Barrage d’Hautefage I NSTALLATION DE GROUPES DE TURBINAGE DU DEBIT RESERVE Mémoire technique JUILLET 2013 Page 1/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 SOMMAIRE 1. CONTEXTE ET PRESENTATION GENERALE DU PROJET 4 1.1 LOCALISATION 4 1.2 PRESENTATION DE L ’AMENAGEMENT D ’H AUTEFAGE 4 1.3 CONTEXTE 4 1.4 IMPLANTATION GENERALE DU PROJET 5 2. DESCRIPTIF DU PROJET 5 2.1 DESCRIPTION GENERALE 5 2.2 DESCRIPTION DE L ’OUVRAGE DE PRISE D ’EAU ET D ’AMENEE 7 2.2.1 By-pass de restitution du débit réservé 7 2.2.2 Modification des conduits de fond existants – Piquage du nouveau groupe 9 2.2.3 Ouvrage de protection des vannes de vidange de fond 10 2.2.4 Vanne de tête 15 2.2.5 Conduite forcée 15 2.3 CARACTERISTIQUES ET DESCRIPTION DU GROUPE 19 2.3.1 Hauteur de chute, débit exploitable 19 2.3.2 Caractéristiques générales du groupe de restitution 19 2.3.3 Description du groupe de production 20 2.4 DESCRIPTION DES EQUIPEMENTS SITUES A L ’INTERIEUR DU BATIMENT D ’EXPLOITATION 21 2.4.1 Centrale oléo-hydraulique 21 2.4.2 Evacuation de l’énergie électrique 21 2.4.3 Contrôle-commande 21 2.5 DESCRIPTION DU BATIMENT D ’EXPLOITATION 22 2.5.1 Caractéristiques générales 22 2.5.2 Toiture 22 2.5.3 Exhaure 22 2.5.4 Moyens de manutention 23 2.5.5 Accès en exploitation 23 2.5.6 Canal de fuite 23 3. REALISATION DES TRAVAUX 25 3.1 ACCES ET INSTALLATIONS DE CHANTIER 25 3.2 PHASAGE ET DUREE DES TRAVAUX 25 3.2.1 Travaux préparatoires de 2013 26 3.2.2 Travaux principaux de 2014 26 Page 2/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 3.3 RESTITUTION DU DEBIT RESERVE EN PHASE CHANTIER 27 3.4 MODES OPERATOIRES SPECIFIQUES 29 3.4.1 Démontage/Remontage des vannes de fond 29 3.4.2 Blindage de la conduite forcée 30 3.4.3 Réalisation du bâtiment-usine 30 4. MONTANT ESTIMATIF DES TRAVAUX 30 Page 3/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 1. CONTEXTE ET PRESENTATION GENERALE D U P R O J E T 1.1 LOCALISATION Le barrage de Hautefage, mis en eau en 1958, est construit dans la vallée aux pentes abruptes de la Maronne, l’un des principaux affluents rive gauche de la Dordogne qu’elle rejoint un peu à l’aval d’Argentat. Il est destiné à la production d’énergie hydroélectrique et se situe en aval des installations de St Geniez ô Merle et Enchanet. Figure 1 : Localisation de l’aménagement 1.2 PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT D’HAUTEFAGE L’aménagement d’Hautefage est la dernière usine sur la Maronne avant sa confluence avec la Dordogne. Le module à cet endroit est de 19,5 m3/s. L’usine est alimentée en eau depuis le barrage par une galerie de 1 733 m de longueur. Ses caractéristiques principales sont les suivantes : • Débit d’équipement : 45 m 3/s • Chute nette pour ce débit : 61 m • Puissance : 23,4 MW • Productible annuel moyen : 78 GWh Elle est équipée de 2 groupes identiques, Francis à axe vertical datant de 1957. Le débit réservé actuel est théoriquement de 485 l/s soit 1/40 ème du module mais le débit restitué a été revu successivement à la hausse ces dernières années, notamment dans le cadre de la convention éclusées Dordogne. 1.3 CONTEXTE A partir du 1er Janvier 2014, la nouvelle valeur réglementaire restituée à l’aval du barrage d’Hautefage sera égale au débit minimum biologique soit 4m 3/s du 15 novembre au 15 juin puis 2m 3/s le reste de l’année. Le projet en question a donc pour objectif de valoriser la nouvelle valeur réglementaire de débit réservé. Page 4/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Le débit d’équipement des nouveau x groupes seront donc compatibles avec ces nouvelles valeurs à venir : • Restituer un minimum de 2 m 3/s à l’aval du barrage; • Restituer entre le 15 novembre et le 15 juin un débit de 4 à 5 m3/s. 1 . 4 I MPLANTATION GENERALE DU PROJET L’implantation de la nouvelle centrale hydroélectrique se situe à l’aval du barrage sur la plateforme en remblai situé en rive droite en bordure de la vasque aval. La prise d’eau s’effectue par piquage sur la conduite de fond rive droite. Emprise du projet Nouvelle centrale Figure 2 : Zone d’implantation du groupe de restitution Les ouvrages à réaliser, inscrits dans le contour jaune ci -dessus sont décrits dans les paragraphes suivants. 2 . D ESCRIPTIF D U P R O J E T 2 . 1 DESCRIPTION GENERALE Le nouvel aménagement se compose de l’amont vers l’aval (Figure 3) : -d’un piquage sur le conduit de vidange de fond existant (coté rive droite), -d’un ouvrage en génie civil pour protéger les vannes de vidange de fond du barra ge, -d’une conduite forcée cheminant le long du bajoyer rive droite, -d’un bâtiment d’exploitation, -d’un canal de fuite restituant l’eau turbinée dans la vasque aval existante Page 5/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Conduite provisoire de restitution La Maronne -> Seuil de vasque Vasque aval Dalle de protection Canal de fuite Conduite forcée des groupes Usine Figure 3 : Implantation générale du projet Les travaux prévus nécessitent une vidange de la vasque tout en garantissant une continuité de restitution du débit réservé. Pour cela, une conduite forcée provisoire sera donc installée spécifiquement pour répondre à cette contrainte. Cette conduite cheminera depuis le local des vannes de fond jusqu’au seuil de la vasque en contournant la vasque par la rive gauche (Figure 4). Page 6/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Zone de dissipation Figure 4 : Ouvrage provisoire de restitution du débit réservé 2.2 DESCRIPTION DE L’OUVRAGE DE PRISE D’EAU ET D’AMENEE 2 . 2 . 1 B Y - PASS DE RESTITUTION DU DEBIT RESERVE Etat actuel Le débit réservé est assuré par chacun des deux piquages de diamètre 500mm sur les deux conduites de vidange de fond, lesquels sont prolongés par des conduits de diamètre 350mm (Figure 5, Figure 6). Page 7/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Figure 5 : Etat existant de la chambre aval – Vue en plan éch.1/150 Vannes de restitution Conduites de restitution 350mm Figure 6 : Photographie de l’intérieur actuel de la chambre aval Page 8/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Nouvelle configuration En cas d’arrêt des groupes, il faudra prévoir de restituer le débit réservé ( jusqu’à 4 m3/s) à l’aval de ce by-pass. Cela nécessite de porter le diamètre des conduites actuelles de 350 à 500 mm. Afin de garantir la continuité du débit réservé, la restitution par les deux piquages sur les conduites de vidange de fond doit automatiquement prendre le relais sur le turbinage en cas de déclenchement des groupe s. Cela impliqu e donc l’installation de deux vannes reliées et commandées par un automate. Chaque branche sera équipée d’u ne vanne de garde raccordée directement à la sortie du piquage du conduit de fond, et d’une vanne de régulation reliée à l’automate de la centrale et dont l’ouverture est asservie à la cote de la retenue. Un tel dispositif permet ainsi de réguler le débit réservé suivant la période de l’année afin de restituer la valeur requise (2 ou 4 m 3/s). Le nouvel aménagement ne modifiera pas les débits délivrés e n aval du barrage de Hautefage et modifiera les écoulements de manière très locale au niveau du pied du barrage (l’eau turbinée étant restituée dans la vasque). 2 . 2 . 2 M ODIFICATION DES COND UITS DE FOND EXISTAN T S – P IQUAGE DU NOUVEAU GROUPE L’alimentation du nouv eau groupe s’effectue par interposition d’une manchette entre le conduit de fond RD (rive droite) et sa vanne jet creux. Ce piquage constitue l a prise d’eau du nouveau g roupe et sera équipée d’une vanne de tête. La vanne à jet creux en rive gauche sera éga lement avancée par interposition d’une manchette Ø1400 de 1,7 m de long . La Figure 7 illustre ces modifications. Manchettes Ø1400 Embranchem ent Ø1000 Vanne de tête Vannes à jet creux déplacée vers l’aval Figure 7 : Vue en plan du piquage Page 9/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 2 . 2 . 3 O UVRAGE DE PROTECTION DES VANNES DE VIDANGE DE FOND La mise en place de la manchette de prise d’eau implique un déplacement vers l’aval de 3,7 mètres des vannes à jet creux existantes. Les organes de vidange se retrouvent alors à 2 mètres environ en retrait de l’aplomb de crête du barrage (Figure 8). Il est donc prévu par sécurité de réaliser un ouvrage de protection en béton armé surplombant les conduits et vannes de fond, en l’occurrence une dalle-casquette en appui sur des consoles, ces dernières étant ancrées au barrage. Env. 5 m Figure 8 : Vue en coupe du barrage au niveau de la chambre aval Page 10/30 19 – Hautefage – Groupe de turbinage du débit réservé – Mémoire technique Juillet 2013 Dans cette configuration, les vannes resteront toujours à l’abri de la lame déversante.