ou deux fois par an, après une grande crue ou un fort séisme.

Les défauts et les risques de vannes classiques n'étant pas automatiques et autonomes sont connus. Les défauts des structures pour hausser le niveau de la retenue normale et pour augmenter le volume utile du réservoir, ou bien pour augmenter la capacité du déversoir, employées et connues jusqu'à présent, sont éliminés avec les vannes de la présente invention.

La vanne automatique, autonome et montante qui est décrite selon la présente invention est nommée, en raccourci, "la vanne AAM" ce qui est employé dans le texte qui suit.

Sur les figures 1, 2 et 8 on montre trois coupes transversales et verticales de vannes automatiques, autonomes et montantes, selon la présente invention. Les vannes représentées par ces trois coupes diffèrent par le type d'ossature et elles présentent trois variantes du même type de vanne AAM.

Dans le premier cas, figures 1, (première variante), l'ossature est en treillis tridimensionnel (4) métallique avec le contrepoids accroché (8) de manière à former un dispositif parasismique. Dans le second cas, figure 2, (deuxième variante), l'ossature est en treillis tridimensionnel (4) métallique (en acier), avec le contrepoids en dalle et nervures en béton armé (6) incorporé au treillis (4) formant une structure mixte.

Dans le troisième cas, figure 8, l'ossature est en forme de tuyau en tôle d'acier (30) qui relie les deux appuis sur piles et qui remplace le treillis tridimensionnel des figures 1 et 2. Les contrepoids sont liés au cylindre au moyen de leviers.

Au lieu d'une ossature en treillis métallique on peut faire une ossature en portiques et poutres métalliques avec le contrepoids en béton armé, qui peut participer à la structure portante Dans le cas où le contrepoids ne participe pas a la structure portante il faits parti du dispositif parasismique. L'ossature en portique nous donne la variante 4. La combinaison des variantes d'ossature en portiques et poutres et d'ossature en treillis nous apporte une cinquième variante de la vanne AAM. Dans le cas du contrepoids en dispositif parasismique celui ci ne participe pas à l'action portante de l'ossature de la vanne.

Les trois premières variantes montrées sur figures sont caractéristiques, tandis que les variantes 4 et 5 ne sont que décrite ce qui est suffisent, vu leur espèce.

La vanne AAM est conçue pour laisser passer l'eau en montant, en se soulevant. L'eau du lac déverse au-dessous de la vanne qui monte. Sur la crête de la vanne AAM on peut ajouter un petit déversoir par lequel on évacue de petits débits sans que la vanne AAM se soulève. Ceci se passe au commencement de la monté de l'eau dans le lac. Après cela, à partir d'un niveau de retenue fixé à l'avance la vanne AAM commence à se soulever et à déverser automatiquement et de manière tout à fait autonome, sans aucun moteur, sans énergie extérieure et sans n'importe quel facteur humain.

La figure 3 montre la vanne AAM en variante 2, étant levée partiellement.

Les vannes AAM avec des ossatures en variantes 1 , 2, 4 et 5 peuvent être utilisées pour de grands et petits pertuis de déversoir avec une hauteur de dénivellation entre le sommet du seuil du déversoir et le niveau de retenue normale variant de 2 m à 10 m et plus. La variantes de la vanne AAM, avec ossature en forme de tuyau est conçue pour de petites hauteurs de cette dénivellation.

Les figures 4 et 5, en élévation vues d'amont, se rapportent à la vanne AAM, variante 2, qui n'a pas de déversoir sur sa crête pour de petits débits, la vanne devant se soulever pour les effectuer.

La figure 6, représente la variante 2 d'ossature (en treillis et contrepoids en dalle avec nervures en béton armé), en élévation vue d'amont, avec un déversoir (27) sur la vanne AAM pour de petits débits. Un tel déversoir peut être appliqué sur n'importe quel type d'ossature de la vanne AAM, ceci veut dire sur les variantes 1 à 5.

La figure 7 montre le joint d'étanchéité (22) au bajoyer conçu pour ce type de vanne, la vanne AAM. L'ouverture et la fermeture de la vanne s'effectue sans frottement. Le joint d'étanchéité est ancré à une dent (21) formée sur la pile de manière à réduire la largeur du pertuis (la réduction de débit est négligeable). La dent peut être formée aussi dans la pile d'après la même figure. En fonction des conditions du cas concret auxquelles la vanne AAM doit répondre il existe aussi la possibilité de faire le joint d'étanchéité classique aux bajoyers.

Les deux appuis principaux et permanents sur les deux piles sur lesquelles s'appuie une vanne AAM, comme on le voit sur les figures de 1 à 6, peuvent être faits de deux types. Un type d'appui consiste en une grosse clavette (tourillon) (19) en acier passant à travers un disque allongé (18) encastré à la vanne, et deux branches d'un appui fixe (17) ancrée dans la pile. La clavette rend ces deux parties d'appui solidaires en rotation. C'est un appui de vanne connu, qui dans le cas de la vanne AAM est employé de préférence. Il fait un frottement minimum et en même temps il est le moins cher. On le voit sur les figures 1, 2, 4 et 6. L'autre type, c'est un appui au moyen d'arbre d'axe qui reçoit le mouvement de rotation avec les forces agissant sur la vanne et les transmet en forme de réaction à la pile

du déversoir, par l'intermédiaire d'une pièce fixe ancrée dans la pile, cet arbre pouvant être appelé aussi "pivot horizontale". On le voit sur les figures 3 et 5.

Le principe fondamental de la vanne AAM consiste en ce que les deux courbes, celle des moments des forces actives (forces hydrostatiques, hydrodynamiques, sismiques, vagues, glaces et autres) et celle des moments des forces réactives, (contrepoids, poids propre et petites forces de frottement dans l'articulation) qui globalement diffèrent considérablement l'une de l'autre, ne sont appliquées que dans un intervalle limité dans lequel elles coïncident et dans le quel elle se recouvrent exactement sur tous les points.

Le deuxième fait fondamental, c'est qu'il est possible de déterminer au moyen de modèle réduit, facilement, les courbes des pressions hydrodynamiques que le fluide qui passe au dessous de la vanne AAM exerce sur cette vanne en fonction de la position initiale de la vanne, de l'angle d'ouverture et de la forme de la face amont. Les pressions hydrodynamiques sont favorable à la conception de ce type de vanne, comme l'ont fait voir les essais sur modèles réduits. Sur les figures de 1 à 8 on montre les éléments caractéristiques qui forment le nouveau type de vanne AAM, ainsi que les éléments qui sont nécessaires à le comprendre:

- le seuil de déversoir (1) en béton,

- les piles de déversoir (2) qui forment les bajoyers de pertuis, en béton armé,

- le sommet (3) du seuil, - l'ossature en treillis métallique (4) tridimensionnel, pouvant être aussi en forme d'ossature en portiques tridimensionnels et poutres métalliques, ou de combinaison de ces deux ossatures, _Λ . ,

- la tôle (5) en acier qui intercepte le passage de l'eau,*-*». eu ^& *-e*

- la dalle (6) avec nervures en béton armé comme contrepoids faisant partie du treillis tridimensionnel et formant de cette manière une structure mixte, qui peut être aussi placée plus en aval que sur la fig. 2, à l'endroit le plus convenable d'après le cas concret, cette dalle à nervures en béton armé se remplace mutuellement avec le contrepoids (8) qui est impératif dans les cas où la vanne doit résister aux forts séismes,

- le tirant (7) en acier qui passe à travers la tôle (5) avec un joint d'étanchéité (26) en plastique; le tirant pouvant être supprimé dans le cas où les déplacements au fond de la vanne, sans tirants, étaient admissibles du point de vue d'étanchéité,

- le contrepoids (8) en béton armé préfabriqué, accroché à l'ossature en treillis de manière à rendre négligeable la force sismique horizontale dans le contrepoids et dans la structure due à la masse du contrepoids, ce contrepoids se remplaçant mutuellement avec la dalle à nervures en béton armé (6), le contrepoids (8) étant impératif dans le cas où la vanne doit résister aux forts séismes, ce contrepoids (8) faisant partie du dispositif parasismique,

- la barre (9) articulée aux deux bout, qui transmet le contrepoids à l'ossature en treillis métallique, comme sur la fig. 1, (variante 1) ou bien à l'ossature en système de portiques et poutres, variante 4 ou à l'ossature combiné, variante 5, ainsi qu'à l'ossature en tuyau en

acier, variante 3 (fig. 8), et qui, faisant toujours partie du dispositif parasismique, empêchent la transmission des forces sismiques horizontales à la vanne et à la pile,

- les articulations (10) aux deux bouts de la barre (9) faisant partie du dispositif parasismique, - la poutre (11) en béton armé préfabriqué ou en acier encastrée aux deux bouts aux piles du déversoir, avec des joints de dilatation dans le cas nécessaire, cette poutre pouvant être transformée en consoles ou en poutre de coupes transversales variables lorsque la partie du milieu ne supporte qu'une passerelle,

- l'appui (12) fixe en direction verticale et libre en direction horizontale, qui ne sert d'appui que quand la vanne est fermée, pour régler les déformations du fond de la vanne, améliorer et simplifier son rôle d'étanchement du joint et pour empêcher que la vanne AAM transmette des forces de poids sur le seuil de déversoir par son joint d'étanchéité de fond,

- le joint d'étanchéité (13) de fond de la vanne qui s'appuie sur le seuil quelques décimètres en aval de son sommet (3), sans transmettre d'efforts considérables au seuil du déversoir, - le niveau de retenue normale (14),

- le niveau de retenue maximum (15),

- la nappe supérieure (16) du jet de déversement,

- la partie fixe de l'appui (17) principal permanent, en deux branches, ancrée à la pile du déversoir, entre lesquelles est introduit un disque (18) encastré à l'ossature, les deux branches et le disque, lié par une clavette (19) formant une articulation, fixe en sens horizontale amont-aval, et rendus solidaires en rotation, ce genre d'appui déjà connu, pouvant être remplacer par un autre ayant la même fonction à condition que la force de frottement ne soit pas plus grande.

- le disque (18) encastré à l'ossature, en tout comme déjà dit à l'alinéa précédent, - la clavette (19) liant le disque encastré à l'ossature aux deux branches de la partie fixe de l'appui, comme ce qui a été dit précédemment, cet appui composé de pièces (17), (18) et (19) servant d'appui pour toutes variantes d'ossatures différentes (1 à 5) sans ou avec déversoir sur leurs crêtes.

- l'appui avec un arbre d'axe (20) qui reçoit le mouvement de rotation avec les forces agissant sur la vanne et les transmets en forme de réaction par l'intermédiaire de la partie fixe de l'appui, comme (17), à la pile du déversoir, cet arbre pouvant être appelé aussi pivot horizontale,

- la dent (21) pour l'ancrage du joint d'étanchéité (22) au bajoyer et dont la surface d'appui du joint d'étanchéité change de direction dans la partie haute (23) pour ne pas empêcher l'ouverture normale de la vanne, l'espace entre le joint d'étanchéité (23) dans sa partie haute et la tôle (5) étant fermé avec une tôle (25) renforcée et perpendiculaire à la tôle (5),

- le joint d'étanchéité (22) au bajoyer en matière plastique montré sur la fig. 7,

- ligne (23) de contact du joint d'étanchéité et des tôles (5) et (25),

- l'arc de cercle (24) de rayon égale à la distance la plus courte entre la tôle (5) et l'axe de rotation de la vanne,

- la tôle (25), étant perpendiculaire à la tôle (5), avec raidisseurs et avec cornière à son bord servant d'appui au joint d'étanchéité dans la partie haute et soudé au bord de la tôle

(5),

- le joint d'étanchéité (26) à l'endroit où passe le tirant (7) à travers la tôle (5), - le déversoir (27) sur la vanne AAM pour de petits débits,

- la tôle (28) liée à la vanne, pour diriger l'eau et les apports flottants vers le déversoirs (27) sur la vanne lors de petits débits,

- le pont (29) sur le déversoir, indépendant de la vanne AAM, montré sur les figures comme exemple, - l'ossature en tuyau (30) en tôle d'acier en variante (3) d'ossature,

- le raidisseur, une structure portante (31) de la tôle (5) qui intercepte le passage de l'eau ou la laisse passer,

- le levier (32) de connexion du contrepoids à l'ossature en tuyau,

- les roulements latéraux font partie de ces vannes mais n'étant pas caractéristiques on ne les montre pas.

Le niveau de la retenue normale (14) de la vanne avec ossature en tuyau en acier (fig. 8) peut varier du niveau au dessous du tuyau jusqu'au niveau du point le plus haut de celui-ci, le tuyau pouvant déverser.

Il est possible de changer de niveau de retenue normale suivant les besoins et les circonstances dans le réservoir ou à l'aval du barrage. La modification du niveau de retenue normale se fait en enlevant ou en ajoutant du contrepoids, ce qui n'est pas difficile. On procède de la même manière pour faire l'étalonnage du fonctionnement de la vanne.

Dans le cas où l'on désir d'obtenir le soulèvement total automatique de la vanne AAM on installe un poids en ligne verticale au-dessus de l'axe de rotation qui pour la vanne fermée ne donne pas de moment de rotation. A mesure que la vanne s'ouvre, le moment de rotation dû à ce poids-ci augmente jusqu'à ce qu'il ouvre la vanne totalement.

Un logiciel sur ordinateur PC pour le calcul complet du fonctionnement le dimensionnement de vannes automatiques, autonomes et montantes, vanne AAM, selon la présente invention peut être fourni sur demande. Dans le cas où le seuil du déversoir existant ne serait pas bien horizontal et en ligne droite on fait une correction qui n'est pas compliquée.

Dans le cas du déversoir curviligne on peut le transformer en déversoir polygonale en ajoutant des piles intermédiaires minces et en corrigeant la ligne du seuil.

Le premier étalonnage des vannes peut se faire en remplaçant l'eau par des vérins hydrauliques transmettant les forces au fond de la vanne et au seuil du déversoir.

Au lieu d'une travée de la vanne automatique et autonome selon cette invention, on peut en faire plusieurs en répétant la solution d'une travée.