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Le barrage d'Allement

Barrage d' Allement : EDF a ouvert les vannes aux visiteurs.

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Au sommaire du dossier : présentation générale, le parc hydraulique de l' Ain, l' Ain et ses crues, la visite d' Allement, l' album photos commenté.


 

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Ce week end des 17 et 18 septembre 2011, EDF organisait ses journées de l' électricité. L 'occasion était donnée de permettre à des milliers de personnes après inscription de pouvoir visiter les centrales nucléaires du territoire mais pas uniquement cela. En effet, EDF a également ouvert ses portes à quelques unes des centrales hydroélectriques dont il a l' exploitation A titre exceptionnel, celle d' Allement sur la rivière d' Ain qui fêtait au passage ses 50 années d' existence était visitable. On dit à titre exceptionnel car les visites des barrages ne sont plus autorisées, plan Vigipirate oblige. Par le passé, on pouvait ainsi découvrir l' imposant barrage de Vouglans. Météo01 dont le siège n' est situé qu' à une douzaine de km, a profité de visiter cet ouvrage, un ouvrage qui parait neuf car les. peintures intérieures ont été refaites ( lire plus loin cette visite).



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La vallée de l' Ain et ses aménagements hydrauliques

La vallée de l' Ain qui s' étend de Pont d' Ain jusqu' au sud du Jura offre pas moins de 6 aménagements hydroélectriques majeurs sur la rivière d' Ain auquels il faut ajouter 7 autres édifices moins conséquents sur des cours d' eaux annexes.
La rivière d' Ain nait au coeur du Jura près de Nozeroy. Elle traverse le plateau de Champagnole, s' encaisse enuiste dans des gorges de 90 km de long, rencontre ses 2 principaux affluents que sont la Bienne et l' Oignin ( le Suran plus loin) avant de se jeter dans le Rhône à 20 km de Lyon. Si les apports en eau de la rivière d' Ain sont abondants, ils restent tout de même irréguliers : des crues courtes et soudaines succèdent à de profonds étiages ( les périodes de basses eaux, entre juin et septembre en général). La création du réservoir d' accumulation d' accumulation du barrage de Vouglans pour la production d' électricité a permis une certaine régulation de la rivière ( voir plus loin). Avec une longueur de plus de 30 km, une largeur de  300 à 800 m et une capacité de 600 millions de m3, le barrage de Vouglans est la 3e plus grande retenue d' eau de France après celle de Serre-Ponçon.

Associé aux ouvrages hydroélectriques en aval, il permet de mettre à la disposition du réseau électrique national plus de 400 000 kW en moins de 5 minutes, soit 1,5 fois la puissance nécessaire à l' alimentation électrique domestique du département du Jura en hiver.

Comme le rappelaient les guides lors de la visite d' Allement, les barrages ne sont pas des blocs rigides. Ils  vivent en s' adaptant aux variations de la température ou de la hauteur d' eau présente dans dans la retenue. C' est pourquoi ils font l' objet d 'une surveillance complète de tous les instants. Au quotidien, ce ne sont pas moins de 50 ingénieurs et techniciens qui veillent au bon fonctionnement des aménagements de la vallée de l' Ain. Il faut savoir que rien qu' à Vouglans, plus d 'un millier de capteurs mesurent en temps réel les déplacements, les débits et les pressions subis par le barrage. Parallèlement, les équipes en charge de la maintenance effectuent un entretien régulier des installations, garantissant ainsi leur bon fonctionnement.
Les barrages sont équipés de vannes qui permettent d' évacuer les crues. A Vouglans, l' eau qui s' écoule depuis la crête du barrage se déverse 100 m plus bas dans un bassin d' amortissement en aval, conçu pour dissiper l' énergie correspondante grâce à un fond en béton armé ancré dans le rocher.
Le barrage le plus ancien sur l' Ain est celui de Cize Bolozon, déjà âgé de 80 ans; sa mise en service remontant en 1931. Le dernier en date : Coiselet en 1970.



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Fiche technique des 6 barrages sur l' Ain :


Cize-Bolozon : Mise en service en 1931; 2 turbines "Hélices" et 1 turbine "Kaplan". Puissance maximum : 23 MW, débit maximal : 190 m3/sec, volume utile de la retenue : 3,3 millions de m3.


Moux-Charmines : Mise en service en 1950; 2 turbines "Francis". Puissance maximum : 26 MW, débit maximal : 34 m3/sec, volume utile de la retenue : 4,4 millions de m3.


Allement : Mise en service en 1961; 2 turbines "Kaplan" et 1 groupe de restitution " Kaplan" ( pour délivrer le débit réservé ). Puissance maximum : 32 MW, débit maximal : 220 m3/sec, volume utile de la retenue : 2 millions de m3.


Vouglans : Mise en service en 1968; 3 turbines "Francis" et 1 groupe turbo-pompe. Puissance maximum : 285 MW, débit maximal : 323 m3/sec, volume utile de la retenue : 420 millions de m3.


Saut Mortier : Mise en service en 1968; 2 turbines "Kaplan". Puissance maximum : 44 MW, débit maximal : 220 m3/sec, volume utile de la retenue : 1,3 millions de m3.


Coiselet : Mise en service en 1970; 2 turbines "Kaplan" . Puissance maximum : 41 MW, débit maximal : 240 m3/sec, volume utile de la retenue : 3,7 millions de m3.



Turbine Francis


 

Une turbine Francis est une turbine hydraulique de type à réaction. Elle est adaptée pour des hauteurs de chute moyennes (entre 20 et 350 mètres), pour des puissances et débits moyens (de quelques kilowatts à plusieurs centaines de mégawatts avec des débits jusqu'à 30 000 l/s).
Ce système, proposé par le français Jean-Victor Poncelet à la fin des années 1820, fut breveté par le nord-américain Samuel B. Howd en 1838 et popularisé par James Bichens Francis. Dans les années 1860, cette turbine commença à supplanter la roue hydraulique.Une papeterie de Chappes (Aube) fut équipée d'une turbine Francis de type "Singrun" de 1918 à 2004.

Autre exemple d'utilisation de cette turbine, sur la centrale des vernes à Livet-et-Gavet, aujourd'hui classée monument historique.

C'est d'ailleurs la turbine la plus utilisée d'Hydro-Québec.

La plus puissante de France se trouve à la centrale du Pouget : Turbine Francis de 286 MW accouplée un alternateur de 275 MVA, sous 444 m de chute.

Diamètre de la roue : entre quelques décimètres et environ 10 mètres.
Vitesse de rotation : entre 70 et 1000 tr/min.
Rendement énergétique : entre 80% et 95%.

 

 

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Le fonctionnement d' une centrale hydroélectrique :


Le principe est simple en fait et repose sur la force de gravité. Il s' agit de transformer l' énergie potentielle de l' eau retenue dans des réservoirs en énergie mécanique au moyen d ' une turbine puis de convertir cette énergie mécanique en électricité grâce à un alternateur. Le barrage permet d' accumuler de l' eau en quantité en formant un lac. Lorsque les vannes sont ovuertes, l' eau s' engage dans une conduite ou un chenal qui va la canliser vers la centrale. L' eau entraine la rotation de la turbine qui entrainera à son tour l' alternateur produisant le courant électrique. Celuic-i est redressé par un transformateur avant d' être acheminé par les lignes à haute tension. A la sortie de l' usine, l' eau rejoint la rivière par le canal de fuite. Les stocks d' eau retenus par les barrages servent à produire de l' électricité rapidement et au meilleur prix. De plus, cette source d' énergie non polluante et renouvelée sans cesse assure à la France pas moins de 10 % de la production nationale.


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Une grande diversité de centrales.


Il existe une grande diversité de centrales hydrauliques suivant bien évidemment la configuration du cours d' eau mais aussi du relief emprunté, de la hauteur de la chute d' eau. On trouve ainsi des sites de montagne avec un dénivelé important  comme la centrale du Portillon dans les Pyrénées (1420 m de chute dans une conduite forcée) mais dont les débits sont faibbles ; des centrales de moyennes chutes avec un débit plus fort; des usines au fil de l' eau avec un dénivelé faible (10-15 m) mais un débit très important comme sur les grands cours d' eau (Rhône, Durance, Isère, Durance...), des stations de transfert d' énergie par pompage, turbinant vers l' aval aux heures de forte consommation  et pompant l' eau vers l' amont aux heures creuses; usine marémotrice comme celle de la Rance en Ille et Vilaine, turbinant le flux des marées. Selon la nature di barrage ( barrage-voûte, poids, contrefort, en enrochement, ou en terre, mobile...) : haute, moyenne ou basse chute, on utilise respectivement 3 types principaux de turbines : Pelton, Francis et Kaplan. Sachez enfin que la puissance (KW ou MW) disponible résulte de la conjonction de 2 facteurs : la hauteur de la chute ( m) et le débit dérivé (m3/sec).



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Les avantages des barrages sur l' Ain.


Outre que le fait que l' énergie hydraulique en France représente 10 % de la production annuelle ( même si certains diront que cela reste bien insuffisant), il en va d' autres avantages de l' installation des barrages. En particulier, concernant les crues. Au sujet de la rivière d' Ain, elles étaient très fréquentes durant les hivers avant l' implantation des premiers ouvrages ( lire plus bas). Cela a permis ainsi de réguler le plus possible les crues et l' on voit le résultat. La dernière plus grande crue remontant à près de 20 ans déjà. EDF travaille pour respecter le plus environnement. Vouglans et les aménagements hydroélectriques en aval produisent chaque année 750 millions de kWh d' électricité à partir d ' une énergie renouvelable et sans émissions de gaz à effet de serre. 620 000 tonnes de CO2 sont ainsi épargnés chaque année soit les émissions annuelles des échappements de plus de 200 000 voitures. Par ailleurs, EDF s' engage pour la protection des écosystèmes de la vallée. Notamment grâce aux conventions passées avec les collectivités locales, les fédérations de pêche du Jura et de l' Ain ou d' autres partenaires concernés. Ensemble, ils étudient l' évolution de la rivière et mènent des actions régulières pour y améliorer la vie piscicole. Cela passe par exemple par des décisions concernant des lâchers d' eau en pleine période estivale pour décoller les algues et redonner un peu d ' oxygène aux poissons. Le tourisme et les accords passés lors de certains évènements ( comme le Triathlain de Pont d' Ain ou le triathlon du Jura) ne sont pas négligés. Les retenues créées par les 6 barrages construits entre Pont de Poitte dans le Jura et Poncin ont contribué au développement touristique de la vallée. Sur la retenue de Vouglans, la plage et le port de plaisance de Surchauffant, la plage de la Mercantine ou bien encore la base nautique de Bellecin, proposent de nombreuses activités nautiques et sportives. Le site accueille également un triahtlon international. D' ailleurs, ce tourisme sur le lac de Vouglans fait chaque année grincer les dents les pêcheurs de la basse rivière d' Ain lors des périodes des très basses eaux, pour qui l' on sacrifie la faune piscicole en vouloir maintenir un certain niveau du lac pour le bien être des nombreux plaisanciers. N 'oublions pas non plus qu' en alimentant les nappes phréatiques de la vallée de l' Ain, les barrages permettent l' irrigation des plaines agricoles et les pompages d' eau potable, comme pour les habitants d' Oyonnax par exemple. Là encore, il y a parfois de gros débats !.




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L' Ain, capricieuse rivière.






Si les barrages ont été construits sur l' Ain, c 'est bien sûr pour produire de l' électricité mais pas uniquement. Ce fut aussi pour réguler ses fréquentes et parfois violentes crues qui avaient lieu souvent entre décembre et mars. Ce n' est pas ici que l' on décrira dans le détail les dommages de ces crues (mais vous pouvez déjà retrouver quelques unes de ces crues dans la page inondations.) mais un petit historique rapide n' est pas de refus. On a du mal à imaginer que l' eau envahissait souvent tout le quai de la cité de Pont d' Ain ou bien que sur la rive opposée il y avait parfois près de 2 m d' eau et une rivière qui s' étendait très loin dans les plaines. L' année 1910 comme partout en France fut catastrophique avec des crues conséquentes en plaine mois de janvier. Puis ensuite, dans les annales on retrouve des crues à la Noêl de 1918, décembre 1919, en octobre 1923, décembre 1925, en février 1928, dans l' année 1936, et surtout février 1957. Cette crue-là vue comme centenale fut des plus terribles et les habitants pensaient bien ne plus revivre ces dommages dans le futur . 20 ans s' écoulèrent avant qu' une nouvelle crue sans commune mesure inonda les plaines du Bugey. Depuis la rivière  d' Ain a été mieux domptée et surtout EDF a mieux gérer et anticiper les crues de cette rivière si capricieuse qui peut être  sage comme un ange en plein été. Il  y en a bien eu quelques autres ensuite ( surtout celle de mai 1983, ou encore en décembre 1991) mais sans les dommages de celles de 1910 et de 1957. Les dernières crues de l' Ain remontent aux printemps de 2006 et de 2008 mais l' Ain n' atteignit même pas les 1000 m3/sec à Pont d' Ain, soit 2 fois moins qu' en 1957. Mais même avec les barrages, on ignore ce que peut nous réserver la nature et nous ne sômmes pas à l' abri d' un intense évènement un jour ou l' autre qui pourrait venir des bouleversements climatiques.

 


Les plus grosses crues de l’Ain (au Pont de Chazey) :

              25-02-1957 : 2230 m3/s (période de retour 50 à 100 ans)
15-02-1990 : 1910 m3/s (période de retour 20 ans)
13-12-1991 : 1730 m3/s (période de retour 15 ans)
21-02-1999 : 1650 m3/s (période de retour 10 ans)
16-05-1983 : 1470 m3/s (période de retour 5 ans)

 
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Place à la visite du barrage d' Allement


Pour cette visite exceptionnelle de 2 h environ, la foule a répondu présente à cet évènement. On venait essentiellement des environs proches de la centrale. Après un petit film et quelques photos qui résument  le travail d' EDF à traver ses barrages, place à la visite. Malgré le peu de risques de chutes de pierre, nous sômmes priés de porter un casque. Les visiteurs son partagés en groupes de 15 à 20 personnes pour fluidifier le trafic. On commence la visite par un coup d' oeil à la galerie. C' est à partie de là que commencent à fuser des tas de questions au guide, montrant l' interêt du public. Des dizaines et des dizaines de marches sous l' eau pour s' assurer que tout va bien; qu' il n' y a pas de risques de fuites par exemple. Rien qu' à l' entrée de la porte de la galerie, nous sômmes déjà sous l' eau si l' on peut dire. Mais que l' on se rassure, avec l' épaisseur des murs on ne risquait pas grand chose heureusement. A la sortie, petit arrêt sur une drôle de machine qui permet de consulter l' état de l' ouvrage  s 'il penche légèrement ou pas par exemple( une machine avec un fil à plomb; les résultats sont envoyés à Grenoble à une direction technique. Si tout est ok rien n' est signale; sinon parfois de nouvelles mesures sont demandées car il faut bien reconnaitre vu la machine que l' interprétation ne doit pas forcément se faire bonne du premier coup. Car comme tout barrage Allement vit et bouge au gré du temps, que ce soit en périodes caniculaires que lors des crues. Une personne questionne au sujet du tremblement de terre de Besançon en février 2005. Rien n' avait été décelé à Allement mais par contre des hommes grenouilles qui étaient intervenus par le passé contre le barrage avaient ressenti des vibrations qi provenaient de travaux plus bas vers Poncin alors qu' à l' intérieur du barrage rien n' était perceptible. Chaque semaine une vérification complète des installations est faite par un technicien EDF qui se rend sur le site car il faut le préciser personne ne se trouve et ne vit  en permanence sur le site d' Allement. Ce technicien passe ainsi une journée complète à faire de mutiples vérifications. Toute la partie consacrée au fonctionnement des turbines est gérée depuis Lyon. Les techniciens de l' Ain basés au barrage de Cize Bolozon plus en amont , font la supervision et font office des contrôles semainiers et des astreintes. C' est depuis Lyon qu' ils sont prévenus d ' une anomalie éventuelle. 13 personnes par équipes de 4 dans la vallée de l' Ain gèrent la surveillance à la fois de Bolozon, Allement, Moux et Coiselet. Pas de quoi se reposer surtout quand de petites anomalies se déclenchent souvent comme ce fut le cas lors de cet été 2011.
Direction ensuite la partie centrale de l' ouvrage. C 'est là que se trouve la salle des machines et que l' on découvre la partie haute des 2 turbines Kaplan toujours d 'origine, soit de 1959. A partir de là on peut intervenir sur les turbines. 



Croquis d' une turbine Kaplan


 

Une turbine Kaplan est une turbine hydraulique à hélices de type propulsion. Elle a été inventée en 1912 par l'ingénieur Viktor Kaplan.Elle est adaptée pour les faibles chutes de 10 à 30 mètres en hauteur, et pour les très grands débits de 5000 à 100 000 l/s.La vitesse de rotation varie de 50 à 250 tr/min.La turbine Kaplan se différencie des autres turbines à hélices par ses pales dont on peut faire varier l'angle en opération. Cela lui permet d'avoir un rendement énergétique élevé pour plusieurs conditions de débit d'eau.Son rendement varie normalement entre 90% et 95%.En 1910, l'Autrichien Viktor Kaplan propose une turbine répondant au rendement médiocre de la turbine Francis dans le cas de faibles charges. Cette turbine à axe vertical et à rotor en hélice avait des aubes à pas variable.

La première turbine Kaplan fut installée en 1919 dans une usine textile de Velm (Autriche). Sa puissance était de 25,8 ch pour une hauteur de chute de 2,3 m. Jusqu'en 1926, le développement des turbines Kaplan fut arrêté par un phénomène de cavitation (en raison de la rotation rapide de l'hélice dans l'eau, une zone de basse pression se crée sous la surface d'aspiration de l'aube, et des bulles de vapeur d'eau se forment et disparaissent à une fréquence très élevée, provoquant des micro-claquement qui érodent la surface des pales et les détruisent). En 1926, une société suédoise résout le problème en créant une servo-direction à commande hydraulique pour la rotation des aubes du rotor. Cette même année fut installée, à Lilla Edet (Suède), une turbine au rotor de 5,8 m de diamètre et dont la puissance atteignait 10 000 ch pour une hauteur de chute de 6,5 m.Les turbines Kaplan conviennent particulièrement aux faibles hauteurs de chute et forts débits.

Le barrage d' Allement possède 2 turbines de type Kaplan. La puissance maximale est de 32 MW (Mégawatts), ce qui correspond à la consommation d ' une ville comme Oyonnax. Mais la production est tributaire de la météo et cette année 2011 est loin d' être excellente pour EDF. La neige peu importante cet hiver n' a pas permis aux barrages de se remplir comme une année normale à la fin de la saison. Il s' en suivit un printemps des plus secs et cet été 2011, assez arrosé ne compense pas vraiment le manque. Ainsi, au barrage de Vouglans les turbines ne tournaient plus depuis la mi février. Si peu de pluie, peu d' eau qui arrive et donc les turbines ont du mal à tourner. EDF pour entre autres la faune piscicole s' est engagée à garantir un débit minimum, ce que l' on appelle plus communément un groupe de restitution de débit réservé, travail alloué à la 3e turbine du barrage d' Allement qui garantit 12,3 m3/sec mais là encore en période de fort manque d' eau EDF peut descendre à 7 ou 8 m3/sec comme ce fut le cas cet été. Les 2 turbines principales permettent un débit maximal de 220 m3/sec et il faut compter 5 heures pour passer de 10 à 20 fois plus de débit, de quoi permettre d' éviter par exemple des soucis à des kayakistes sur la partie aval de la rivière. Ce n' est que dans le cas de ce débit maxi atteint, que l' on procède à l' ouverture des vannes du barrage pour évacuer le trop plein. Chaque vanne ( dites segment, elles sont au nombre de 3 dont une  automatique à flotteur) permet un débit de 800 à 1200 m3/sec, auquel il faut ajouter éventuellement la vanne de vidange positionnée offrant un débit de 260 m3/sec  ( débit de prise de 208 m3/sec). Pour cette vidange,  il s' agit de 2 conduites parallèles obturées chacune par une vanne wagon . Tous les 10 ans on procède à une vidange totale du barrage même si dans la réalité il est difficile de le vider en totalité; il peut y avoir des vidanges partielles également. On estime que pour le barrage le débit maximal évaluable en cas de crue serait de 3820 à 3860 m3/sec, ce qui est un chiffre très conséquent. Puisque nous en sômmes encore dans les chiffres, on rajoutera que ce barrage poids offre 35 m de haut ( dont 17 m de chute d' eau) , une longueur de crête de 229 m (pour une épaisseur de crête de 2,80 m), une largeur à sa base de 27,10 m. Le volume de la retenue du barrage est de 19 millions de m3 ( volume du barrage : 105 000 m3). Devant le barrage, on estime la hauteur d' eau à plus de 12 m avant que celle-ci ne régresse fortement quelques dizaines de mètres plus loin. La surface du bassin versant est donnée pour 2650 km2. Enfin, ses travaux se sont déroulés sur 4 années, de 1956 à 1960.


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Dans cette salle immense en hauteur, dont les peintures ont été refaites pour l' occasion des 50 ans du barrage, nous n' avons pas l' impression que derrièrer les murs nous sômmes déjà sous près de 17 m sous l' eau. Et sous l' eau il faut rajouter au bas mot 13 mètres de fondation. Pratiquement pas de bruit ressenti des turbines; seul le compresseur qui se mettra en route plus tard réveillera les sens des visiteurs. On se dirige ensuite vers la partie régulation des turbines ( avec une petite vue sur celles-ci; la peinture jaunâtre montre bien qu' elles sont d' origine). On s' attend à découvrir une salle des machines  avec plein de boutons; c' est en fait loin d' être le cas. Cette salle est plutôt petite et permet par exemple de voir le débit actuel du barrage. De cette salle de contrôle, le technicien peut gérer l' ouverture des vannes du barrage en cas de crue car c' est uniquement d' ici que leur ouverture est gérée. Ensuite, vient le moment tant attendu. On monte sur le haut du barrage. Pas d' impression particulière. Petite vue sur la grilleuse pour trier les végétaux qui pourraient rentrer par les vannes qui fait penser aux cabanes de pêche que l' on peut au bord de certaines cités de notre côte atlantique. Le barrage présente à son pied 2 imposants bassins de plusieurs mètres de large et de profondeur qui vont accueillir l' eau avant que celle-ci ne gagne les turbines. C' est par ces bassins que peut entrer toutes sortes de choses comme des sangliers lors des crues ( d' où l' intéret de cette trieuse). Ensuite, la vue sur les vannes est imposante, personnes craignant le vertige ne sont pas trop conviées. Nous sômmes près de 20 m au-dessus de la rivière. Sensation garantie !. Après une vue sur la vanne de vidange, et encore quelques questions des visiteurs, la balade se termine. Une visite très enrichissante et qui mérite quelques photos commentées que vous trouverez ci-dessous :
 

Allement en quelques photos,
 
 
 

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 Une vue générale du barrage  En direction du coeur de l' ouvrage

 La galerie impressionnante avec ses 200 marches qui permet de contrôler une partie des installations.




 

 L 'outil servant à consulter les mouvements éventuels du barrage.  La salle principale du barrage; celle des machines; nous sômmes à ce niveau à près de 17 m sous l' eau. On aperçoit ainsi la partie élevée des turbines.

 L' alternateur Jeaumont d' une des 2 turbines "Kaplan".




 

 Une partie centrale d' une des 2 turbines. L' eau est sous nos pieds mais on ne ressent rien.  La 3e turbine dite de débbit réservé (12,3 m3/sec maxi) qui tourne à 500 tours/minute. Elle produit 2 MW.

 La partie régulation de la centrale




 

 Nous sômmes ici sur le sommet du barrage  depuis le barrage, une vue en amont avec au loin les bouées qui délimitent la zone à ne pas franchir vers l' ouvrage.

 L' une des vannes d' évacuation des crues.



 
 

 A près de 20 m de haut, vertige à éviter !  La retenue du barrage depuis la première vanne

 L' une des vannes d' évacuation des crues.




 

 Depuis le sommet du barrage  Depuis le barrage, une vue sur la vanne qui sert à la vidange du barrage.

 La trieuse qui sert régulièrement à éviter que les grilles ne se bouchent par des branches ou des animaux sauvages.