Travail de master 2011-2012

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Section de génie civil Travail de master 2011-2012 Laboratoire de constructions hydrauliques (LCH) Proposition de sujets REMARQUE : Tous les sujets qui concernent un ouvrage ou un aménagement sont en collaboration avec un bureau d'ingénieur. Les projets orientés sur la recherche (expérimentale ou numérique) sont en collaboration avec des doctorants du LCH. AMENAGEMENTS HYDROELECTRIQUES 1. Petite centrale hydroélectrique (aménagement au fil de l'eau) sur la Thur en Suisse.
  • préparation des données de bases pour le travail de master
  • familiarisation du modèle numérique
  • lac léman
  • galerie en charge dans la vallée de la rivière alkan
  • lac d'accumulation de l'hongrin
  • léman
  • réservoirs
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  • aménagement
  • aménagements
  • projet de master
Publié le : lundi 26 mars 2012
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Source : lch.epfl.ch
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Section de génie civil




Travail de master 2011-2012

Laboratoire de constructions hydrauliques (LCH)


Proposition de sujets

REMARQUE : Tous les sujets qui concernent un ouvrage ou un
aménagement sont en collaboration avec un bureau d’ingénieur.
Les projets orientés sur la recherche (expérimentale ou numérique)
sont en collaboration avec des doctorants du LCH.

AMENAGEMENTS HYDROELECTRIQUES


1. Petite centrale hydroélectrique (aménagement au fil de l’eau) sur la Thur en Suisse.
Renouvellement d’une centrale hydroélectrique existante, au fil de l’eau sur un canal, d'une
puissance installée de 1.8 MW. Etude des possibilités de renouvellement et
d'augmentation de la puissance en considérant des contraintes économiques et
environnementales. Conditions pour la certification de l’aménagement dans le cadre du
projet "Ökostrom/Green Electricity". Avant-projet de la solution retenue. Pré étude sur le
développement de la petite hydraulique en Suisse.
2. Renouvellement de la centrale au fil de l’eau à Aarau. La première centrale
hydroélectrique sur l’Aar à Aarau date de 1894, qui a été renouvelée en 1957. Une
deuxième centrale a été construite en 1912. La puissance installée des deux centrales est
de 16MW avec une production annuelle de 109GWh. Les centrales sont situées en ville
d’Aarau sur un canal de 2.1km environ qui crée un tronçon sur l’Aar avec un débit minimal
de 2.7km. Le projet de renouvellement devrait atteindre les objectifs suivants :
remplacement des machines et augmentation de l’efficacité ; construction d’une échelle à
poisson, revitalisation des forêts alluviales et assainissement du tronçon avec débit
minimal. Le projet devrait également être conçu en zone de détente en ville d’Aarau. Pré-
étude sur l’analyse du site (avec visites) et collection des données ainsi qu’une étude sur
les types d’échelles à poisson.
3. Extension du réseau d'adduction de l'aménagement hydroélectrique du lac de
Cancano en Italie. Captage de 5 cours d'eau et collecte dans une galerie d'amenée
souterraine de 17km de longueur. Recherche de solutions et optimisation hydraulique et
économique des 5 prises d'eau et de la galerie d'amenée. Avant-projet de la solution
retenue.
4. Augmentation de puissance de la centrale hydroélectrique haute chute de Premadio
3en Italie. Recherche de solutions pour l'augmentation du débit de 26 à 39 m /s: nouveau
puits blindé, adaptation de la chambre d'équilibre et de la galerie d'amenée souterraine,
restitution. Optimisation technique et économique en limitant les pertes d'exploitation.
Avant-projet de la solution retenue.
5. Rénovation d’un ancien barrage en rivière. Un barrage en rivière avec un débit de
3dimensionnement de 4 x 1750 m /s doit être rénové après 100 ans d’exploitation. Le projet
de master prévoit d’étudier des variantes de renouvellement y inclus l’équipement hydro-
mécanique (vannes) et d’établir un avant-projet avec planification des séquences de
travail. Pré-étude : Analyse du site et de la structure existante avec béton compacté sans
vibration. 2
6. Etude de rupture de barrages pour évaluation des conditions de sécurité de
l’aménagement et des dangers potentiels en aval. Etude d’aménagements de stockage
d’eau pour production de neige artificielle et d’ouvrages de sécurité, définition de scénarios
de rupture du point de vue opérationnel, formation de la brèche et calcul non-stationnaire
de la propagation de l’hydrogramme de crue dans la vallée aval. Etude hydraulique,
établissement de cartes d’inondation, analyse des dangers et du risque résiduel. Pré étude
sur les théories des ondes de rupture et logiciels existants.
7. Optimisation de la ressource en eau du bassin de Karun en Iran. Bien que l'Iran soit un
important producteur de pétrole, un très fort développement de la mise en valeur des
ressources en eau a été entrepris de longue date. Ainsi, dans le sud-ouest du pays, de
nombreux aménagements hydroélectriques ont été réalisés, sont en construction ou en
cours d'étude, en particulier, les aménagements le long des rivières Karun et Khersan. Le
but du travail de diplôme est d'étudier les possibilités d'optimiser la ressource en eau des
bassins de la Karun et de la Khersan, en tenant compte des aménagements existants et
des aménagements en cours de construction ainsi que des projets.
8. Assainissement d’un barrage voûte ou poids-voûte subissant un gonflement du
béton (réaction alkali-granulats). Ce sujet peut se traiter à partir du barrage de Serra
(Gondo) ou de Roggiasca (Pian Telessio), etc. Le concept d'assainissement innovateur
pour un barrage voûte consiste dans le sciage au fil diamanté et la reconstitution de l'effet
d'arc par injection du joint de sciage. Etude des variantes et avant-projet de
l’assainissement. La pre étude porte sur une analyse bibliographique sur les réactions
alkali-granulats dans le béton en général et dans les barrages en particulier. Collaboration
possible avec Prof. Brühwiler et Prof. Scrivener (ev. co-direction du travail de master).
9. Conceptions possibles de combinaisons entre les ouvrages de dérivation et de
vidange de fonds pour des digues à masque amont en béton. Pour une digue à
masque amont en béton de 30 m de hauteur et de 900 m de longueur un concept de
combinaison entre les ouvrages de dérivation et de vidange de fonds doit être étudié. Les
études de variantes portent surtout sur des solutions avec dérivations à travers la fondation
(culverts) excavé à ciel ouvert. Une attention particulière est à donner à l’emplacement de
la chambre des vannes et du revêtement de la galerie amont de la vidange du fond. Le
contact entre le masque amont et l’entrée de la dérivation resp. de la vidange de fond est à
analyser en détail du point de vue chemin de percolation préférentiel. Avant-projet du
barrage à remblai à masque amont en béton et étude détaillée de l’ouvrage de
combinaison. La pré étude porte sur une analyse bibliographique concernant l’état des
connaissances de la construction des digues à masque amont en béton.
10. Etude de faisabilité de la valorisation d'un barrage d'altitude en Suisse par un
aménagement de pompage-turbinage de grande puissance. Le développement du
marché de l'électricité offre de nouvelles possibilités de développement de nouveaux
projets de valorisation énergétique par pompage-turbinage. Le site proposé offre un
potentiel énergétique considérable, dans un contexte géologique et environnemental
délicat. L'étude de faisabilité doit défricher les différentes possibilités d'intégration des
ouvrages sans a priori, en considérant également les installations nécessaires à la
réalisation. L'analyse technique et économique sera complétée par un inventaire des
impacts potentiels et des solutions seront proposées pour minimiser ces impacts.
11. Aménagement hydroélectrique de Upper Yeywa en Myanmar (Birmanie). Le barrage
de Yeywa en Birmanie sur la rivière est actuellement en construction. A l’amont de ce
nouveau réservoir existe toujours un potentiel hydraulique de 150 MW environ par la
construction d’un barrage de 70 m environ. Etude de variantes (site, types de barrages et
centrales) ; optimisation de la variante retenue, élaboration d’un avant-projet.
Pré-étude sur le potentiel hydro-électrique en Birmanie et acquisition de données pour le
nouveau site.
3
12. Centrale de dotation pour un aménagement au fil de l’eau sur l’Aar. Selon la loi sur la
protection des eaux, une centrale existante sur l’Aar avec dérivation doit augmenter le
débit minimum d’ici à 2012. Pour limiter la perte d’énergie, une centrale de dotation est
prévue. Il s’agit d’étudier des variantes possibles de cette centrale en tenant compte des
contraintes de l’aménagement au fil de l’eau existant en tenant compte de la migration des
poissons. La variante optimale est ensuite approfondie avec un avant-projet. Pré-étude sur
la problématique de migration des poissons échelles à poissons etc.), les débits minimaux
ainsi que la préparation des données de bases pour le travail de master. Le projet se fait
en collaboration avec un bureau d’ingénieur. Pré-étude sur la législation en vigueur
concernant les débits minimaux, analyse des besoins et étude de variantes pour satisfaire
la législation sur un ouvrage concret.
13. Extension de l'aménagement hydroélectrique Handeck 2 au Canton de Berne. Dans le
cadre de programme d'investissement "KWO plus" il est prévu de valoriser le complexe
des aménagements de KWO (Forces Motrices de Oberhasli) par une extension de la
centrale Handeck 2 en construisant un nouveau système d'adduction d'eau ainsi qu’une
centrale souterraine pour les nouvelles machines. Le projet de master a comme objectif
d'établir un avant-projet de cette extension. Il s'agit tout d'abord d'étudier différentes
variantes de tracé pour la nouvelle galerie et le puits blindé avec les organes de fermeture
ainsi que l'emplacement optimal de la nouvelle centrale souterraine en tenant compte des
conditions géologiques et des possibilités d'accès. Une analyse économique permettra de
trouver la variante optimale qui sera ensuite approfondie dans un avant-projet en
dimensionnement le système d'adduction et les autres éléments hydrauliques comme la
chambre d'équilibre. Les connexions avec les ouvrages de la centrale existante sont un
problème particulier à résoudre. La pré étude portera sur l'analyse du système existant et
l'impact économique et énergétique de la nouvelle centrale.
14. Petite centrale hydroélectrique de Palanggenbach dans le Canton d’Uri. Sur le
Palanggenbach, une petite centrale hydroélectrique pourrait être aménagée avec un débit
3 3installé de 1 m /s avec une chute potentielle de 1 m /s. Le terrain étant très pentu,
l’adduction d’eau doit être réalisée entièrement en souterrain. Le projet de master consiste
à étudier des variantes de cet aménagement et de faire un avant-projet de la variante
choisie avec une analyse multicritères. La rentabilité du projet est à analyser avec les
possibilités de la subvention actuelle (KEV) pour les énergies renouvelables. Pré-étude :
Etude hydrologique-hydraulique du bassin versant ainsi que les possibilités de subvention.
Collection de données et de documentation du site.
15. Extension de l’aménagement hydroélectrique de Delise au Valais. L’aménagement
3 3existant capte l’eau (1m /s) sur le torrent de la Croix à 2055 m.s.m. (0.5 m /s). La liaison
entre ses deux prises d’eau consiste dans un tuyau en béton de 60 cm de diamètre. Puis
l’eau est transportée dans une galerie d’amenée à surface libre et ensuite turbine par une
conduite forcée. Le projet d’extension prévoit un renouvellement complet de
l’aménagement avec une nouvelle conduite forcée et une nouvelle centrale. Le projet de
master consiste à étudier des variantes d’extension et ensuite d’établir un avant-projet pour
la variante retenue. Pré-étude : Etude hydrologique-hydraulique du bassin versant avec
Routing System en tenant compte des évolutions climatiques à long terme. Collection de
données et documentation du site.
16. Aménagement hydroélectrique de Valsorey au Valais. La nouvelle centrale
hydroélectrique utilisera le potentiel à l’amont d’une prise d’eau existante qui amène l’eau
par une galerie dans la retenue des Toules. Avec des sites potentiels pour une nouvelle
prise d’eau en dessus de 2150 m.s.m. La centrale profitera d’une chute de 300 m environ.
La restitution se fait directement dans la galerie d’adduction vers les Toules. Le projet de
master consiste à étudier des variantes possibles et de faire un avant-projet pour la
variante retenue. Pré-étude : Etude hydrologique-hydraulique du bassin versant avec
Routing System en tenant compte des évolutions climatiques à long terme. Collection des
données et documentation du site.
4
17. Barrage de Kouhrang III en Iran. Le barrage de Kouhrang III est situé sur la rivière Birgan
situé à une distance de 120 km de Shahrekord dans la province de Chaharmahol Bakhtiari.
Le but du barrage Kouhrang III d’une hauteur d’env. 100 m est de transférer l’eau par une
longue galerie d’adduction vers la retenue existante de Zayande-Rood près de la ville de
Isfahan. Il s’agit d’assurer les besoins croissants d’eau suite au développement des zones
d’agriculture dans la région de Dasht-e-Isfahan. Le projet de master consiste à étudier des
variantes pour l’emplacement et le type du barrage en tenant compte de la galerie
d’amenée. Dans le cadre d’un avant-projet, les éléments de la variante retenue seront
dimensionnés en détails. Une attention particulière sera attribuée au problème
d’alluvionnement de la retenue en prévoyant des organes de purges appropriés. Pré-
étude : Utilisation et potentiel hydroélectrique en Iran. Chances et problèmes pour le futur
développement. Collection des données et documentation du site.
18. Aménagement hydroélectrique et barrage de Rudbar Lorestan en Iran. Dans la chaîne
de montagne de Zagros sur la rivière Rudbar, un site existe pour construire un barrage de
3200 m environ pour créer une retenue de 300 Mio m environ. En guidant l’eau par une
galerie en charge dans la vallée de la rivière Alkan, une chute de 450 m peut être exploitée
dans une centrale avec une puissance de 500 MW environ. Le projet de master vise à
comparer différentes variantes de cet aménagement et ensuite de faire une avant-projet de
la variante retenue. L’alluvionnement de la retenue est à traiter dans une étude particulière.
Pré-étude : Collection des données de base et étude du potentiel hydraulique dans la
région de Zagros.
19. Changements climatiques et nouvelles opportunités de production hydroélectrique.
Définition de scénarios hydrologiques à long terme sur des bassins versants glaciaires,
implantation de nouveaux ouvrages hydroélectriques et analyse de faisabilité. Appui au
projet NewLakes. Modélisation hydrologique, design sommaire d’ouvrages. Des scénarios
climatiques réalistes partent du principe que les glaciers des Alpes disparaîtront au cours
èmedu 21 siècle. En haute montagne, les glaciers se retirent déjà très vite aujourd’hui. Cela
a pour conséquence la naissance de nombreux nouveaux lacs qui peuvent se révéler très
attractifs pour la production d’énergie hydroélectrique et intéressants pour la protection
contre les crues. Le projet de master vise à étudier le potentiel hydroélectrique de ces
nouveaux lacs par une analyse des variantes de faisabilité de nouveaux barrages et
aménagements hydroélectriques dans une des régions suivantes à choix : Val de Bagnes
– Mauvoisin ; Zermatt – Grande Dixence ; Rhone – Oberwald ; Gauli – Grindelwald ; Trift –
Innertkirchen. Après une analyse hydrologique avec des scénarios à long terme, l’étude
des variantes pour une de ces régions, un avant-projet de l’aménagement hydroélectrique
sera établi. Pré-étude : Documentation de la région (visites sur site) et analyse
hydrologique du bassin versant en tenant compte des scénarios de changement
climatique.
20. Analyse comparative des mini-centrales hydroélectriques au Burundi. Dans le cadre
d’une étude de potentiel hydroélectrique au Burundi, 10 sites d’implantation de mini-
centrale ont été identifiés. Le projet de master a comme objectif d’intensifier les 4 sites les
plus intéressants et de les étudier plus en détail dans le cadre d’une étude de faisabilité.
Ensuite pour les meilleurs sites un avant-projet doit être établi. Pré-étude : Collection des
données de base et premières évaluations des sites à l’aide des outils informatiques
RetSCREEN et POPEYHE.
21. Aménagement de pompage-turbinage Grimsel 3. Un nouvel aménagement de
pompage-turbinage peut-être installé entre les retenues existantes de Oberdarsee et
Räterichsbodensee. Le projet de master comprend une analyse des variantes et
l’établissement d’un avant-projet. Les prises d’eau seront étudiées en détails concernant
les aspects de la réalisation sous contrainte de l’exploitation actuelle des deux retenues.
Les de l’alluvionnement ainsi que les dynamiques des deux retenues seront
étudiés avec une modélisation numérique. Pré-étude : Familiarisation avec le modèle
numérique et établissement du modèle des deux lacs. Documentation du site. 5
22. Augmentation de la puissance de l’aménagement pompage-turbinage de Hongrin-
Léman; modélisation physique et numérique. L'aménagement hydroélectrique de
pompage-turbinage de Hongrin-Léman a été mis en service en 1971. Cet aménagement de
pompage-turbinage est constitué principalement du lac d’accumulation de l’Hongrin, d'une
3capacité utile de 52 hm situé à 1’250 m d’altitude environ, d'une galerie d'amenée
d'environ 8 km de long, d'une cheminée d'équilibre, d'une conduite forcée de 1.2 km de
long et de la centrale souterraine de Veytaux 1 située au niveau de la restitution constituée
par le lac Léman à 372 m d’altitude. La centrale de Veytaux 1 est équipée de quatre
groupes de pompage-turbinage de puissance unitaire 60 MW pour une puissance totale
installée de 240 MW. Le propriétaire de l’aménagement a décidé d’augmenter la puissance
de l’aménagement hydroélectrique existant en réalisant une nouvelle centrale souterraine
de 240 MW, nommée Veytaux 2, avec deux groupes de pompage-turbinage de 120 MW,
ainsi qu'une extension possible par une centrale de pompage Veytaux 3. L'étude sur
modèle physique et numérique vise à vérifier, valider et, le cas échéant, à proposer de
redimensionner le circuit hydraulique aval de la centrale existante et nouvelle.
23. Aménagement de pompage-turbinage Lago Bianco dans le Canton des Grisons. Un
nouvel aménagement de pompage-turbinage peut-être installé entre la retenue existante
de Lago Bianco et le lac naturel de Poschivao. Le projet de master comprend une analyse
des variantes et l’établissement d’un avant-projet d'une variante choisie et optimisée. Le
système d'adduction d'eau sera étudié en détails concernant les aspects de la réalisation
sous contrainte de la situation géologique et topographique. Les aspects de la dynamique
du lac naturel de Poschiavo seront étudiés avec une modélisation numérique. Pré-étude :
Familiarisation avec le modèle numérique et établissement du modèle du lac de
Poschiavo. Documentation du site du projet avec visite sur terrain.


OUVRAGES OU PROBLEMES PARTICULIERS

24. Lac Léman : Analyse du risque des vagues de vent et de bise lors d’événements
majeurs. Il s’agit en premier lieu de procéder à une analyse statistique des différents
secteurs de vent (vent et bise) sur le Léman en se basant sur plusieurs stations
météorologiques clés. L’analyse sera réalisée en utilisant un logiciel adapté ou en
construisant des applications sur MATLAB (quelques procédures ont déjà été créées). Les
résultats de bise seront utilisés par la suite pour générer des vagues dans le logiciel
MIKE21. L’analyse de risque se concentrera sur le petit lac (rade de Genève) sur la base
de simulations des vagues et des courants littoraux. La pré-étude établira l’état des
connaissances dans le domaine des vagues de vent.
25. Revanche nécessaire dans les projets de correction / revitalisation des cours d'eau.
En Suisse plusieurs critères sont appliqués pour définir la revanche nécessaire dans le
cadre des corrections et revitalisation des cours d'eau qui sont souvent contradictoires. Le
travail de master devra définir une méthodologie pour la détermination des revanches
nécessaires pour des endiguements et des passages sous ponts en considérant les
aspects hydrauliques, de risques et de conditions locales. Pour des cas typiques, une
étude expérimentale sera menée en laboratoire dans le but d'obtenir des critères
généralement applicables pour la définition des revanches nécessaires. Pré-étude : Etude
bibliographique sur les bases théoriques et méthodes existantes.
26. Gestion prévisionnelle des apports de l’aménagement de Moiry. L’aménagement
hydroélectrique de Moiry fonctionne sur le principe de la retenue saisonnière des eaux
provenant de la fonte de neige. Développer un mode de gestion optimisé de l'exploitation,
par une modélisation numérique continue à base physique, permettant de gérer les apports
et le stock de neige en particulier. 6
27. Etude de l'alluvionnement du Réservoir de Dez (Iran) et proposition de solution à
long terme. Le réservoir d'une longueur de 55 km à l'Ouest de l'Iran est formé par le
barrage voûte de Dez d'une hauteur de 203 m. Les eaux stockées servent à l'irrigation et à
la production hydroélectrique grâce à une usine de 520 MW au pied du barrage. Depuis sa
3création en 1963, le réservoir a perdu environ 20% du volume initial de 3'315 Mio m
essentiellement dans la partie basse du réservoir proche du barrage. Les apports de
sédiments sont amenés essentiellement par courants de turbidité. L'étude porte sur la
simulation 1D-3D des courants de turbidité permettant de valider le phénomène observé et
créer de scénarios d'apport proche du barrage. La réhabilitation du barrage prévoit en
outre l'implantation de vidanges de fond afin de pouvoir faire transiter les sédiments.
28. Mesure non intrusive de vitesses faibles par Ultrason à effet Doppler avec traceur.
Etude théorique des caractéristiques physiques des ultrasons dans l'eau, possibilité de
réflexion, analyse de l'écho. Mise en place, test et calibrage d’un système de traceurs
(seeding) non polluant pour la mesure par ultrason à effet Doppler de vitesses faibles ou
sans écoulement avec mouvement du transducteur.
29. Approche système pour l’application du procédé SODIS au Rio Grande do Norte
ère(Brésil). Le procédé SODIS a été publié la 1 fois dans un feuillet de l’UNICEF en 1984,
puis mis au point après de nombreuses expériences et essais par le département
SANDEC de l’EAWAG à Dübendorf. Ce procédé consiste en bref à exposer des bouteilles
PET remplies d’eau insalubre pour obtenir après 6 heures d’exposition au soleil une eau
désinfectée et propre à la consommation. Selon le Millenium Institute (MI), la
conceptualisation de politiques de développement efficaces exige la compréhension des
systèmes complexes et interactifs que sont les systèmes sociaux, économiques et
environnementaux. Les techniques modernes de modélisation et de simulation telles que la
dynamique des systèmes offrent une plateforme idéale sur laquelle des théories et les
approches existantes peuvent être intégrées dans un cadre multidisciplinaire simple pour la
conception et la prise de décision politique. L’institut de Millenium et l’Université de Bergen,
établissements de recherches dans le domaine, offrent des possibilités d’apprendre cette
discipline complexe avec le modèle T21 (distribué en open source). Dans le cadre d’un
travail de master de 17 semaines, nous proposons d’appliquer le modèle T21 pour simuler
la propagation du procédé SODIS (but : atteindre 0.4-0.6 mios de personnes sur 6 ans
dans l’Etat du Rio Grande do Norte) pour donner ainsi une nouvelle impulsion au
développement de cet Etat (par analogie cette approche pourra être étendue aux 3 Etats
voisins du Nordeste (Pernambuco, Paraiba et Ceara). La pré-étude consistera à se
familiariser avec l’utilisation du modèle T21 en recueillant les manuscrits de formation
propagés par le Millenium Institute.
30. Essais des coups de bélier sur modèle physique réduit. Dans le cadre d’un projet de
recherche sur le dimensionnement des puits blindés, des essais physiques sur modèle
réduit sont prévus au Laboratoire des Machines Hydrauliques (LMH-EPFL) à Lausanne.
Ces essais porteront sur une conduite de base en acier (L=6m, DN=150mm) avec mesures
des pressions dynamiques, signaux acoustiques et vibrations de la paroi de la conduite.
Par un remplacement systématique de quelques tronçons de la conduite par d’autre
matériau (Aluminium, PVC, …), nous estimons pouvoir lier le changement de l’élasticité
(valeur et position) à celui des signaux détectés.
Pré-étude : étude bibliographique et préparation du programme des essais. 7
31. Etude d’un port flottant. Les places d’amarrage des bateaux manquent cruellement sur le
Léman. Dans les années 90, une étude est née de construire sur le Léman un port flottant
pour petite batellerie ancré au large. Malheureusement, une étude de faisabilité manque
toujours même si l’intérêt est indiscutable. Le concept de l’ouvrage réside dans les points
suivants :
 Caissons flottants assemblés sur le site en une forme circulaire et caisson central
 Structure supportant l’écran vertical profond de protection contre la houle
 Raidisseurs rayonnants ; utilisés aussi pour l’amarrage des bateaux
 Mouillage au moyen de chaînes et de corps-morts
 Possibilité de réaliser des cabines dans les caissons flottants
Le travail de master a pour but : études de variantes de structures métalliques ou de béton,
analyse de stabilité, essais sur modèle physique, analyses statiques et dynamiques du pont
flottant, avant-projet, analyse de rentabilité. Pré-étude sur prédimensionnement et
préparation d’une maquette pour les essais sur modèle physique (bassin à houle). Ce projet
de master peut être réalisé comme projet interdisciplinaire avec deux à trois étudiants avec
spécialisation en hydraulique, structures en béton et/ou structures métalliques. Les aspects
d’intégration architecturale sont également importants ainsi que les aspects économiques
(collaboration entre LCH, ICOM et IS-BETON).
32. Méthodes d’observation et de prévision de l’alluvionnement des retenues des
aménagements pompage turbinage (Monitoring and Prediction Methods for
sedimentation in pumped storage plants). Pour mieux comprendre l’influence des cycles
pompage-turbinage sur la sédimentation des réservoirs, un modèle physique est en train
d’être établi au LCH dans le contexte d’une thèse. Un modèle numérique, permettant de
comparer et confirmer les résultats obtenus doit être élaboré. L’influence de la forme des
prises d’eau sur les écoulements et la turbidité dans le bassin sera étudiée. Etude
théorique sur les écoulements d’approche devant des prises d’eau en lac et les
phénomènes de jets sortants de ces mêmes ouvrages. Simulation numérique du modèle
physique, avec recommandations et établissement des configurations à tester dans des
essais en laboratoire. Application au lac de Grimsel (aménagement de pompage-turbinage
Grimsel II). Pré-étude sur l’état de connaissance dans le domaine des phénomènes
sédimentaires et de turbidité dans les réservoirs. Intérêt du sujet dans le cas de
l’aménagement de Grimsel II.
33. Utilisation de bulles pour limiter l’érosion autour des piles de pont – Mesures en
laboratoire et étude d’application. L’érosion locale au pied des constructions comme les
piles de pont peut entraîner le déshabillage et le déchaussement de la structure. Ce
phénomène peut conduire à des accidents graves (effondrement du pont de Tours en
1978, France). Une solution à ce problème serait d’utiliser un écran de bulles pour protéger
la structure des vitesses responsables de l’érosion. Par rapport à des dispositifs «lourds»,
les bulles ont l’avantage d’être maîtrisables, réversibles et écologiques (oxygénation). Le
travail de Master sera consacré à des essais expérimentaux sur une maquette d’une pile
de pont et à une étude d’application sur un cas réel.
34. Problématique de l’alluvionnement de la retenue de Gigerwald par les courants de
turbidité. Dans la retenue de Gigerwald, les courants de turbidité menacent le bon
fonctionnement de la prise d’eau et de la vidange de fond. Dans le cadre du projet de
master, différentes mesures techniques doivent être étudiées qui permettent de stopper les
courants de turbidité à l’amont du barrage par exemple avec des obstacles ou des écrans
de géotextiles. Il s’agit d’analyser des mesures possibles avec des simulations numériques
3D. Les modèles numériques ont été développés dans le cadre des projets de recherche.
Finalement une comparaison avec une analyse économique permet d’identifier la variante
optimale. La variante optimale est ensuite approfondie avec un avant-projet. Pré-étude sur
l’utilisation et familiarisation du modèle numérique ainsi que la préparation des données de
bases pour le travail de master. Le projet se fait en collaboration avec un bureau
d’ingénieur. 8
35. Analysis of air concentration fields at chute aerators. Chute aerators are applied on
large spillways to avoid cavitation damages. In recent years, an extensive research project
was conducted to analyse the aerator’s air entrainment mechanism and the related
streamwise concentration field. The effect of hydraulic and geometrical parameters was
systematically investigated to provide design criteria to engineers. In the context of this
research project, a substantial data set was collected using a physical model, which is not
completely analysed yet. The student will process exiting data files, extract relevant
parameters and illustrate them. Finally, a general air concentration profile function of the
near flow flied at chute aerators should result, giving the latter dependent of all relevant
parameters.
36. Investigation of hydraulic characteristics of diaphragm in surge shafts. Surge shafts
are part of every penstock, avoiding excessive pressure peaks generated by water hammer
with the potential to destroy the machines or tunnels. The surge shaft converts these fast
pressure oscillations into much slower and lower pressure fluctuations. To be effective,
surge shaft require a specific water volume, which may lead to large structures. To reduce
this volume, throttles or diaphragm are applied, damping the maxim up- and downsurge.
Many of these diaphragms are presently in operation, but no systematic investigation of
their hydraulic features, especially their losses, was so far conducted. The master thesis
provides these bases. First, a literature search of applied systems is conducted, including
so far conducted projects of LCH. Then, typical diaphragms are tested on a hydraulic
model, completing the indications found in literature. This thesis may be considered as a
basic research project.
37. Etude sur modèle physique – Analyse des ondes de diffusion dans le canal de fuite
de l'aménagement de pompage-turbinage de l'Hongrin. Lorsque la demande d’énergie
est faible, la centrale de Veytaux pompe l’eau du Lac Léman vers le réservoir de l’Hongrin,
où elle est temporairement stockée, afin d’être turbinée plus tard pour produire de
l'électricité lorsque la demande est forte. En créant une nouvelle centrale Veytaux 2, les
Forces Motrices Hongrin-Léman SA entendent doubler la puissance de l’installation
existante en passant de 240 à 480 MW. Pour étudier le comportement du circuit
hydraulique aval à l’aide d’un modèle physique, les deux centrales de Veytaux ont été
reproduites à l’échelle 1:30 au laboratoire. Les études menées montrent la difficulté de
définition des hauteurs d’ondes et de leurs réflexions dans le canal de fuite en régime
transitoire. Le projet master consiste en une série d’essais sur modèle physique suivie d’un
traitement scientifique des résultats. Le but est une publication dans une revue technique
ou scientifique. La pré-étude correspond à une recherche bibliographique et aux premiers
essais sur modèle physique.
38. Ski jump generated jets. Ski jumps as applied in hydraulic structures are a main element
to dissipate energy from high-head dams for relatively large unit discharges. Although ski
jumps were incorporated in many hydraulic schemes over the past decades, relatively few
works on their basic hydraulic features are available. Most observations are site-specific,
so that the design guidelines of ski jumps are currently incomplete. The Master thesis thus
includes model tests at the Laboratory of Hydraulics of ETH Zurich on several set-ups of
ski jumps, thereby systematically varying the relevant parameters, and a comprehensive
data analysis at EPFL. The focus will be on the jet trajectories and on the air transport. Due
to the large set of parameter to be varied, two Master theses are proposed, one after the
other. The student(s) will spend several weeks in Zurich for data collection.

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AMENAGEMENTS DE COURS D'EAU ET PROTECTION CONTRE LES CRUES

39. Revitalisation de la rivière Urbach dans le canton de Berne. La rivière Urbach est dans
un état assez naturel mais quelques endiguements limitent sa dynamique. Dans le cadre
du projet de master il s’agit d’étudier les conséquences écologiques ainsi qu’hydrauliques
(formation des tresses) de l’enlèvement successif de ces endiguements longitudinaux. La
dynamique des inondations sera étudiée par une analyse de modélisation 2D (Basement)
dans le but d’établir des cartes d’inondations comme outil de décision et de discussion
avec les riverains. Le potentiel écologique des différentes variantes de revitalisation sera
étudié en collaboration avec l’EAWAG. Pré-étude : Modélisation d’un tronçon limité de
l’Urbach avec Basement Controle et HEC-RAS) pour se familiariser avec les outils
informatiques. Documentation du site et acquisition des données topographiques et
écologiques.
40. Etude morphologique d’une confluence. Dans le cadre de la troisième correction du
Rhône, plusieurs confluences entre le Rhône et les cours d’eau latéraux seront
réaménagés dans un objectif de renaturation. Une étude expérimentale systématique sur
modèle hydraulique permettra d’examiner l’intérêt de la solution proposée et de l’optimiser.
L’objectif est d’enrichir les connaissances relatives au développement morphologique
disponible des confluences en fonction de l’espace. Les résultats attendus visent à établir
des recommandations pratiques pour les projets de renaturation des confluences dans le
contexte de rétablissement de la connectivité des systèmes fluviaux. La pré étude sera
consacrée à une revue de littérature sur le sujet et à la construction du modèle.
41. Analyse du risque résiduel pour le Rhin alpin. Le Rhin alpin à l’amont du lac de
3Constance a actuellement une capacité de 3100 m /s tandis que la crue extrême est
3estimée à 6000 m /s. La hauteur actuelle des disques est de 10m. Le travail proposé
consiste dans l’établissement des cartes d’inondation avec une modélisation numérique
2D, une étude des mesures possibles (actives et passives) pour la protection contre les
crues, comparaison des variantes et élaboration d’un avant-projet. Pre-étude sur l’histoire
des corrections du Rhin alpin ; préparation du sujet par une analyse du site et collection
des données.
42. Influence d’un terrain de golf à Andermatt sur la rétention des crues. Un grand
complexe touristique avec un terrain de golf est prévu à Andermatt dans la plaine
d’inondation de la Reuss. Par l’aménagement du golf, la capacité de la plaine ne doit pas
être diminuée mais devrait plutôt être améliorée. Le travail consiste à étudier l’influence du
terrain de golf sur la rétention des crues dans la plaine par une modélisation numérique
des cartes d’inondation et de proposer des mesures constructives pour l’augmentation de
la rétention. Etude des variantes et comparaison ; élaboration d’un avant-projet. Pré-étude
sur l’histoire des corrections de la Reuss à Andermatt ; analyse du site et collection des
données.
43. Gestion sédimentaire sur des aménagements en série. Dans le but de rétablir la valeur
éco-morphologique des cours d’eau, les projets d’aménagement font de plus en plus
souvent recours aux élargissements de section. Ceux-ci ont une influence significative sur
le nouveau profil en long et imposent le développement d’une stratégie de gestion des
sédimentaire pour atteindre rapidement le nouvel état d’équilibre. Le travail proposé
consiste en une étude stratégique sur la manière optimale permettant d’atteindre le nouvel
état d’équilibre dans le cas particulier du Rhône en amont du Léman. Pré-étude sur la
modélisation numérique non stationnaire du transport solide, appliquée à des cas
théoriques représentatifs. 10
44. Rétention intelligente des crues. La réalisation des bassins de rétention des crues est
très souvent une solution efficiente dans des zones urbanisées hors des régions alpines.
Très souvent, deux bassins de rétention doivent être réalisés dans le bassin versant. Le
volume limité de ces bassins nécessite une gestion intelligente des crues dans le bassin
versant par des outils de précision, rétention naturelle, inondations forcées, etc. Le projet
de master vise pour un cas concret d’étudier une telle rétention intelligente. Pré-étude :
Analyse sur le fonctionnement et expérience avec des bassins de rétention dans des
zones urbanisées. Documentation du site et analyse préliminaire hydrologique-hydraulique.
45. Faisabilité d'un canal navigable entre le lac de Neuchâtel et le Léman. Dans les
années 50, le projet du canal Transhelvetica entre le lac Léman et le Rhin a été établi. Le
projet de master devra revoir la faisabilité d'une liaison entre le lac de Neuchâtel et le lac
Léman en analysant des projets à buts multiples et en considérant la navigation (de
plaisance surtout), la protection contre les crues, la production d'énergie et la création de
biotopes. Comparaison de différentes variantes techniquement faisables en considérant les
aspects économiques et environnementaux. Etude sur le potentiel du transport des
marchandises légères avec comparaison entre le transport sur route ou par rail. Avant-
projet. Pré-étude: analyse du projet des années 50; potentiel du transport par voie fluviale
en Europe et en Suisse. Ce travail de master peut être réalisé en collaboration avec
LAVOC.
46. Transport solide dans les rivières à forte pente. Au moyen d’essais au laboratoire, il est
demandé d’identifier l’impact qu’ont des gros blocs relativement immobiles sur le charriage
dans les rivières à forte pente, pour plusieurs pentes, débits, distances entre blocs et
diamètres des blocs. Le travail de l’étudiant se développera parallèlement sur deux axes.
D’un côté, l’étudiant devra procéder à quelques recherches bibliographiques afin de bien
comprendre les phénomènes en jeu. De l’autre côté, des essais au laboratoire, avec
l’analyse des données, seront effectués déjà dès la pré-étude et tout au long du projet de
master. Pendant le projet de master, le temps permettant, l’étudiant préparera les profils
nécessaires à la construction d’un modèle à échelle réduite d’une rivière de montagne.
Cela permettra d’analyser la correspondance des résultats entre des configurations
simplifiées testées sur un canal forte pente et la topographie d’un cours d’eau réel.
47. Simulation bidimensionnelle avec transport solide de l’aménagement de la Vièze. Le
concept de protection et de renaturation de la Vièze à Monthey prévoit un élargissement de
la Vièze en amont de son embouchure dans le Rhône. Dans les différentes étapes de
projet, qui sont notamment l’étude de variantes, l’avant-projet et le projet de mise à
l’enquête, les calculs se sont essentiellement basés sur des approches unidimensionnelles
et des formules empiriques. Dans un élargissement, l’écoulement peut devenir
bidimensionnel et avoir une influence sur les phénomènes d’alluvionnement et d’érosion.
Dans ce contexte, le travail de master propose de compléter les travaux par une étude
bidimensionnelle avec transport solide. Pré-étude : Collection des donnes de base sur site
et sujet à définir.
48. L’aménagement de Rossinière (lac du Vernex, groupe e, pays d’EnHaut, canton de
Vaud) présente un taux d’ensablement très important. A court terme, la retenue aura
perdu la totalité de son volume utile. L’aménagement ne pourra ainsi plus être utilisé pour
la production d’énergie de pointe. Par ailleurs, un risque important de croissance végétal
(roselière) pourrait venir contraindre des modifications ultérieures. Pour résoudre ce
problème, le groupe e recherche des solutions alternatives. A ce jour, trois groupes de
solutions ont été envisagés, soit le désensablement du lac, des rétention à l’amont, et
l’évacuation des sédiments à l’aval. Ce travail de master se focalise sur le lac lui-même. Il
s’agit d’établir un nouveau concept d’aménagement et de gestion du lac, en particulier
d’étudier le transit des sédiments à travers le lac en l’état actuel et après aménagement du
fond, de proposer des aménagements des rives en relation avec l’aménagement du fond et
la socio-économie environnante, de concevoir un plan de gestion qui soit compatible avec
la production électrique et l’évacuation des sédiments. Pré-étude : collection des données
de base sur site et étude bibliographique sur la problématique de l’alluvionnement des
retenues.
49. Développement d’un indice hydro-morphologique de diversité sur la Singine.
Modélisation numérique détaillée 2D (avec le logiciel BASEMENT) de 5 différentes

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