- Barrage de Vouglans
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Barrage de Vouglans 
Géographie Pays 
FranceSubdivision Franche-Comté Coordonnées Cours d'eau Ain Objectifs et impacts Vocation Énergie Date du début des travaux 1962 Date de mise en service 1970 Barrage Type Barrage "voute pure" Hauteur du barrage (lit de rivière) 103 m Hauteur du barrage (fondation barrage) 130 m Longueur du barrage 425 m Épaisseur du barrage (au sommet) 6 m Épaisseur du barrage (à la base) 25 m Réservoir Altitude du réservoir 430 m Volume du réservoir 605 M m3 Surface du réservoir 1 600 ha Centrale hydroélectrique Nombre de turbines 4 = 3 + 1 réversible Type de turbines turbine Francis Puissance installée 262 MW Production annuelle 235 GWh/an Géolocalisation sur la carte : France
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Le barrage de Vouglans est un barrage hydroélectrique situé sur la rivière de l'Ain, dans le département du Jura, en France.
Sommaire
Historique
Au cours du XXe siècle, une dizaine de petits barrages ont été construits le long de la vallée de l'Ain, pour produire l'électricité nécessaire aux cités environnantes. Ils étaient néanmoins incapables de réguler le cours de cette rivière capricieuse dont les crues étaient ressenties jusqu'à Lyon. Au début des années 1950 nait l'idée de construire un gigantesque barrage pour contrôler sainement la rivière tout en produisant une grande quantité d'électricité pour rentabiliser l'investissement.
Entre 1956 et 1960, les premières études générales mettent en évidence l'intérêt du site de Vouglans; les sondages réalisés confirment la qualité du rocher. La demande de concession est déposée en juillet 1957. L'enquête publique a lieu en octobre 1960. En 1961, d'importants travaux sont exécutés afin de reconnaître le réseau de circulation souterraine, qui s'articule autour de la caborne de Menouille, et d'explorer la zone des appuis du barrage.
La construction
Les travaux préparatoires débutent en 1962. Avant l'ouverture du chantier, des aménagements d'habitations sont entrepris à Orgelet et aux abords de Vouglans, pour le personnel ; des routes sont élargies et de nouvelles circulations créées. Le barrage est conçu par la société Coyne-Bellier. EDF confie les travaux de génie civil à "l'Entreprise Industrielle", spécialisée dans ce type de chantier. La construction débute en 1963 par le creusement d'un tunnel de dérivation provisoire de 225 m de long et de 8,5m de large qui détourne la rivière de son cours initial. Les batardeaux sont construits en même temps. Les véritables travaux commencent en juin 1964.
Le chantier est organisé en 6 groupes :
- Extraction des produits d'une ballastière (carrière située en bordure de l'Ain dans laquelle étaient puisés les graviers destinés à la fabrication du béton) située près de Menouille
- Installations de préparation des granulats, placées au-dessus de la falaise qui domine la rive droite du barrage
- Zone de stockage et de distribution du ciment provenant des carrières de Champagnole
- Centrales à béton situées sur la rive droite, en dessous des installations de préparation des granulats. 2 tours produisent 125m3 de béton à l'heure
- Équipements de mise en place du béton pour le barrage
- Équipements de mise en place du béton des autres ouvrages
Pendant 5 ans, plus de 450 personnes vont travailler sur cet immense chantier qui vit pratiquement en autarcie.
La mise en eau du barrage débute le 12 avril 1968, après la démolition de tous les bâtiments destinés à être submergés : les villages du Bourget et de Brillat, la chartreuse de Vaucluse dont seul le portail d'entrée est démonté et remonté une centaine de mètres plus haut. Les ponts de la Pyle et de Brillat sont remplacés par le nouveau pont de la Pyle qui est construit en même temps que le barrage.
Le barrage
Le barrage de Vouglans est le premier barrage conçu avec une voûte "pure" avec arcs horizontaux en forme de spirale. Lors de l'étude préalable à la construction, les trois premiers modèles en plâtre montrèrent les avantages de cette voûte spirale par rapport à la voûte cylindrique classique, meilleure transmission des efforts sur les rives, etc.
Il est implanté à l'amont des deux hameaux de Vouglans et de Menouille, dans une gorge de 200 m de profondeur. D'une hauteur de 103 m au-dessus du niveau de l'Ain et de 130 m au-dessus de ses fondations, son développement en crête est de 425 m. 545 000 m3 de béton ont été nécessaires pour construire cet ouvrage de 25 m d'épaisseur au pied et de 6 m en crête.
L'évacuation des crues se fait par quatre vannes segments pouvant évacuer au total 1 600 m3/s et par deux vannes de vidanges de fond évacuant 450 m3/s.
Le barrage est divisé en 29 plots et deux massifs d'extrémité. Les cinq kilomètres de galeries dans le barrage et les massifs d'appuis, permettent l'accès au réseau d'auscultation qui comprend 300 témoins sonores, six lignes de pendules, un réseau de drainage et de pièzométrie, et un réseau de fils de fondation. À l'aval du barrage se trouve le bassin d'amortissement qui, avec un matelas d'eau de 25 m et un fond en béton armé ancré dans le rocher, permet la dissipation de l'énergie correspondant à un débit de crue de 2 050 m3/s.
L'usine
Cette usine de moyenne chute est semi souterraine, située en rive droite à environ 100 m à l'aval du barrage. Comprenant trois turbines Francis à axe vertical d'une puissance de 68 MW chacune pour un débit de 85 m3/s et un groupe réversible turbine-pompe d'une puissance de 58 MW pour un débit de 70 m3/s.
Ce groupe réversible était à l'époque le modèle le plus puissant en France. Son modèle réduit au 1/10e pour expérimentation est actuellement exposé dans la salle des machines.
Chaque turbine est alimentée par une conduite forcée de 4,5 m de diamètre passant sous le barrage, venant des puits de prise d'eau situés à l'amont du barrage en rive droite.
Ces puits creusés dans le rocher et prolongés par des tours en béton, d'une hauteur de 100 m et d'un diamètre de 12 m sont alimentés en eau au travers d'une grille de 300 m à la côte 372. À la partie supérieure des puits sont installés les servomoteurs des vannes de prise d'eau et tête de conduite.
L'énergie produite en 10 000 volts est élevée en 225 000 volts par deux transformateurs de 160 MVA à trois enroulements.
La production moyenne annuelle de 300 millions de kWh équivaut à la consommation des villes de Bourg-en-Bresse et d'Oyonnax réunies.
La gestion hydraulique et énergétique
L’importante réserve utile d’eau de la retenue : 425 millions (la 3e de France), l’importante réserve énergétique qui en découle : 80 GWh, la puissance installée de 264 MW reliée directement au réseau 225 kV et aux postes de Génissiat et de Champvans, font que l’aménagement de Vouglans a une place très importante dans la vallée de l’Ain et un classement de centrale nationale.
Vouglans, centrale nationale
En temps qu’usine nationale, Vouglans est à la disposition permanente du dispatching national de Paris. Tous ses programmes d’entretien doivent sauf problème de sécurité être négociés avec le CNES (Centre National d’Exploitation du Système)
La conduite est assurée par le PCH (Poste de Commande Hydraulique) de Lyon, situé dans les locaux du dispatching de Lyon, le CRES (Centre Régional d’Exploitation du Système). À court terme il prendra le nom de PHV (Poste Hydraulique de Vallée) de Lyon, car sa capacité de surveillance des évolutions des débits des rivières sera améliorée.
Le programme de production de « J »,ébauché des mois à l’avance, affiné dans les semaines puis les jours qui précèdent, est définitivement arrêté à « J-1 » 17 h. Communiqué au chef de quart du PCH, il est mis en mémoire dans son ordinateur. À partir de (J) 0 h, l’ordinateur communique par liaison permanente les consignes de puissance aux différents groupes, qu’il démarre ou arrête en fonction des données qu’il a en mémoire. L’ordinateur de la centrale de Saut Mortier, qui connaît le programme de Vouglans, régule la puissance de ses groupes afin de démoduler les très forts débits reçus. La centrale de Coiselet, puis celle de Cize-Bolozon et enfin celle d’Allement terminera ce travail de démodulation pour la rivière d’Ain.
Mais les prévisions les plus élaborées peuvent être mises à mal par l’homme, la technologie ou la nature. De loin, l’homme est le moins imprévisible. Tout au plus son intérêt ou son désintérêt pour un film, une émission de variété, un match de football ou de rugby, risque de provoquer un petit écart entre la production et la consommation. Un incident mécanique d’une centrale peut aussi rompre cet équilibre. La nature est autrement imprévisible. Un nuage non prévu (éclairage des bureaux), un degré en plus ou en moins de la température (généralement 1 000 MW pour une variation de 1 °C), une pluie plus ou moins importante que prévu (les centrales au fil de l’eau des rivières et des fleuves réagissent très vite), un orage qui provoque des surtensions, suivi de l’arrêt de centrales sur sécurité, et l’équilibre obligatoire est rompu. Avant que l’usager, même le plus exigeant ne le perçoive, les ordinateurs ont détecté l’écart, et des centrales spécialement sélectionnées ont rétabli la situation. Le dispatching national et les dispatching régionaux chargés de suivre en permanence le réseau, en s’appuyant sur les différents postes de commande hydraulique et les chef de quart des centrales nucléaires et thermiques, modifient peu ou prou les prévisions des autres centrales. Ainsi les centrales qui avaient automatiquement réagi pourront reprendre une marche moyenne pour être à nouveau disponibles à pallier un nouvel écart production transport.
Et c’est ainsi que Vouglans, programmé pour pallier automatiquement ou par modification de programme les écarts inévitables, voit très fréquemment sa marche modifiée. D’ailleurs il peut tout aussi bien produire si le besoin l’exige, ou absorber si des excédents provisoires se font sentir. En effet le groupe réversible peut absorber de l’énergie et reconstituer partiellement la réserve de la retenue.
Le fonctionnement en pompe du groupe 4 réversible s’appuie sur la loi du marché. Le prix de l’énergie varie avec la demande, même si le prix réellement vendu ne reflète par totalement la réalité. Dans les périodes de forte demande Vouglans produira ou sera en réserve, dans les périodes de faible demande Vouglans absorbera ou sera à l’arrêt.
Ainsi a été défini le rôle de Vouglans au service exclusif du système production transport. Les autres rôles dévolus peuvent le modifier un peu ou profondément.
Vouglans Réserve énergétique
Au-delà des programmes journaliers, Vouglans peut déplacer vers des périodes de fortes demandes des réserves énergétiques constituées en période de faible demande. Ainsi le cycle stockage/déstockage de la retenue recoupe le cycle faible demande/forte demande. Par chance le régime hydraulique de l’Ain s’inscrit bien dans ce cycle. Partant d’une retenue pleine à la sortie de l’été, Vouglans accompagne par sa production le redémarrage des entreprises après la baisse d’activité de l’été. La centrale est alors partie pour une longue période de production car se superposera bientôt à la reprise économique, le froid de l’hiver avec ses besoins en chauffage. La pause n’apparaîtra qu’au début du printemps en vue de reconstituer les réserves pour préparer la prochaine demande.
Vouglans Réserve Hydraulique
La retenue de Vouglans pourrait permettre en année moyenne de stocker 1/3 des apports, sans turbiner. Même si elle n’est pas utilisée avec autant d’amplitude, sa position à l’amont du confluent Ain/Bienne, lui permet quand les débits avals sont grossis par les crues de ne pas les amplifier. Cette exploitation permet de minimiser les pertes fatales. La centrale de Cize-Bolozon le point d’étranglement est équipé à 190 m3/s. Au niveau de cette centrale 40 % du débit naturel provient de Vouglans. En moyenne donc, jusqu’à un naturel de 320 m3/s, un arrêt total de Vouglans permet d’éviter tous déversement dans le reste de la vallée. En jouant sur les réservoirs même faibles de ces centrales on peut escompter se protéger jusqu’à 350 m3/s. Au-delà, la dernière centrale de la chaîne, Allement équipé à 220 m3/s ne déversera que pour un naturel de 370 m3/s. Coiselet équipé à 240 m3/s est situé immédiatement à l’aval du confluant. À cet endroit les débits se répartissent également entre l’Ain et la Bienne. Coiselet déversera pour un naturel supérieur à 480 m3/s.
On peut mesurer tout l’intérêt de Vouglans dans l’augmentation de la productivité globale de la vallée, car l’eau stockée à chaque crue sera turbinée dès que les débits dans l’Ain le permettra. Si le niveau dans Vouglans le permet, le déstockage attendra la baisse des débits de la Saône, et même si possible de l’ensemble du Rhône. Ainsi l’eau stockée pendant les crues peut être rentabilisée pour l’ensemble des centrales jusqu’à la mer, soit sur près de 400 m de chute.
Cette réserve est aussi utilisée en période de basse eau pour maintenir un niveau suffisant dans le Rhône au droit de la centrale de Saint-Alban et permettre le maintien en activité de cette centrale principalement pendant les week-ends d’automne.
Le maintien à cote haute de la retenue en été permet aussi de satisfaire nos partenaires utilisateurs de l’eau. En effet les rives de la retenue de Vouglans sont très abruptes, et les plages ne peuvent être praticables qu’à cote haute Aussi un accord EDF Préfecture fixe une cote minimale à respecter selon certains critères. Il permet aussi de faire face aux besoins exprimés par la cellule d’alerte de la basse vallée de l’Ain garante de la vie piscicole, qui en période d’étiage en juillet et août peut demander des lâchés pour refroidir et renouveler l’eau.
La possibilité d’accumulation du barrage est un atout important pour l'écrêtage des crues de l’Ain. Car au-delà de l’augmentation de la productivité, il permet de stocker les pointes de débits. Aussi depuis l’origine Vouglans n’a pas déversé (seulement quelques heures). Ainsi en 1990 et 1991 lors de crues de l’Ain de 800 m3/s Vouglans est resté à l’arrêt, écrêtant de plus de 600 m3/s les débits déjà à 1 100 m3/s à Allement, évitant des dégâts et inondations importants dans la plaine de l’Ain. L’ensemble de la population de la vallée se sent protégé par cet immense réservoir qui jusqu’à maintenant n’a pas déçu. Même si cet écrêtage peut être limité en cas de crues successives qui ne permettraient pas de retrouver un creux suffisant, son effet sera toujours positif.
Caractéristiques
Fichier:Coupe-transversale-usine-barrage-vouglans.jpgPlan d'ensemble- Hydrologie
- Bassin versant : 1120 km2
- Débit moyen annuel : 38 m3/s
- Apports moyens annuels : 1 200 Mm3
- Crue maximum envisagée : 1 800 m3/s
- La retenue :
- Barrage en voute pure
- Volume de béton du barrage : 545 000 m3
- Volume des fouilles en alluvions : 560 000 m m3
- Volume des fouilles dans le rocher : 150 000 m m3
- Crête du barrage : 430 NGF
- Hauteur maximum entre le niveau amont et aval : 103 m
- Hauteur au-dessus des fondations : 130 m
- Épaisseur moyenne à la base : 25 m
- Épaisseur moyenne en crête : 6 m
- Développement en crête : 425 m
- Cote moyenne de restitution : 329 NGF
- Chute brute maximum : 100 m
- Puissance maximale disponible : 258 MW
- Productibilité annuelle moyenne : 235,5 GWh
- Équipement du barrage :
- Évacuateurs de crues :
- Capacité d'évacuation à la cote 429 NGF : 1 600 m3/s
- 4 évacuateurs de surface, seuil à 421 NGF, obturés par 4 vannes "segment" commandées par servo-moteur à huile
- Vidanges
- Capacité d'évacuation à la cote 429 NGF : 450 m3/s
- 2 vidanges de fond, seuil à 356 NGF
- 1 vanne auxiliaire de mise en eau (vidange basse) "à glissières", seuil à 324 NGF
- Bassin d'amortissement
- Surface : 4 800 m2
- Hauteur d'eau sous déversement : 35 m
- Prise d'eau
- Ouvrage de prise avec grille inclinée de 300 m2 de surface utile
- 2 puits de 12 m de diamètre, comprenant chacune une vanne batardeau de prise d'eau « chenille », seuil à 365NGF
- 2 vannes de têtes de conduite forcée "chenille", seuil à 323,5NGF
- Conduites forcées
- 4 galeries blindées de 4,5 m de diamètre, bloquées au rocher
- Auscultation du barrage et des rives
- 300 témoins sonores
- 5 lignes de pendules
- voyants topographiques
- Évacuateurs de crues :
- Équipement de l'usine :
- turbines
- 3 turbines Francis à axe vertical, équipées d'un vannage étanche.
- Vitesse : 214 tr/min
- Emballement 435 tr/min
- Puissance nominale pour 75 m3/s : 62,5 MW
- Surpuissance pour 85 m3/s : 68 MW
- 1 groupe réversible turbine-pompe à axe vertical
- puissance nominale en turbine pour 39 m3/s : 58,8 MW
- 3 turbines Francis à axe vertical, équipées d'un vannage étanche.
- Alternateurs
- 3 alternateurs de 80 MVA sous 10,3 kV - 50 Hz
- 1 alternateur-moteur de 70 MVA sous 10,3 kV - 50 Hz
- Disjoncteurs de groupe : 4 disjoncteurs à air comprimé - pouvoir de coupure : 2 000 MVA - Intensité nominale : 6 000 A - Tension de service : 10,3 kV
- Transformateurs
- 2 transformateurs de 160 MVA à trois enroulements. Primaire : 2 x 80 MVA, 10,3 kV, triangle. Secondaire : 160 MVA, 240 kV, étoile - Neutre sortie
- Évacuation de l'énergie par câbles à huiles 225 kV jusqu'au poste de Vouglans
- Production moyenne : 300 millions de kWh/an
- turbines
Voir aussi
Bibliographie
- Armand Spicher, Le barrage de Vouglans, S.A. Loisirs Expansion, 3ème trimestre 1989, dépôt légal n°8906052
Liens externes
Notes et références
Catégories :- Barrage hydroélectrique en France
- Barrage-voûte
- Système hydrologique du Rhône
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