3 MEMOIRE TECHNIQUE - Lot

3 – MEMOIRE TECHNIQUE

BUREAU D’ETUDES TECHNIQUES

EQUIPEMENT RURAL ET URBAIN

Allée de l’Autan Tél : +33 (0)5 61 84 71 52

ZA Les Landes Fax : +33 (0)5 61 84 39 98

F-31850 MONDOUZIL E mail : [email protected]

Site Web : www.beteru.fr

MOULIN DE CESSAC DEMANDE D’AUTORISATION

MOULIN DE CESSAC

Demande d’autorisation – 03 Mémoire technique II

CALCUL DES PUISSANCES CARACTERISTIQUES ADMINISTRATIVES

1 – Puissance Maximum Brute (PMB)

L’Article R. 214-72 du code de l’environnement précise que la puissance maximale brute hydraulique est calculée à partir du débit maximal de la dérivation et de la hauteur de chute maximale. On aura donc : PMB (kW) = g x QE (m3/s) x HB (m) PMB = 9,81 x 62 x 2,12 PMB = 1 289 kW

2 – Puissance Maximum Disponible (PMD)

On considère cette fois les pertes de charge, le débit maximal sous la hauteur de chute maximale et le rendement de l'installation à pleine puissance. D'où : PMD (kW) = p x g x QE x HN PMD = 0,75 x 9,81 x 62 x 2,07 PMD = 944 kW

3 – Puissance Normale Brute

Le débit moyen utilisé n'est pas en général le débit moyen ou module du cours d'eau. Il faudra tenir compte des déversements des débits excédentaires et des débits réservés à l'aval de la prise d'eau. Nous déduisons la courbe des débits utilisables de la courbe des débits classés. On peut déterminer le volume d'eau ainsi utilisé annuellement (V). Le débit moyen dérivé "q" sera égal à :

/sm 43,92 400 86 365

000 000 385 1

400 86 365

V q 3

En considérant la hauteur de chute brute, on aura donc : PNB = g x q (m3/s) x HB (m) PNB = 9,81 x 43,92 x 2,12 PNB = 913 kW

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Demande d’autorisation – 03 Mémoire technique III

4 – Puissance Normale Disponible (PND)

Les variations de chute et les rendements de l'appareillage sont ici pris en considération. PND = p x g x q (m3 / s) x h PND = 0,75 x 9,81 x 43,92 x 2,07 PND = 669 kW

5 – L'énergie théorique annuelle (E)

L'énergie théorique annuelle en kWh sera égale à : E = PND x 8 760 heures E = 669 x 8 760 E = 5 859 329 kWh

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Demande d’autorisation – 03 Mémoire technique 1

MEMOIRE TECHNIQUE

MOULIN DE CESSAC


SOMMAIRE MEMOIRE TECHNIQUE

1. OBJET DU PRESENT DOSSIER................................................................... 3

2. DESCRIPTION DU SITE ET DE L’AMENAGEMENT EXISTANT ...................... 4

2.1 - IMPLANTATION ............................................................................................... 4

2.2 - DESCRIPTIF DES OUVRAGES EXISTANTS ................................................................... 4

2.2.1 - Barrage ................................................................................................................ 4

2.2.2 - Principales caractéristiques de l’usine existante ................................................ 4

3. ETUDE HYDROLOGIQUE .......................................................................... 5

3.1 - STATION DE MESURE ......................................................................................... 5

3.2 - BASSIN VERSANT A LA PRISE D'EAU ....................................................................... 8

3.3 - ESTIMATION DES DEBITS A LA PRISE D'EAU .............................................................. 8

3.4 - DEBITS CLASSES ............................................................................................... 9

3.5 - DEBIT RESERVE .............................................................................................. 13

3.6 - ELEMENTS CONCERNANT LES CRUES .................................................................... 14

4. DESCRIPTION DES OUVRAGES PROJETES ............................................... 16

4.1 - CARACTERISTIQUES GENERALES DU PROJET ........................................................... 16

4.1.1 - Caractéristiques de la nouvelle usine ............................................................... 16

4.1.2 - Caractéristiques du projet global ...................................................................... 17

4.2 - L’OUVRAGE DE PRISE DE LA NOUVELLE USINE ......................................................... 17

4.3 - L’USINE ET SON GENIE CIVIL .............................................................................. 18

4.3.1 - Le génie civil ...................................................................................................... 18

4.3.2 - Le canal de fuite ................................................................................................ 19

4.3.3 - Equipement hydromécanique .......................................................................... 19

4.4 - PASSE A POISSONS ET DEVALAISON ..................................................................... 19

4.4.1 - Passe à poissons ................................................................................................ 19

4.4.1 - Dévalaison ......................................................................................................... 24

4.5 - CHEMIN PREFERENTIEL POUR LES LOUTRES ............................................................ 27

4.6 - RACCORDEMENT AU RESEAU EDF ...................................................................... 27

5. FONCTIONNEMENT DE L'INSTALLATION ................................................ 27

6. PRODUCTION DE L'AMENAGEMENT ...................................................... 28

MOULIN DE CESSAC


1. OBJET DU PRESENT DOSSIER

Ce dossier a été constitué en vue d'un dépôt de demande d'Autorisation Préfectorale, conformément aux articles R214-6 et R214-72 du code de l’environnement, pour la réalisation de l’aménagement hydroélectrique du Moulin de Cessac. La rivière concernée est le Lot. La centrale hydroélectrique du Moulin de Cessac est située sur la rive droite du Lot, en aval immédiat du pont de la ville de Douelle. La production d’énergie actuelle de cet ouvrage est assuré par deux turbines de type Kaplan. Le projet consiste à agrandir l’usine hydroélectrique. Le bâtiment adjacent à la centrale, qui abritait anciennement le logement du gardien sera détruit. Il sera créé à la place une nouvelle usine hydroélectrique. De plus, il sera mis en place en entre les deux usines une passe à poissons permettant aussi la remontée des anguilles et un dispositif de dévalaison. Une écluse est présente en rive gauche. Celle-ci est actuellement en fonctionnement, ce qui permet aux bateaux de franchir le seuil du Moulin de Cessac. Par conséquent cet aménagement est en accord avec le programme de remise en navigation du Lot mis en place par le Conseil Général du Lot. Nous décrirons, dans cette partie, les divers ouvrages précédemment cités et donnerons leurs principales caractéristiques.

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2. DESCRIPTION DU SITE ET DE L’AMENAGEMENT EXISTANT

2.1 - Implantation L’aménagement hydroélectrique du Moulin de Cessac est localisé sur la commune de Douelle dans le département du Lot. Il se situe en rive droite du barrage existant de Douelle sur la rivière Lot. Ce barrage est référencé au PK 144,6 du profil en long du Lot dressé par l’IGN et ayant pour origine la confluence avec la Garonne.

2.2 - Descriptif des ouvrages existants

2.2.1 - Barrage

Le barrage de Douelle a une longueur d’environ 175 m et une hauteur d’environ 4 m au-dessus du terrain naturel. La crête du seuil fixe est à la cote 104,07 m NGF. Cet ouvrage est en place depuis de nombreuses années et ne sera pas modifié. Une écluse est présente en rive gauche de ce seuil. Celle-ci est actuellement en fonction. En rive gauche du barrage se trouve aussi le canal d’amené du moulin de La Pique. Ce Moulin n’est pas équipé actuellement pour produire de l’hydroélectricité. Toutefois, il est toujours fondé en titre et un débit devra lui être réservé (3,9 m3/s) dès lors qu’il sera remis en état de fonctionnement.

2.2.2 - Principales caractéristiques de l’usine existante

L’aménagement existant a été autorisé le 16 décembre 1964 par arrêté préfectoral à utiliser les eaux du Lot dans le but de produire de l’hydroélectricité pour une période de 75 ans.

L’aménagement existant a les caractéristiques suivantes :

Cote de retenue normale 104,08 m NGF

Cote de rejet au débit d’équipement 102 m NGF

Hauteur de chute brute maximale 2,08 m

Débit maximum dérivé 26 m3/s

Puissance maximale brute 565 kW

Nombre de turbines 2

Type de turbines Kaplan

Débit réservé 3,37 m3/s

Mode de gestion Fil de l'eau

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3. ETUDE HYDROLOGIQUE

3.1 - Station de mesure

Il existe deux stations de mesures du débit du Lot, proches de la commune de Douelle. Elles sont situées toutes les deux sur la commune de Cahors qui est à environ 6 km en aval de la centrale hydroélectrique du Moulin de Cessac. Les caractéristiques de ces deux stations sont les suivantes :

Cahors Cahors (Lacombe)

Cours d’eau Lot Lot

Altitude du zéro de l’échelle 112 m NGF 125 m NGF

Période connue 1960-1999 2001-2011

Débit moyen sur la période 145 m3/s 116,0 m3/s

Surface de bassin versant 9 170 km2 9 170 km2

Zone hydrographique O8231510 O8231530

Ces stations sont suffisamment proches du site de Douelle pour constituer une bonne source de renseignements quant à l'hydrologie du Lot. La station de Cahors Lacombe recense les débits du Lot de 2001 à 2011, alors que celle de Cahors recense une période de relevés plus importante soit de 1960 à 1999 (certaines années sont incomplètes – cf. débits classés). On peut remarquer que le module de ces deux stations, qui sont situées dans la même ville est très différent et il dépend fortement de la période concernée. Une étude hydrologique étant plus représentative sur de longues périodes, nous reposerons notre analyse sur les relevés de débits moyens journaliers de ces deux stations de Cahors. Par le biais de la BANQUE HYDRO gérée par le Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable, nous disposons des années de relevés pour la période allant de 1960 à 1999 et de 2001 à 2011. Nous joignons en pages suivantes la fiche de synthèse des deux stations que nous nous sommes procurés auprès de la BANQUE HYDRO. Ces fiches de synthèse indiquent notamment la répartition des débits moyens sur l'année moyenne.

LE LOT à CAHORS

Code station : O8231510 Bassin versant : 9170 km²

Producteur : EDF E-mail : [email protected]

SYNTHESE : données hydrologiques de synthèse (1960 - 1999)Calculées le 04/09/2012 - Intervalle de confiance : 95 %

écoulements mensuels (naturels) données calculées sur 40 ans

janv. fév. mars avr. mai juin juil. août sept. oct. nov. déc. Année

Débits (m3/s) 234.0 # 253.0 # 202.0 # 196.0 # 161.0 # 98.20 # 47.10 # 30.80 # 50.20 # 104.0 # 148.0 # 223.0 # 145.0

Qsp (l/s/km2) 25.5 # 27.6 # 22.0 # 21.3 # 17.6 # 10.7 # 5.1 # 3.4 # 5.5 # 11.3 # 16.1 # 24.3 # 15.8

Lame d'eau (mm) 68 # 69 # 58 # 55 # 47 # 27 # 13 # 8 # 14 # 30 # 41 # 65 # 500

Qsp : débits spécifiquesCodes de validité :

- (espace) : valeur bonne - ! : valeur reconstituée par le gestionnaire

et jugée bonne - # : valeur estimée (mesurée ou reconstituée)

que le gestionnaire juge incertaine

modules interannuels ( loi de Gauss - septembre à août ) données calculées sur 40 ans

module (moyenne) fréquence quinquennale sèche médiane quinquennale humide

145.0 [ 136.0;154.0 ] débits (m3/s) 120.0 [ 100.0;130.0 ] 150.0 [ 120.0;170.0 ] 170.0 [ 160.0;180.0 ]

basses eaux ( loi de Galton - janvier à décembre ) données calculées sur 40 ans

fréquence VCN3 (m3/s) VCN10 (m3/s) QMNA (m3/s)

biennale 12.00 [ 10.00;14.00 ] 15.00 [ 13.00;18.00 ] 23.00 [ 20.00;27.00 ]

quinquennale sèche 7.700 [ 6.300;9.000 ] 10.00 [ 8.400;12.00 ] 15.00 [ 12.00;17.00 ]

crues ( loi de Gumbel - septembre à août ) données calculées sur 38 ans

fréquence QJ (m3/s) QIX (m3/s)

biennale 910.0 [ 820.0;1000. ] 1000. [ 940.0;1200. ]

quinquennale 1300. [ 1200.;1500. ] 1500. [ 1300.;1700. ]

décennale 1500. [ 1400.;1800. ] 1700. [ 1600.;2000. ]

vicennale 1800. [ 1600.;2200. ] 2000. [ 1800.;2400. ]

cinquantennale 2100. [ 1800.;2600. ] 2300. [ 2100.;2800. ]

centennale non calculé non calculé

maximums connus (par la banque HYDRO)

hauteur maximale instantanée (cm)

débit instantané maximal (m3/s) 1640. 1 janvier 1994 00:00

débit journalier maximal (m3/s) 3280. 15 décembre 1981

débits classés données calculées sur 13766 jours

fréquence 0.99 0.98 0.95 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01

débit (m3/s) 690.0 580.0 430.0 325.0 235.0 181.0 141.0 109.0 80.50 55.80 36.50 22.00 15.50 10.50 7.540

10-09-2012 http://hydro.eaufrance.fr/ - Page 1/1

LE LOT à CAHORS [LACOMBE]

Code station : O8231530 Bassin versant : 9170 km²

Producteur : DREAL Midi-Pyrénées E-mail : [email protected]

SYNTHESE : données hydrologiques de synthèse (2001 - 2012)Calculées le 04/09/2012 - Intervalle de confiance : 95 %

écoulements mensuels (naturels) données calculées sur 12 ans

janv. fév. mars avr. mai juin juil. août sept. oct. nov. déc. Année

Débits (m3/s) 214.0 # 188.0 # 181.0 # 170.0 # 140.0 # 78.90 # 42.20 # 24.70 # 27.20 # 43.40 # 100.0 # 183.0 # 116.0

Qsp (l/s/km2) 23.3 # 20.5 # 19.8 # 18.5 # 15.3 # 8.6 # 4.6 # 2.7 # 3.0 # 4.7 # 10.9 # 19.9 # 12.6

Lame d'eau (mm) 62 # 51 # 52 # 47 # 40 # 22 # 12 # 7 # 7 # 12 # 28 # 53 # 399

Qsp : débits spécifiquesCodes de validité :

- (espace) : valeur bonne - ! : valeur reconstituée par le gestionnaire

et jugée bonne - # : valeur estimée (mesurée ou reconstituée)

que le gestionnaire juge incertaine

modules interannuels ( loi de Gauss - septembre à août ) données calculées sur 12 ans

module (moyenne) fréquence quinquennale sèche médiane quinquennale humide

116.0 [ 95.50;136.0 ] débits (m3/s) 86.00 [ 58.00;110.0 ] 120.0 [ 85.00;170.0 ] 150.0 [ 130.0;170.0 ]

basses eaux ( loi de Galton - janvier à décembre ) données calculées sur 12 ans

fréquence VCN3 (m3/s) VCN10 (m3/s) QMNA (m3/s)

biennale 15.00 [ 13.00;16.00 ] 16.00 [ 14.00;18.00 ] 22.00 [ 19.00;25.00 ]

quinquennale sèche 13.00 [ 11.00;14.00 ] 14.00 [ 12.00;15.00 ] 17.00 [ 14.00;20.00 ]

crues ( loi de Gumbel - septembre à août ) données calculées sur 9 ans

fréquence QJ (m3/s) QIX (m3/s)

biennale 820.0 [ 590.0;1200. ] 1000. [ 710.0;1500. ]

quinquennale 1300. [ 1000.;2000. ] 1700. [ 1300.;2700. ]

décennale 1600. [ 1300.;2600. ] 2100. [ 1700.;3500. ]

vicennale 1900. [ 1500.;3200. ] 2600. [ 2000.;4300. ]

cinquantennale non calculé [ ;

centennale non calculé non calculé

maximums connus (par la banque HYDRO)

hauteur maximale instantanée (mm) 6820 5 décembre 2003 00:27

débit instantané maximal (m3/s) 4260. # 5 décembre 2003 00:27

débit journalier maximal (m3/s) 2830. # 5 décembre 2003

débits classés données calculées sur 4258 jours

fréquence 0.99 0.98 0.95 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01

débit (m3/s) 592.0 494.0 352.0 271.0 188.0 134.0 96.00 67.60 48.80 34.60 25.70 18.80 16.40 14.70 13.50

10-09-2012 http://hydro.eaufrance.fr/ - Page 1/1

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3.2 - Bassin versant à la prise d'eau On peut remarquer qu’il existe un cours d’eau (ruisseau de Flotte) qui se déverse entre le projet et la station choisie. Afin de tenir compte de ce débit supplémentaire, il faut appliquer aux débits relevés à la station de mesures de Cahors, un coefficient de pondération. Ce coefficient sera déterminé par le rapport des bassins versants et donné par la formule suivante :

Cependant, compte tenu de la proximité (environ 6 km) des deux sites et de la similitude de leurs bassins versants (tant que par leur orientation, leur altitude, que par leur végétation) et, compte tenu de l’importante superficie du bassin versant à la station de cahors soit 9 170 km2, on peut alors estimer que le coefficient de bassin versant est égal à 1. Par conséquent, les débits au niveau de l’aménagement du Moulin de Cessac sont les même que ceux relevés à la station de mesures.

3.3 - Estimation des débits à la prise d'eau Le tableau suivant donne l'estimation des débits moyens mensuels à la prise d'eau de la centrale hydroélectrique du Moulin de Cessac sur le Lot à partir des données des deux stations.

Jan

vie

r

Févr

ier

Mar

s

Avr

il

Mai

Juin

Juill

et

Ao

ût

Sep

tem

bre

Oct

ob

re

No

vem

bre

Dé

cem

bre

An

nu

el

Débits à Douelle (m

3/s)

227 228,7 202,1 187,6 150,9 89,4 45,7 28,1 39,2 74,9 127 205,2 134

Cahors BV Surface

Douelle BV SurfacePBV

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Pour les besoins de cette étude, nous nous sommes donc procurés auprès de la BANQUE HYDRO, gérée par le Ministère de l'écologie et du développement durable, les débits moyens journaliers de 1960 à 2010. Nous tenons à souligner que les données fournies par la Banque Hydro concernant les années 1966, 1967, 1985, 1986, 1987, 1990 et 1999 étant incomplètes, nous ne les avons pas prises en considération.

3.4 - Débits classés L'analyse des débits moyens journaliers sur la période de 1960 à 2010 a permis d’établir une corrélation entre les débits et leur durée d’apparition. Les années incomplètes et non fiables n’ont pas été prises en compte. Nous obtenons ainsi les courbes de débits classés que nous joignons en pages suivantes. Ces courbes ont été établies pour les périodes suivantes :

ETE : du mois d’avril au mois d’octobre, HIVER : du mois de novembre au mois de mars, ETE + HIVER : année entière.

Ces courbes nous permettent de connaître pour chaque débit, le nombre de jours pris en compte ainsi que, de procéder au calcul des productions annuelles en partant des valeurs journalières.

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Situation géographique:

Station hydrographique consultée: .................................................................CAHORS

Lieu prévu pour le projet: ....................................................................................CESSAC

Cours d'eau: ............................................................................................................LE LOT

Données utilisées dans les calculs:

Altitude à la prise d'eau: ..................................................................................... 104,07 m NGF

Surface du bassin versant à la prise d'eau: .……….............................................. 9170,00 Km²

Pondération du bassin versant: ....................................................................... 1,00

Débit réservé: ........................................................................................................ 7,25 m³/s

Années de relevés utilisés:

Résultats obtenus:

Débit moyen sur la période été + hiver: .………………....................................... 133,57 m³/s

Volume d'eau moyen sur la période été + hiver: ..………….................................. 4212211,11 milliers de m³

NOTA:

1974, 1975, 1976, 1977, 1978, 1979, 1980, 1981, 1982, 1983, 1984, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992, 1993, 1994,

1995, 1996, 1997, 1998, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009

Courbe des débits classés pour la période d'ETE + HIVER

Cette courbe tient compte de l'abattement du débit réservé

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Dé

bit

s e

n m

3/s

Jours

MOULIN DE CESSAC





Cours d'eau: ............................................................................................................LE LOT





Débit réservé: ........................................................................................................ 7,25 m³/s


Résultats obtenus:

Débit moyen sur la période estivale : .………………....................................... 84,93 m³/s

Volume d'eau moyen sur la période estivale : ..………….................................. 1570340,62 milliers de m³

NOTA: Cette courbe tient compte de l'abattement du débit réservé

Courbe des débits classés pour la période d'ÉTÉ

1974, 1975, 1976, 1977, 1978, 1979, 1980, 1981, 1982, 1983, 1984, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992, 1993, 1994,

1995, 1996, 1997, 1998, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1 21 41 61 81 101 121 141

Dé

bit

s e

n m

3/s

Jours

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Dé

bit

s e

n m

3/s

Jours

MOULIN DE CESSAC





Cours d'eau: ............................................................................................................LE LOT





Débit réservé: ........................................................................................................ 7,25 m³/s


Résultats obtenus:

Débit moyen sur la période hivernale : .………………....................................... 202,50 m³/s

Volume d'eau moyen sur la période hivernale : ..………….................................. 2641870,50 milliers de m³

NOTA: Cette courbe tient compte de l'abattement du débit réservé

Courbe des débits classés pour la période d'HIVER

1974, 1975, 1976, 1977, 1978, 1979, 1980, 1981, 1982, 1983, 1984, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992, 1993, 1994,

1995, 1996, 1997, 1998, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Dé

bit

s e

n m

3/s

Jours

MOULIN DE CESSAC


3.5 - Débit réservé

Le débit réservé sera pris en compte conformément à l’article L214-18 du code de l’environnement qui définit dans son premier paragraphe les obligations envers le respect d’un débit minimal : « Tout ouvrage à construire dans le lit d'un cours d'eau doit comporter des dispositifs maintenant dans ce lit un débit minimal garantissant en permanence la vie, la circulation et la reproduction des espèces vivant dans les eaux au moment de l'installation de l'ouvrage ainsi que, le cas échéant, des dispositifs empêchant la pénétration du poisson dans les canaux d'amenée et de fuite. Ce débit minimal ne doit pas être inférieur au dixième du module du cours d'eau en aval immédiat ou au droit de l'ouvrage correspondant au débit moyen interannuel, évalué à partir des informations disponibles portant sur une période minimale de cinq années, ou au débit à l'amont immédiat de l'ouvrage, si celui-ci est inférieur. Pour les cours d'eau ou parties de cours d'eau dont le module est supérieur à 80 mètres cubes par seconde, ou pour les ouvrages qui contribuent, par leur capacité de modulation, à la production d'électricité en période de pointe de consommation et dont la liste est fixée par décret en Conseil d'Etat pris après avis du Conseil supérieur de l'énergie, ce débit minimal ne doit pas être inférieur au vingtième du module du cours d'eau en aval immédiat ou au droit de l'ouvrage évalué dans les mêmes conditions ou au débit à l'amont immédiat de l'ouvrage, si celui-ci est inférieur. Toutefois, pour les cours d'eau ou sections de cours d'eau présentant un fonctionnement atypique rendant non pertinente la fixation d'un débit minimal dans les conditions prévues ci-dessus, le débit minimal peut être fixé à une valeur inférieure. » Pour déterminer le débit réservé nous nous baserons sur le module fourni par la station des mesures de Cahors estimé sur la période de 1960 à 1999 qui est de 145 m3/s. Cette valeur est supérieure à la moyenne estimée sur la deuxième station disponible, celle de Cahors Lacombe. Pour des modules supérieurs à 80 m3/s, le code de l’environnement prévoit le respect d’un débit minimal égal au 1/20ème du module, ce qui donnerait, dans ce cas, un débit minimal de 7,25 m3/s pour ce projet. D’après l’étude hydrobiologique réalisée par le cabinet Asconit, cette valeur est compatible avec le maintien de la continuité écologique. Ce débit réservé se déversera à l’aval immédiat de la prise d’eau par les ouvrages suivants :

- Passe à poissons 0,73 m3/s

- Dévalaisons 3,12 m3/s

- Surverse sur barrage 3,4 m3/s (soit une lame d’eau de 5 cm)

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3.6 - Eléments concernant les crues

Pour représenter les débits exceptionnels du cours d'eau, nous avons appliqué aux valeurs de crues instantanées relevées aux stations limnigraphiques de Cahors, la loi de GUMBEL. Les valeurs de crues à Cahors nous ont été fournies par la BANQUE HYDRO. Nous en avons tiré les valeurs suivantes avec leurs temps de retour :

T (années)

Q2 Q5 Q10 Q20 Q50 Q100

Q (m3/s)

1 114 1 906 2 430 2 933 3 584 4 072

Nous joignons en page suivante le graphe représentant notre calcul de fréquence de retour des crues en fonction de la loi de Gumbel. Toutefois, il convient de rester prudent car en fonction de la période étudiée, nous nous apercevons que les valeurs de crue varient considérablement. En effet, d'après les fiches de synthèse fournie par la BANQUE HYDRO qui donnent les valeurs de crue pour une période de retour allant jusqu'à la crue cinquantennale, on se rend compte que les valeurs que nous avons calculées tendent à être supérieures à celles de la BANQUE HYDRO. La BANQUE HYDRO donne les valeurs de crues suivantes aux deux stations de Cahors :

T (années)

Q2 Q5 Q10 Q20 Q50

STATION CAHORS (m3/s)

1 000 1 500 1 700 2 000 2 300

STATION LACOMBE (Cahors) (m3/s)

1 000 1 700 2 100 2 600 Non

calculé

Ces valeurs apparaissent sur les fiches de synthèse, précédemment jointes, des stations de Cahors fournies par la BANQUE HYDRO.

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0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

3250

3500

3750

4000

4250

4500

-1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5

Dé

bit

(m

3/s

)

Variable réduite : y

Fréquence de retour des Crues - Loi de Gumbel

Qmax

T=5 ans

T=10 ans

T=20 ans

T=50 ans

T=100 ans

Droite Gumbel

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4. DESCRIPTION DES OUVRAGES PROJETES

4.1 - Caractéristiques générales du projet Le projet, conçu par le maître d’ouvrage, consiste d’une part à agrandir la centrale hydroélectrique du Moulin de Cessac en construisant une usine annexe à celle déjà existante et en l’équipant d’une troisième turbine et d’autre part, à réaliser des ouvrages de franchissement pour la faune piscicole. L’ensemble des bâtiments devant le moulin existant sera démoli pour permettre la construction de la nouvelle usine. Afin de diminuer l’emprise de l’usine en cas de crue, le nouveau bâtiment sera décalé de l’existant de 4 m. L’usine sera constituée des différents équipements suivants :

Génie civil (chambres d’eau, aspirateur, canal de fuite),

Équipement hydromécanique (turbine, multiplicateur de vitesse),

Equipements électriques (génératrice, transformateur, condensateurs, armoires de régulation, de commande et de puissance).

Par ailleurs, les aménagements hydromécaniques de l’usine existante seront optimisés afin de pouvoir augmenter la production de cet ouvrage. Le débit maximum dérivé passera de 26 à 32 m3/s. De plus, le projet vise à mettre l’aménagement en conformité environnementale, puisqu’il est prévu de diminuer à 2 cm l’espacement inter-barreaux du champ de grilles existant et de réaliser les ouvrages de franchissement suivants :

Passe à poissons

Ouvrages de dévalaison L’ensemble de ces ouvrages est défini sur les plans joints dans la partie « 6 – Plans sommaires des ouvrages » de ce dossier.

4.1.1 - Caractéristiques de la nouvelle usine

L’aménagement projet aura les caractéristiques suivantes :


Puissance maximale brute 624 kW


Type de turbine Kaplan


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4.1.2 - Caractéristiques du projet global

L’usine hydroélectrique du Moulin de Cessac, après réalisation de l’agrandissement, aura les caractéristiques suivantes :

Cote de retenue normale 104,12 m NGF

Cote de rejet en étiage 102 m NGF

Cote de rejet au débit d’équipement 102 m NGF

Hauteur de chute brute maximale 2,12 m

Pertes de charge estimées 0,05 m

Hauteur de chute nette au débit d’équipement 2,07 m


Puissance maximale brute 1 289 kW


Type de turbine Kaplan

Espacement des grilles 2 cm

Débit réservé 7,25 m3/s

- Passe à poissons 0,73 m3/s

- Dévalaisons 3,12 m3/s

- Surverse sur le barrage 3,4 m3/s


4.2 - L’ouvrage de prise de la nouvelle usine L’ouvrage de prise de la nouvelle usine est composé essentiellement :

D’un champ de grilles de protection incliné a 26° par rapport au radier et formée de barreaux d’entraxe 20 mm

D’une vanne permettant l’isolement du groupe,

D’un dégrilleur automatique prolongé d’un canal de défeuillage

D’un ouvrage de dévalaison

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4.3 - L’usine et son génie civil

Elle sera implantée en rive droite du Lot.

Elle devra permettre l’installation de tout le matériel hydraulique et électrique nécessaire à son fonctionnement. L’ouvrage comprendra :

Une chambre d’eau,

le cône de la turbine,

le génie civil de l’aspirateur,

une entrée d’eau et un canal de fuite terrassés dans la berge existante,

le local pour les divers équipements électriques situé à l’abri de crue, soit à la cote 111,20 m NGF.

4.3.1 - Le génie civil

La chambre d’eau

La chambre d’eau sera réalisée de façon à permettre une bonne alimentation du groupe. Elle devra permettre l’installation d’une turbine Kaplan.

Les aspirateur Cet ouvrage a pour but de récupérer l’énergie résiduelle à la sortie de la turbine. Il sera réalisé en béton armé.

Le bâtiment La structure sera composée de murs et portiques en béton armé sur lesquels reposera la charpente. L’isolation phonique du bâtiment sera assurée par la structure même des murs en béton armé et, au niveau de la toiture, par du Placoplatre et de la laine de verre dense.

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4.3.2 - Le canal de fuite

Le canal présent en sortie de l’aspirateur et totalement immergé, sert de jonction entre l’extrémité de l’aspirateurs et le rejet en rivière. Les berges de ce canal seront protégées par des enrochements.

4.3.3 - Equipement hydromécanique

Turbine

Elle aura les caractéristiques suivantes :

- Type : Kaplan à axe vertical - Diamètre roue : 3.10 m - Débit : 30 m³/s

4.4 - Passe à poissons et dévalaison Ces ouvrages ont été conçus en prenant en compte, dans la mesure du possible, les avis techniques de Madame Begaud de la DDT 46 et de Monsieur Chanseau de l’ONEMA (réunion du 23/04/2013 et avis 25/02/2014)

4.4.1 - Passe à poissons

Cet ouvrage sera créé en rive droite du Lot, entre les deux usines, il permettra la remontée de la faune piscicole sur la rivière. Le placement de la passe à poissons entre les deux usines a pour objectif d’améliorer son attractivité. En effet, le débit turbiné par chacune des centrales servira de débit d’attrait à la passe à poissons.

Cette passe à poissons sera de type « à bassins successifs et à fentes verticales » sans pelle et à granulométrie de fond. Ce type de passe est adaptée à la majorité des espèces piscicoles dont l’anguille et permet notamment un bon fonctionnement sur les rivières où il existe des grandes variations de niveau d’eau.

L'entrée de cette passe à poissons sera positionnée à proximité de la sortie des aspirateurs des turbines. Cela, afin de profiter du débit transitant par les turbines comme débit d'attrait supplémentaire.

MOULIN DE CESSAC


Cette passe à poissons aura les caractéristiques principales suivantes :

Débit minimum : .................................. 0,73 m3/s Nombre de bassins : ............................. 10 Chute entre bassins : ............................ < 0,25 m Caractéristiques des bassins :

Largeur moyenne : ............ 2,65 m

Longueur moyenne : ......... 3,80 m

Radier : ............................... granulométrie de fond La modélisation du fonctionnement de cet ouvrage aux débits caractéristiques, soit étiage, module et 2×module est jointe en pages suivantes. Cet ouvrage est défini sur les plans joints dans la partie « 6 – Plans sommaires des ouvrages » de ce dossier.

MOULIN DE CESSAC


0.95

N°

Bassin

Niveau

d'eau

(m NGF)

Côte Moy.

radier

(m NGF)

Largeur

fente

(m)

Cote

fente

(m)

Charge

d'eau sur

fente

(m)

Profondeur

moyenne

(m)

Largeur

bassin

(m)

Longueur

bassin

(m)

Volume

bassin

(m2)

Puissance

dissipée

(watt/m3)

Chute

(m)

0.40

0.40

0.40

0.55 100.92

1.681.55

1.52101.05

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

102.82

142.03

142.03

143.59

151.74

101.38

101.17

100.923.80

1.40 2.65

102.70

102.46

102.22

101.98

101.74

101.50

100.92

101.271.65

1.65102.32

6 103.06

102.07

102.827

8 102.57

Bief aval

103.783

103.54

103.30

4

5

104.50Bief

amont

1 104.26

104.022

142.03

1.56

3.80

PREDIMENSIONNEMENT DE LA PASSE A POISSONS A FENTE VERTICALE( Calcul au module )

Débit dans la passe :

1.68 2.65 1.55

142.03

142.03

142.03

15.75

15.75

3.80

102.82

102.58

102.34

102.10

101.86

101.62

1.68

1.68

1.68

1.68

1.68

1.68

2.65

2.65

1.56

1.56

1.56

1.56

1.56

3.80

3.80

3.80

2.65

2.65

2.65

2.65

2.65

0.25

0.25

3.80

2.65

15.75

15.75

15.75

15.75

15.58

3.800.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.25

0.24

6.59 24.45 95.31

15.35

1.409

MOULIN DE CESSAC


N°

Bassin

Niveau

d'eau

(m NGF)

Côte Moy

radier (m

NGF)

(m NGF)

Largeur

fente

(m)

Cote

fente

(m)

Charge

d'eau sur

fente

(m)

Profondeur

moyenne

(m)

Largeur

bassin

(m)

Longueur

bassin

(m)

Volume

bassin

(m2)

Puissance

dissipée

(watt/m3)

Chute

(m)

63.21

1.28 118.91

1.30 112.38

1.32 110.73

12.87

1.22 133.55

1.23 129.93

1.25 125.03

12.25

2.65 3.80 12.40

1.20 138.91

1.20 136.60

101.62 1.37

101.38 1.40

101.17 1.40

PREDIMENSIONNEMENT DE LA PASSE A POISSONS A FENTE VERTICALE

102.82 1.31

102.58 1.32

102.34 1.32

1.63 2.65 1.55

( Vérification à l'étiage)

0.40

0.40

0.40

102.10 1.34

101.86 1.35

0.2048

12.05

2.65 3.80 12.13

0.2250

0.2200

0.2136

2.65 3.80

3.80

0.2053

0.1928

0.1710

0.2337

0.2314

0.22840.40

2.65

2 103.66 102.46

101.98

3 103.43 102.22

4 103.21

2.65101.74

6 102.77 101.50

5 102.99

8 102.36 101.05

7 102.57 101.27

6.59 21.84100.92 1.44

100.92 1.252.651.25

102.00Bief aval

Bief

amont104.13 102.50

1 103.89 102.70

0.55


0.40

0.40

2.65

2.65

2.65 13.28

3.80 12.60

3.80

3.80

13.05

3.80

9

0.40

0.40

0.40

0.73

102.17 100.92

MOULIN DE CESSAC


1.12

N°

Bassin

Niveau

d'eau

(m NGF)

Côte Moy.

radier

(m NGF)

Largeur

fente

(m)

Cote

fente

(m)

Charge

d'eau sur

fente

(m)

Profondeur

moyenne

(m)

Largeur

bassin

(m)

Longueur

bassin

(m)

Volume

bassin

(m2)

Puissance

dissipée

(watt/m3)

Chute

(m)

1.88 138.89

1.77 83.82

1.89 135.55

1.90 134.50

1.89 134.43

100.92 2.00

100.92 1.77

1.88 138.12

1.88 137.66

1.89

101.62 2.01

101.38 2.02

101.17 1.99

102.82 2.00

102.58 2.00

102.34 2.00

2.31 2.65 1.55

0.55

18.92

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

2.65

102.10

PREDIMENSIONNEMENT DE LA PASSE A POISSONS A FENTE VERTICALE

( Vérification à Q35 )

0.24

18.93

0.40

0.40

104.58 102.70

3.80 18.96

1.89 136.41

Bief

amont104.81 102.50

1

101.86 2.01

137.093.80

3.80 19.02

0.24

2 104.34 102.46 2.65

0.24

19.13

0.24

4 103.87 101.98

18.99104.10 102.22 2.65

0.24

101.74 2.65

0.23

3.80

3.80 19.07

2.65 3.80

6 103.40 101.50 2.65

5 103.63

3

2.01

0.23

7 19.03

0.24

102.92 101.05 2.65

2.65 6.59

103.16 101.27 2.65 3.80

0.40 0.24

9 102.69 100.92

3.808

30.88


Bief aval 102.50

0.19

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4.4.1 - Dévalaison

Ouvrages de dévalaison de l’usine existante L’usine existante sera équipée de deux canaux de dévalaison, puisque pour des raisons de stabilité, la pile au milieu de l’entrée d’eau ne peut être modifiée. Le canal qui sera mis en place du côté gauche de l’entrée d’eau se rejettera directement dans le bief aval. Celui qui sera construit du côté droit se rejettera dans une fosse qui garantira un matelas d’eau d’environ 70 cm pour la bonne réception des poissons. Cette fosse sera prolongée par un autre canal qui guidera le poisson vers le bief aval. Un matelas d’eau d’au minimum 1 m sera présent en sortie de cet ouvrage de dévalaison.

Caractéristiques des canaux (au niveau des grilles)

Ces deux canaux auront les caractéristiques suivantes :

- Débit par canal : .......................... 0,81 m3/s

- Pente : ......................................... 0,10 %

- Largeur partie amont : ................ 0,75 m

- Largeur partie aval : .................... 1,20 m

- Hauteur d’eau à l’étiage : ............ 0,71 m

- Vitesse d’eau à l’étiage : ............. 0,95 m/s

Caractéristiques du canal (juxtaposé à la passe à poissons)

- Pente : ......................................... 2 %

- Largeur : ...................................... 0,70 m

- Débit : .......................................... 0,81 m3/s

- Hauteur d’eau : ........................... 0,30 m

- Vitesse : ....................................... 3,70 m/s

Fonctionnement des clapets

Les canaux seront équipés chacun d’un clapet permettant de réguler leur débit d’alimentation. Ces ouvrages sont utiles au bon fonctionnement de ces aménagements de dévalaison. En effet, ils permettent de réguler le débit d’alimentation et la vitesse de l’eau dans les canaux, puisque le niveau amont varie en fonction du débit du Lot (induit par la présence du seuil fixe).

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Ils fonctionneront de la façon suivante :

- Hauteur du clapet à l’étiage : ...... 0,20 m, ce qui correspond au socle d’ancrage

- Hauteur du clapet au module : ... 0,61 m

- Hauteur du clapet à Q35 : ........... 0,92 m

Dimensions du champ de grilles

- Largeur du champ de grilles : ...... 12,4 m

- Hauteur des grilles immergées : . 3,15 m

- Débit transité : ............................ 32 m3/s

- Distance entre barreaux : ............ 20 mm

- Inclinaison : ................................. 26°

- Va : ............................................... 0,82 m/s

- Vn : .............................................. 0,36 m/s

- Vt : ............................................... 0,74 m/s

- Vg : ............................................... 0,57 m/s

Dimensions des exutoires :

Les deux canaux de dévalaison seront équipés chacun de deux exutoires. Ils auront tous des dimensions identiques.

- Ve = 1,2 × Vt = .............................. 0,89 m/s

- Hauteur d’eau : ........................... 0,50 m

- Largeur exutoire amont : ............ 1,14 m

- Largeur exutoire aval : ................. 0,67 m

Ouvrage de dévalaison de l’usine projetée L’usine projetée sera équipée d’un seul canal de dévalaison. Il se rejettera dans une fosse qui garantira un matelas d’eau d’environ 70 cm pour la bonne réception des poissons. Cette fosse sera prolongée par un autre canal qui guidera le poisson vers le bief aval. Un matelas d’eau d’au minimum 1 m sera présent en sortie de cet ouvrage de dévalaison.

Caractéristiques du canal (au niveau des grilles)

- Pente : ......................................... 0,10 %

- Débit : .......................................... 1,50 m3/s

- Hauteur d’eau à l’étiage : ............ 0,90 m

- Vitesse d’eau à l’étiage : ............. 1 m/s

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Caractéristiques du canal (juxtaposé à la passe à poissons)

- Pente : ......................................... 1 %

- Largeur : ...................................... 1,40 m

- Débit : .......................................... 1,50 m3/s

- Hauteur d’eau : ........................... 0,32 m

- Vitesse : ....................................... 3,30 m/s

Fonctionnement des clapets

Un clapet sera mis en place en bout de canal afin de calibrer le débit et la vitesse dans le dispositif de dévalaison. Ils fonctionneront de la façon suivante :

- Hauteur du clapet à l’étiage : ...... 0,20 m ce qui correspond au socle d’ancrage

- Hauteur du clapet au module : ... 0,62 m

- Hauteur du clapet à Q35 : ........... 0,93 m

Dimensions du champ de grilles

- Largeur du champ de grille : ....... 9,30 m

- Hauteur de grilles immergées : ... 3,65 m

- Débit transité : ............................ 30 m3/s

- Distance entre barreaux : ............ 20 mm

- Inclinaison : ................................. 26°

- Va : ............................................... 0,88 m/s

- Vn : .............................................. 0,39 m/s

- Vt : ............................................... 0,79 m/s

- Vg : ............................................... 0,64 m/s

Dimensions des exutoires :

Le canal de dévalaison sera équipé de trois exutoires. Ils auront les dimensions suivantes :

- Ve = 1,2 × Vt = .................................. 0,95 m/s

- Hauteur d’eau : ............................... 0,50 m

- Largeur de l’exutoire amont : ......... 1,48 m

- Largeur de l’exutoire du milieu : ..... 1,05 m

- Largeur de l’exutoire aval : ............. 0,63 m

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4.5 - Chemin préférentiel pour les Loutres Au niveau des berges en rive droite du Lot, des passes à Loutre seront créées. Une sera créée dans le canal d’amenée et une dans le canal de fuite de l’aménagement hydroélectrique. La liaison entre les deux passes sera assurée par l’intermédiaire de haies.

4.6 - Raccordement au réseau EDF

Le projet d’usine hydroélectrique sera raccordé au poste source et donc au réseau électrique par l’intermédiaire d’une gaine souterraine passant par la parcelle 1205. Cette parcelle appartenant à la SAS du Moulin de Cessac, aucun accord de passage n’est à demander.

5. FONCTIONNEMENT DE L'INSTALLATION

L'installation fonctionne au "fil de l'eau" avec régulation du niveau amont. La centrale est asservie au niveau de la retenue normale de 104,12 m NGF. Ce niveau permet notamment le maintien permanent du débit réservé à l'aval de l'aménagement. Le fonctionnement au fil de l'eau permet de garantir le niveau constant du plan d'eau amont dans les limites de la capacité totale d'écoulement au travers des différents ouvrages. Le fonctionnement des turbines est asservi au niveau amont en fonction du débit disponible dans le cours d'eau au-delà du débit réservé. L'arrêt des groupes s'effectue dès que le débit est juste suffisant pour garantir le niveau amont et le débit réservé. En cas de crue, la centrale s’arrête quand le niveau d’eau en amont atteint la cote 105,60 m NGF, soit pour un débit de 550 m3/s.

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6. PRODUCTION DE L'AMENAGEMENT

La production actuelle de la centrale existante sur 6 dernières années est la suivante :

Année Production kWh

2005 3 169 600

2006 3 506 000

2007 3 484 400

2008 3 752 600

2009 3 446 800

2010 3 692 600

MOYENNE 3 508 667

Après l’ajout de la turbine supplémentaire, la production de l’aménagement a été estimée à partir des débits moyens journaliers relevés à la station de Cahors sur le Lot sur une période allant de 1974 à 2009. Le résultat du calcul informatique donne une estimation de la production moyenne inter-annuelle théorique de l’ordre de 5 300 000 kWh. Compte tenu des tarifs 2 prix d’EDF du contrat H07 en vigueur au 1er janvier 2012, cela représenterait une recette de l’ordre de 405 000 €. Les tarifs 2 prix d’EDF au 1er janvier 2012 sont les suivants :

ETE HIVER

5,387 cts € 10,20 cts €

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3 MEMOIRE TECHNIQUE - Lot