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Les Moulins : Patrimoine, Biodiversité, Energie

Association de Défense et de Sauvegarde des Moulins Normands-Picards

Vannages PANAVAN

Analyse critique du système par Riwan DUGUE

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Contexte :

Ce système, conçu en vue du respect du règlement d’eau pour les sites sans accès à l’énergie, permet l’automatisation partielle des vannages.

Il diminue les contraintes de surveillance et de manœuvre que représentent des vannages pelles classiques.

Néanmoins il n’exonère pas d’une surveillance et de certaines interventions manuelles.

1    Présentation succincte du système PANAVAN

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1.1    Le fabriquant

Le vannage PANAVAN est fabriqué par la société TMFCT. Cette société est une chaudronnerie industrielle possédant toutes les compétences pour réaliser un matériel de qualité (Conception sur mesure et développement, Fabrication et installation)

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1.2    Le fonctionnement général

Le dispositif de vannage PANAVAN consiste en un système de bascule de la pelle de vannage sous l’effet de la pression de l’eau.

Ceci permet de réguler le niveau d’eau en amont du vannage.

Le dispositif fonctionne, sans apport d’énergie par un jeu d’équilibre des pressions finement calculé 7j/7 et 24h/24.

L’installation d’une vanne PANAVAN est simple et rapide puisqu’elle s’insère à la place d’une pelle de vanne classique sans modifier le bâti existant (sous réserve qu’il soit en bon état et sauf exceptions).

Son ouverture en sous-verse permet le passage des sédiments.

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Elle ne garantit pas le franchissement piscicole car les vitesses d’écoulement en partie basse sont trop importantes et l’espace de passage insuffisant (Suivant guide d’évaluation de l’ONEMA (devenu AFB) 

Le déversement par-dessus permet le passage de certains embâcles flottants sans intervention manuelle.

1.3    Les subtilités de fonctionnement

1.3.1    Une ouverture de base qui n’est pas totale

Dans sa conception de base, la vanne PANAVAN ne bascule jamais entièrement, elle oscille entre deux positions prédéterminées afin d’effectuer la régulation voulue du niveau d’eau. (L’option « déversoir » permet une bascule complète).

Lors de la conception de la vanne et sur demande, il est possible de disposer de 3 angles d'inclinaison correspondants en général aux périodes « Normale », « Hivernage » et « Etiage ».

Le passage d’un réglage à l’autre doit être réalisé manuellement par l’exploitant dans l’année selon la saison/pluies et selon la finesse de régulation souhaitée.

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1.3    Les subtilités de fonctionnement

1.3.1    Une ouverture de base qui n’est pas totale

Dans sa conception de base, la vanne PANAVAN ne bascule jamais entièrement, elle oscille entre deux positions prédéterminées afin d’effectuer la régulation voulue du niveau d’eau. (L’option « déversoir » permet une bascule complète).

Lors de la conception de la vanne et sur demande, il est possible de disposer de 3 angles d'inclinaison correspondants en général aux périodes « Normale », « Hivernage » et « Etiage ».

Le passage d’un réglage à l’autre doit être réalisé manuellement par l’exploitant dans l’année selon la saison/pluies et selon la finesse de régulation souhaitée.

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La vanne peut adopter les états suivants :

•    Fermée ;

•    Ouverte automatiquement suivant l’angle réglé manuellement lorsqu’une montée d’eau l’a provoqué ;

•    Ouverte par levée manuelle au cric pour évacuer un débit supérieur (la PANAVAN se comporte alors exactement comme une vanne pelle classique).

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Comparaison entre les deux réglages extrêmes :

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    Vanne PANAVAN réglée en « Hivernage »

•    Angle d’ouverture important (20° par exemple) ;

•    Lorsque le niveau monte, le débit évacué à l’ouverture est fort ;

•    La régulation amont est moins précise car le niveau variera beaucoup entre l’ouverture puis la fermeture de la vanne (ordre de grandeur +/- 10cm suivant dimension de la vanne).

•    Cette position favorise l’évacuation du trop-plein plutôt que le maintient d’un niveau amont constant

    Vanne PANAVAN réglée en « Etiage »

•    Angle d’ouverture faible (10° par exemple) ;

•    Lorsque le niveau monte, le débit évacué à l’ouverture est moins important ;

•    La régulation amont est plus précise car le niveau variera moins qu’a 20° entre l’ouverture puis la fermeture de la vanne (ordre de grandeur +/- 4cm suivant dimension de la vanne).

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Quelques chiffres :

Une vanne PANAVAN de 1m x 1m en « Hivernage » à 20° permet lorsqu’elle s’ouvre de passer 0.284m3/s (données issues des documents PANAVAN).

Une vanne pelle classique de 1m x 1m que l’on lève verticalement laissera passer à mi ouverture environ 1,2m3/s. 

(La vanne PANAVAN levée au cric se comporte comme la vanne pelle classique) 

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Conséquences :

-    La vanne PANAVAN permet le réglage du niveau amont sans intervention tant qu’il n’y a pas de variation importante du débit.

-    Le propriétaire peut/doit ajuster manuellement l’angle de réglage en fonction des saisons/pluies.

-    En cas variation importante du débit ou de crue, le propriétaire de moulin est responsable de l’ouverture des vannages. La vanne PANAVAN ne s’ouvrant pas pleinement, le propriétaire doit la lever manuellement au cric.

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La sensibilité aux épisodes pluvieux de chaque cours d’eau est différente.

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La société TMFCT annonce qu’en général, hors épisodes de crue exceptionnelle avertie par les pouvoirs publics, aucune intervention n’est nécessaire.

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Par calcul, la société TMFCT détermine et peut fournir le débit évacué par les vannages PANAVAN.

Une comparaison de ce débit évacué avec la courbe des débits de la rivière permet de se faire une opinion sur la fréquence d’intervention nécessaire au cas par cas. (Une bonne connaissance de l’hydrologie du site est toujours indispensable au dimensionnement d’un ouvrage).

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1.3.2    Option « Déversoir »

Une option dite « déversoir » peut être choisie lors de la conception de la vanne

Sur un niveau d’eau très haut choisi à la conception (forte pression d’eau amont malgré l’ouverture au réglage choisi), la vanne s’ouvre totalement.

    Cette option assure une sécurité en cas de montée importante des eaux non anticipée.

    La vanne ouverte reste dans les flots (pelle et chaines) et peut donc être accrochée par des embâcles (contrairement à une levée au cric qui la positionne hors des flots).

    Suite à une ouverture à 90°, la remise en position normale est manuelle.

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    En cas de crue, l’option « Déversoir » n’est pas équivalente à une ouverture totale tel que demandé dans de nombreux Arrêtés Préfectoraux car le passage de l’eau n’est pas libre.

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La société TMFCT précise que cette option a été demandée 

par un exploitant pour une demande spécifique.

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1.3.3    Plusieurs vannages en parallèle

L’installation de plusieurs vannages PANAVAN en parallèle permet l’évacuation en automatique d’un débit plus important.

Cette installation en parallèle peut avoir pour conséquence d’élargir encore la plage de régulation du niveau amont.

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Dans le cas d’un seuil équipé de plusieurs vannages, une composition mixte de vannages pelle classique et de vannages PANAVAN est intéressante.

-    Dans une optique de test avant un équipement complet ;

-    Lors d’une période de fort débit, il est possible de maintenir une pelle ouverte partiellement tout en continuant à réguler par les PANAVAN.

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1.3.4    Grille amont pour retenir les embacles

Les vannes PANAVAN peuvent être équipées de grilles fixes sur la face amont retenant les embâcles.

Les grilles ont des barreaux suffisamment espacés pour ne pas trop retenir les petits flottants tout en empêchant l’arrivée d’embâcles pouvant nuire à la vanne ou à sa manœuvre.

=>    Avantage : 

o    Diminution des risques d’ouverture prématurée sous la pression des embâcles en partie haute ;

o    Diminution des risques de mauvaise fermeture par coincement d’embâcle.

=>    Défaut :

o    Les embâcles ne peuvent plus franchir la vanne par surverse ;

o    Nettoyage manuel des grilles nécessaire (peut être difficile).

La société TMFCT précise que la plupart de ses clients n’ont pas équipé les vannes de grilles et qu’elle n’a eu aucun retour de vannes endommagées.

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1.3    Analyse des modes de défaillances de leurs impacts (AMDEC) 

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La société TMFCT précise que la gestion des embâcles est souvent à l’esprit des acheteurs potentiels et qu’effectivement un embâcle peut gêner occasionnellement la fermeture de la pelle. Cependant, leurs clients ne s’en plaignent pas du tout a

près plusieurs années d’utilisation et déjà deux clients ont recommandé des vannes. La gestion des embâcles fait partie de la surveillance requise du vannage.

2    Les interventions manuelles nécessaires

Cette vanne permet une automatisation partielle mais pas complète. Elle a été conçue pour les sites n’ayant pas accès à l’énergie. Elle allège la contrainte que représente le maintien de la ligne d’eau amont mais une surveillance ainsi que certains gestes manuels restent indispensables notamment en situation de fortes eaux.

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2.1    Ce qui est automatique

La vanne PANAVAN fonctionne automatiquement dans une place de débit choisie.

Exemple : une vanne 1m x 1m réglé à 20° accepte une augmentation de débit de 0.284m3/s.

Au-delà, il y aura débordement.

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Cette plage est choisie

•    Lors de la conception.

Elle dépend

•    De la dimension du vannage ;

•    Du nombre de vannage ;

•    Du réglage choisi par l’exploitant manuellement.

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2.2    Ce qui est manuel

->    L’ouverture au cric en cas d’arrivée d’eau supérieure à ce que peut absorber automatiquement la vanne (hors option déversoir qui automatise l’ouverture) ;

->    La remise en position normale de la vanne avec le cric (et la fermeture manuelle dans le cas de l’option déversoir) ;

->    L’évacuation régulière des embâcles ;

->    Le réglage de la plage d’ouverture de la vanne en fonction des saisons/pluies/…

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3    Importance de la précision de la régulation du niveau d’eau

3.1    Utilisation de la force hydraulique

La force hydraulique disponible pour une installation est le produit de la hauteur de chute par le débit par la gravité.

    De la précision de la régulation du niveau amont dépend la hauteur de chute exploitée. Dans le cas d’une chute de 1m, un niveau amont baissant de plusieurs centimètres représente une perte de puissance disponible non négligeable.

    Les systèmes PANAVAN de base ne sont donc pas adaptés aux installations utilisant la force hydraulique de cours d’eau à faible chute.

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3.2    Les ouvrages de franchissement

Les dispositifs de franchissement piscicole sont calculés pour passer un débit suffisant pour le passage des poissons. Le positionnement et la géométrie du dispositif sont réalisés pour que ce débit suffisant y passe en tout temps.

Cas 1 : Le seuil est déjà équipé d’un dispositif de franchissement

=>    La plage de régulation du niveau amont par des vannages PANAVAN étant large, en

 niveau bas (au moment ou les vannages se referment), le dispositif permet-il toujours le passage du débit suffisant ?

Attention, l’installation d’un vannage PANAVAN peut donc rendre dysfonctionnant un dispositif de franchissement piscicole en place. Il est donc important de la signaler à la société TFMCT afin que cette contrainte soit prise en compte. 

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Cas 2 : Le seuil doit être équipé d’un dispositif de franchissement

=>    Le dimensionnement et la position du dispositif devra être réalisé pour assurer le débit suffisant suivant le niveau amont le plus bas de la régulation par les vannes PANAVAN.

Attention, chaque fois que le niveau sera supérieur au niveau minimum régulé, un débit supérieur au débit suffisant passera par le dispositif entrainant :

o    Un surdimensionnement (et surcout) du dispositif pour accepter un débit plus important que le strict nécessaire ;

o    Un débit d’eau « perdu » inutilement dans le dispositif de franchissement dans le cas d’une utilisation de la force hydraulique.

4    Un vannage PANAVAN est adapté (…) 

-    Lorsque le site est éloigné d’une source d’énergie électrique et qu’une régulation automatique sans énergie est requise.

-    Lorsque l’on souhaite manœuvrer moins souvent ses vannages et ainsi diminuer la contrainte que représente le maintien de la ligne d’eau amont.

-    Lorsqu’un système mécanique et simple est souhaité (facilité de compréhension, d’entretien, de dépannage et de réparation, dépenses d’entretien moindres).

-    Lorsque la maitrise et la précision de la régulation amont n’est pas une priorité.

-    Lorsque l’utilisateur peut facilement surveiller le niveau d’eau en cas de pluie et peut facilement intervenir pour modifier le réglage de la vanne manuellement ou la lever au cric.

-    Lorsque l’utilisateur peut chasser les embâcles manuellement régulièrement. 

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Par exemple :

-    Cas d'un moulin situé sur un cours d'eau à faible débit, chute de quelques mètres et bief de dérivation long. En effet, si le bief est long, les vannages sont loin des bâtiments et donc loin de l'énergie. De plus, si la chute fait quelques mètres, la précision de la régulation n'est plus aussi critique ;

-    Cas d’un propriétaire souhaitant maintenir le miroir d'eau sans utilisation énergétique ;

-    Cas d’un propriétaire souhaitant conserver la valeur de son patrimoine (droit d’eau) et la valeur historique de son moulin sans avoir la volonté ou les moyens d'utiliser la chute.

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Remarque : Tout vannage automatisé et quel que soit l’automatisme (électrique, hydraulique, à contre-poids, PANAVAN, …), nécessite un entretien et des manœuvre complètes et régulières pour garantir sa fonctionnalité en tout temps. Des essais périodiques doivent être réalisés.

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5    Au-delà du système PANAVAN de base

Pour répondre aux besoins des propriétaires, TMFCT a été amené à développer des systèmes particuliers répondant à des demandes spécifiques :

-    Une régulation plus fine du niveau par l’ajout de ressorts de rappel accélérant la fermeture de la vanne ;

-    Une ouverture complète par motorisation de la vanne si le site a accès à l’énergie

6    Coût

Voici quelques chiffres permettant de donner un ordre de grandeur du coût des vannages PANAVAN. Ces données ne peuvent servir que dans le cadre d’un avant projet de faisabilité et sont fournies à titre indicatif.

Il reste indispensable pour chaque projet de ne pas se contenter de ces estimations mais de demander un chiffrage à la société TMFCT (devis gratuit).

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A noter que pour un même vannage, la 2ème vanne PANAVAN coûtera moins chère car le coût de l’étude n’est facturé qu’une seule fois.

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