Prag (baraj)

Un prag desemnează o secțiune scurtă din albia unui curs de apă în care, din motive geomorfologice naturale (prezența defectului, gradientul natural, zona rocilor mai dure, relicvele glaciare, barajul castorului , gâtuirea care provoacă o acumulare naturală de gemuri de gheață etc. ) sau ca urmare a construcției umane ( ecluză sau alt baraj mic, perete, vad artificial), fundul patului este fix, ceea ce duce foarte des la o schimbare semnificativă a înălțimii lamei .

Cuvântul prag se referă la bucata de lemn sau piatră care se află la baza ușilor. Nu a fost până în 1932 că Academia Franceză dicționar ( 8 - a  ediție) , se adaugă la definiția lui că pragul poate desemna , de asemenea , un „prag de blocare , bucată de lemn introdus pe fundul mării sub ușa unui lacăt“, dar orice creasta overhanging sau canalul de ieșire, ieșirea inundației dintr-un baraj mic sau structura hidraulică este astăzi numită prag.

Elemente de vocabular și definiții

În geomorfologie , pragurile se opun udării .
Curentul este deseori accelerat acolo și canalul este mai îngust, deoarece pragurile naturale, atunci când nu se datorează barajelor de castori sau blocajelor de gheață născute din acumularea de plante împotriva trunchiurilor întinse sau blocate peste râu, se datorează adesea trecerii curs de apă într-o zonă de rocă mai dură și, prin urmare, mai puțin deteriorată. Dar într-un pat minor foarte larg, un prag poate exista pe o porțiune largă, în care încetinirea curentului a permis tocmai sedimentarea în spatele câtorva roci sau insule, de exemplu.
În Guyana vorbim de „sărituri” pentru a desemna pragurile naturale în care trebuie să fie transportate, împinse sau remorcate canoe sau alte bărci pentru a traversa amonte.

Praguri artificiale

În acest context, un prag desemnează, de asemenea, un mic baraj de deversare utilizat în general pentru ridicarea nivelului unui râu , pentru a asigura mai bine acest nivel în caz de apă scăzută , pentru a crea sau crește un corp de apă, pentru a constitui un vad sau pentru a asigura o captură .de apă ca cea a unui canal de irigație . În general, există trei tipuri de praguri:

  1. praguri predominant „fixe” (zid mic sau zid de piatră mică sau beton, în general, și mai degrabă pe pârâuri montane dinamice, de exemplu). Multe praguri au o supapă sau un sistem de descărcare mai mult sau mai puțin controlabil sau sunt „pasive” (tranzitul apei prin preaplin ),
  2. praguri predominant „mobile” (supape, supape), cu o parte fixă ​​formată din plută
  3. Praguri „mixte” (partea dură + partea mobilă).

Aceste praguri pot fi inundate , deshidratate sau profilate , posibil în funcție de circumstanțe. Impacturile lor hidraulice sunt descrise prin ecuații „hidraulice de suprafață libere”.

Foarte multe diguri au fost construite manual din Evul Mediu pentru a permite rostogolirea (reglarea) inundațiilor și / sau furnizarea de mori și / sau pentru a acționa ca diguri , jucând apoi rolul unui prea-complet. Apa curge de obicei în partea de sus a unui prag și pe lățimea acestuia, deși unele au o crestătură sub nivelul pragului, pentru a regla creșterea nivelului apei în amonte în funcție de debitul de apă.
Pragurile au fost folosite pe râuri sau canale pentru a le face mai navigabile. În acest caz, pragul este uneori mai larg decât lățimea albiei minore a râului pentru a reduce variațiile nivelului apei în amonte și a vitezei apei. Efectul lor poate fi redus sau neglijabil în cazul unei inundații puternice.

Un prag este sensibil la eroziune, acțiunea erozivă a apei fiind cea mai puternică la baza lor, la poalele cascadei. Pentru a le asigura rezistența la această acțiune, acestea includ adesea o plută pe care apa își pierde energia și un bazin de disipare a unui volum și a unei adâncimi determinate în funcție de debitele de inundații și de înălțimea căderii.
Un prag natural tinde să se deplaseze înapoi în amonte datorită acestei așa-numite eroziuni   „ regresive ”, foarte lent într-un context geologic de roci dure, mai repede pe nămol, turbă sau alte substraturi fragile (dezghețarea permafrostului de exemplu).

Versuri

Majoritatea structurilor hidraulice sunt echipate cu praguri de deversare sau „  diguri  ” care permit evacuarea debitelor mari atunci când nivelul rezervorului este ridicat. Dimensionarea acestor praguri este fundamentală pentru siguranța structurilor, deoarece face posibilă prevenirea atingerii nivelurilor pentru care siguranța structurii nu ar mai fi garantată. Reglementările definesc perioadele de returnare a inundațiilor pe care structurile trebuie să le reziste în funcție de dimensiunea și utilizarea acestora.

Diferite tipuri de praguri

Există mai multe tipuri de praguri artificiale caracterizate prin grosimea lor:

... și forma lor (curba descrisă de linia de prag):

Măsurarea debitului

Unele diguri sunt utilizate în hidrometrie pentru a măsura cu ușurință debitele mici până la medii ale unui râu. Acestea rezultă dintr-o formulă simplă și fiabilă în care introducem evaluarea înălțimii apei la prag.
În acest caz, există diferite tipuri de praguri, de la o placă metalică simplă cu o crestătură în V, până la structuri din beton sau oțel peste râu. Un prag în formă de V oferă o indicație exactă a fluxurilor mici.

În cazul unei fante dreptunghiulare cu o înălțime a pânzei de apă de mai puțin de o treime din lățimea , debitul este aproximativ: .

Impacturi pozitive sau negative ale pragurilor și barajelor artificiale

Efectul hidrodinamic (evaluat pozitiv sau negativ în funcție de context și de importanța acestuia) poate fi descris în mai multe moduri:

  1. o modificare a „fluxului sau tranzitului solid” (și biologic atunci când pragul este un factor de discontinuitate biologică). Acest efect este mai mult sau mai puțin important în funcție de specie și în funcție de înălțimea pragului sau de configurația sistemului de plută / groapă) pentru pești în direcția ascendentă cel puțin. Materialele de rocă, pietriș , pietriș și nisip reținute de un prag de munte pot, în câteva decenii sau un secol, să atingă câțiva metri înălțime (iar înălțimea pragului în sine, uneori, modificând tranzitul sedimentelor;
  2. un „efect de retenție a apei”; orice „prag”, natural sau nu, creează un corp de apă în amonte, a cărui suprafață definește un corp de apă . Cu cât este mai mare înălțimea apei din acest „rezervor”, cu atât mai mult - conform legii lui Darcy - va fi alimentat pânza freatică (dacă substratul o permite). Lățimea corpului de apă este, de asemenea, importantă din acest punct de vedere. Astfel, o digă artificială , poate - într-o anumită măsură - (pentru aspectul hidraulic) să înlocuiască funcțiile blocajelor naturale de gheață suficiente pentru a forma un baraj, sau cele ale unui baraj de castor );
  3. un efect „„ punct greu ”atunci când pragul este ridicat, local, acesta blochează sau răspândește în timp fluxul fizic al apei, intervenind apoi în procesul aparent„  stochastic  ”al fluxului de apă și al fluxului material al râului.
  4. În absența unui prag, debitul este mai degrabă de tip „permanent uniform” (sau tranzitoriu dacă lipsește apa). Masa de apă pare omogenă și animat la o viteză constantă (Aceasta este doar o aparență, pentru că vârtejuri, curenți și contra-curenți sunt peste tot induse de contra-pante, salturi și vartejuri sau variații (aceeași ușoare) a reliefului și rugozitatea de partea de jos, modificări ale secțiunii patului sau de curburile cursului de apă sau un meandru natural, care mențin eterogenități semnificative în dinamica internă a masei de apă transportată gravitativ spre mare și reînnoită din surse și / sau apă Cu toate acestea, pentru un observator îndepărtat, profilul longitudinal sugerează o foaie groasă de apă care curge într-un pat cu o pantă relativ blândă și regulată). Este descris într-o manieră simplificată prin ecuații liniare sau unidimensionale destul de simple.
    În schimb, pragul (sau o succesiune de praguri) induce un regim clar mai „gradual” cunoscut sub numele de regim permanent variat (tranzitoriu în caz de uscare periodică) ; cu salturi, uneori cu salturi hidraulice semnificative , microzone cu regim „torențial” (căderile). În cazul barajelor succesive apropiate unele de altele, „secțiunea transversală” (secțiunea longitudinală) a cursului de apă apare „în trepte”, iar „secțiunea umedă” a cursului de apă este mai mare. Regimul hidraulic se caracterizează apoi și printr-o distribuție mai segmentată a masei de apă, o variație mai mare a curenților de aer, o inerție mai mare și un volum mai mare de apă (mai ales că pragurile sunt ridicate și nu sunt umplute în amonte). Acest tip de curs de apă se caracterizează prin „debituri treptat variate” (atâta timp cât pragurile nu sunt scufundate de inundații), care se regăsește și în natură în cazul succesiunilor „treptate” ale barajelor (unde nu au fost exterminate). între Evul Mediu și XX - lea  secol ).

Impacturi sau interese ecologice

Pervazurile naturale etanșe la apă sunt rare pe cursuri (unde ajung să fie spălate sau ocolite). Sunt destul de rare pe avalul aluvial al râurilor foarte mari (cel puțin în zonele temperate). Sunt frecvente pe anumite râuri naturale mici (în special de munte mediu) și la limita zonelor aluvionare, în special în pădurile primare unde se adaugă praguri mai mult sau mai puțin temporare create de gemurile formate din trunchiurile copacilor, ramurilor și ramuri căzute peste pâraie.
Multe râuri tropicale mari sunt interzise de sărituri care pot fi periculoase de traversat sau de căderi mari care nu pot fi traversate de bărci. Acolo unde sunt încă prezenți în zonele temperate ale emisferei nordice, castorii construiesc baraje care formează noi praguri. Ele au avantajul de a promova conservarea în amonte de bazinele hidrografice a unor volume foarte mari de apă, a căror înălțime contribuie la alimentarea cu pânze freatice și, prin urmare, la limitarea efectelor secetei. Uneori servesc drept vad pentru animale sălbatice sau pentru oameni.

Cascada direct deasupra pragului oxigenează întotdeauna apa imediat în aval de picătură, dar sedimentarea materiei organice în amonte de acestea poate reduce nivelul de oxigen (mai ales într-un context agricol), iar unele diguri construite de om pe o plută plană pot avea un impact negativ asupra mediului acvatic prin constituirea unui obstacol în calea ascensiunii peștilor, mai ales dacă aceștia sunt prea mari sau dacă nu au golul prezent acolo. în aval de multe praguri naturale și permițând peștilor precum păstrăvul sau somonul să câștige impuls pentru a sari pragul. Lipsa vegetației sau a malurilor pasabile uneori nu permite urcării sau anghilelor să urce. După caz, o scară de pește permite peștilor să treacă acest tip de prag.

Dacă pragul corespunde unei diferențe semnificative de nivel, apa este încetinită în amonte, cu depunerea de sedimente și o ușoară scădere a ratei de oxigen pe râurile lente și turbulente și o creștere a ratei de oxigen chiar în aval. Peștii migratori (salmonide, anghile, lampre) știu cum să treacă majoritatea pragurilor naturale și multe praguri artificiale dacă nu sunt foarte mari sau au câteva deschideri (în partea mobilă de exemplu).

Galerie foto

Referințe

  1. Jean-René Malavoi, geomorfolog, specialist în structuri hidraulice, impacturi și soluții „pentru râuri vii”, „  Colocviu de lucrări hidraulice  ”
  2. G Degoutte, memorie asistentă hidraulică de suprafață gratuită (curs suplimentar, Agroparitech), accesat 28.08.2011
  3. P. Fourmarier, Hidrogeologie - introducere în studiul apei destinate consumului uman și industriei , Ed. Masson, Paris / Vaillant-Carmanne, Liège, 1958.
  4. Bilby, RE și GE Likens. 1980. Importanța barajelor de resturi în structura și funcția ecosistemelor de curs de apă . Ecologie 61: 1107-1113.
  5. R, Silber (profesor la Facultatea de Științe din Grenoble), Studiul și dispunerea debitelor permanente în canale și râuri, Dunod Éditeur, Paris 1968-210 pagini, Ediția a doua finalizată.
  6. Cf Legea lui Darcy

Vezi și tu

Bibliografie

Articole similare

linkuri externe