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Comment fonctionne une écluse ?

Initialement publié le 8 février 2015, mis à jour le 5 mai 2017 , par DEGOY Bertrand dans Le canal de Champagne en Bourgogne

Un canal n’est pas horizontal sur tout son parcours. Même si les ingénieurs conçoivent son tracé pour réduire les dénivellations au minimum, le canal passe par des montées et des descentes. Une écluse permet aux bateaux de franchir la dénivellation entre deux biefs successifs. Comment cela fonctionne-t-il ?


Crédits: © 2015 J-Y Bidaut
Schéma de fonctionnement d’une écluse

Sur le canal de Champagne en Bourgogne

Crédits: Jean-Pierre Gerphagnon
Ecluse, ouverture de portes

Sur le canal de Champagne en Bourgogne achevé en 1910, les portes sont formées de deux vantaux. Elles sont dites "busquées", c’est à dire que les deux demi-portes sont arc-boutées l’une sur l’autre et maintenues dans cette position par la pression de l’eau : impossible de les ouvrir tant qu’il y a une différence de niveau. Selon le principe inventé par Léonard de Vinci, une "ventelle" aménagée dans la porte fait office de vanne pour contrôler le passage de l’eau et équilibrer les niveaux de part et d’autre.

Le simulateur présenté ci-dessous correspond aux écluses plus modernes, dont les portes se soulèvent verticalement. Des tuyaux et des vannes permettent le passage de l’eau. Si la technique change, le principe général reste le même.

Vocabulaire

Bief : Un canal est divisé en segments horizontaux, à différentes altitudes, appelés biefs. Plus généralement, un bief est toute portion de canal, alimentant un moulin par exemple.

Amont/aval : De deux biefs successifs, celui qui est le plus haut est appelé "bief amont", le plus bas est appelé "bief aval". Généralement, le bief "supérieur" désigne le plus haut de tous les biefs d’un canal. On dit aussi d’un bateau qu’il est "amont" quand il remonte le canal et "aval" à l’inverse.

Dénivellation : La différence de hauteur du niveau de l’eau entre deux biefs successifs.

Écluse : Système hydraulique permettant aux bateaux de franchir la dénivellation d’un bief au suivant. Il existe aussi des systèmes mécaniques, appelés "ascenseurs à bateaux".

Porte : L’écluse comporte un système de portes en amont et en aval, pour permettre aux bateaux de franchir l’écluse. En s’ouvrant successivement (et non simultanément) on évite que toute l’eau du bief amont se vide vers l’aval.

Sas : L’espace entre les portes, aussi "bassin de mise à niveau".

Vanne : Les portes étant fermées, des gros robinets permettent de faire passer l’eau de l’amont vers le sas et du sas vers l’aval, pour faire monter ou descendre le bateau.

Sassage (éclusée) : L’opération d’entrée-sortie du bateau, de manœuvre des vannes et des portes. Un sassage est dit "amont" ou "aval" selon que le bateau se dirige vers l’amont (remonte le canal) ou vers l’aval (descend le canal).

Feu : Dans ce contexte, les feux (rouge/vert) indiquent au batelier s’il peut ou non avancer.

Péniche : Un bateau de travail, capable de transporter des marchandises sur une voie fluviale, mais parfois aussi en estuaire ou en mer.

Déplacement (m3) d’une péniche : son poids total ou tonnage (t) (le bateau vide plus le poids des marchandises transportées) traduit en mètres cubes d’eau à l’aide du théorème d’Archimède. A ne pas confondre avec la charge utile (ou port en lourd) qui est le poids maximum que la péniche peut transporter.

Le simulateur

Crédits: Copyright © 1999-2006 Pragma-Soft , http://www.pragmasoft.be/carnets/geo/ecluse/ecluse_simulation.html
Fonctionnement d’une ecluse

Ce simulateur (sur le site de Pragma Soft) permet de manœuvrer l’écluse avec 6 commandes : vannes, portes, feux. Une erreur de manipulation provoque un blocage, avec un message d’explication.

Cliquez sur l’image à gauche pour lancer le simulateur. Nécessite un visualiseur Flash.

En classe : le professeur peut projeter le simulateur sur un écran. Il fait une démonstration de sassage (éclusée) dans chaque sens, puis il invite les élèves à manipuler à tour de rôle. Celui qui fait une erreur passe les commandes au suivant !


Questions

- Que se passe-t-il si les deux vannes sont ouvertes en même temps ?

- Pourquoi une porte peut-elle être bloquée ? Décrire une situation de blocage : niveau de l’eau, position des vannes.

- Avant de manœuvrer une porte, que dois-je vérifier ?

- Quel volume d’eau est transféré à chaque éclusée, sans bateau ? Cela change-t-il avec un bateau ? Application numérique (gabarit Freycinet ) :

Dimensions du sas de l’écluse : L = 39 m, l = 5,20 m.

Dénivellation entre le bief amont et le bief aval : 3,50 m.

Déplacement (ou tonnage) d’une péniche : 300t (charge utile ou "port en lourd" 240 t). D’un remorqueur : 35t. D’une pénichette ou vedette de plaisance : 3,5t

Le saviez-vous ?

Pour parcourir le canal de Bourgogne en Champagne et donc franchir le plateau de Langres, une péniche venant de la Saône va parcourir 62 km, passer 43 écluses et s’élever de 155 m. Pour rejoindre ensuite la partie navigable de la Marne, elle parcourra 152 km et franchira 71 écluses !

Voyez aussi :

- Le canal de Champagne en Bourgogne
- L’alimentation en eau du canal de Champagne en Bourgogne
- Le tunnel de Balesmes
- Technologie au Collège

Pour les curieux...

Lexique
écluse

Dans le glossaire :
potentiel hydrogène  

Documents :
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Positions   Recaler

Lat: 47° 57' 04.13" N
Lon: 5° 44' 45.68" E
Bourbonne-les-Bains - Fontaine chaude




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