Mesurer la hauteur de chute de son moulin à eau
- maximedelacourt
- 19 mars
- 5 min de lecture
Cet article a pour but de guider les porteurs de projet, peu importe leurs connaissances en hydraulique, dans la mesure de la hauteur de chute d’un site hydraulique. Cette aide propose plusieurs méthodes adaptées en fonction des outils disponibles et des caractéristiques topographiques du lieu. L’objectif est de permettre à chacun d’évaluer avec précision cette donnée essentielle, qu’il s’agisse de préparer un projet de moulin à eau, d’une microcentrale, ou simplement d’analyser le potentiel hydraulique d’un site.
A quoi sert la mesure de la hauteur de chute ?
La puissance hydraulique exploitable d’un site dépend de deux paramètres principaux : le débit d’eau et la hauteur de chute. La hauteur de chute correspond à la différence d’altitude entre le point d’entrée de l’eau (prise d’eau) et le point de restitution en aval après la turbine. Plus cette hauteur est grande, plus l’énergie potentielle de l’eau est élevée.
La formule simplifiée de la puissance hydraulique est :
P = 9,81 × Q × H
Où P est la puissance (en kilowatts), Q le débit (en m3/s) et H la hauteur de chute (en mètres). A noter que cette formule ne prend pas en compte le rendement de la solution technologique installée.
Ces notions simples permettent d’estimer rapidement le potentiel énergétique d’un site hydraulique.
Où mesurer la hauteur de chute ?
Chaque installation est unique et dépend des installations historiques, de la topographie naturelle, des modifications au fils du temps...
Cependant, on retrouve souvent les mêmes organes hydrauliques sur un moulin.
Dans un moulin d’emplacement le plus important est la chambre d’eau. C’est l’endroit où la turbine ou la roue sera installée. Elle peut être à l’intérieur ou à l'extérieur du moulin.
La hauteur de chute utile est la différence d’altitude entre le niveau d’eau en amont de la chambre d’eau et le niveau d’eau en aval de la chambre d’eau. Il est donc nécessaire d’identifier ces deux niveaux indépendamment pour pouvoir ensuite mesurer leur différence d’altitude.
Le schéma suivant représente une chambre d’eau vide et illustre la hauteur de chute d’un site hydraulique :
Quel niveau amont considérer ?
S’il existe un repère légal
En France, tous les moulins bénéficiaient, à leur création, d’un droit d’eau pour exploiter la force hydraulique. Ce droit d’eau est encadré par une hauteur de chute brute constante et réglementée. Pour garantir ce respect, un repère d’eau était généralement placé en amont et servait à garantir le niveau d’eau amont à ne pas dépasser. Ce repère légal est souvent matérialisé par une plaque portant un trait ou une ligne indiquant le niveau autorisé. Voici quelques exemples :
Il se peut que le lieu ait évolué au fil du temps et le niveau d’eau actuel ne soit plus à la hauteur du repère. Cela n’est pas grave mais il est important de considérer la côte amont du repère comme étant le niveau amont.
S’il existe seulement un seuil
Sur certains sites, ce repère a pu disparaître avec le temps. Si aucun repère n’est présent, il convient de prendre la côte du seuil (ou déversoir) comme référence pour déterminer le niveau amont. Ce seuil représente la hauteur à partir de laquelle l’eau commence à déborder, marquant ainsi la limite supérieure de la retenue d’eau. Par exemple :
Ici le repère légal (la plaque en metal à gauche du seuil) indique une hauteur identique à celle du seuil, et c’est très majoritairement le cas. Ainsi, lorsqu’aucun repère n’est présent, nous utilisons la côte du seuil comme niveau amont. Dans le cas de la photo ci-dessus, le moulin en fonctionnement pourra et devra augementer le niveau d’eau en amont jusqu’au seuil c’est-à-dire une quarantaine de centimètres.
Autre exemple de seuil :
Ici aucun repère n’a été retrouvé donc la côte du seuil en bleu pourrait être considérée. A noter que dans ce cas, des réhausses sont présentes et sont donc à considérer comme étant le niveau amont maximum.
Quel niveau aval considérer ?
En fonction et de votre site et des outils dont vous disposez, choisissez la méthode la plus adaptée.
Méthode 1 : avec un niveau laser
Nous vous conseillons d’utiliser un niveau laser car il s’agit de la méthode la plus précise. Il est souvent possible d’en louer un à la journée dans les magasins de bricolage classiques.
Ici nous sommes intéressés uniquement par la distance verticale (différence d’altitude) entre le niveau d’eau amont et le niveau d’eau aval. Pour mesurer cette différence d’altitude avec un laser :
Positionner votre niveau laser de façon qu’il soit visible à la fois depuis l’amont et l’aval de la chambre d’eau ;
Mesurer avec une mire ou à défaut un mètre ruban la distance entre le laser et le niveau de l’eau (la surface de l’eau) en amont et en aval ;
Calculer la hauteur de chute : Hauteur de chute = hauteur aval – hauteur amont
Méthode 2 : avec un niveau à bulle
A défaut d’avoir un niveau laser, vous pouvez utiliser un niveau à bulle avec une longue règle (vous pouvez en réalité utiliser n’importe quel outil long et droit : un tasseau, un tube, un rail, un profilé ...).
Le principe est alors de décomposer la hauteur de chute en plusieurs segments plus petits.
Partez de l’amont ou de l’aval et montez ou descendez petit à petit pour rejoindre le niveau opposé identifié dans la partie précédente.
A chaque étape, placez un coté de la règle sur le sol dans la direction où vous voulez avancer et levez l’autre côté jusqu’à mettre la règle horizontale.
Une fois horizontale, mesurez la hauteur entre le sol et l’extrémité de la règle.
Avancez et placez une extrémité de la règle sur le sol où vous avez mesuré précédemment.
Recommencez le nombre de fois nécessaire et notez la hauteur à chaque fois.
Si votre moulin est difficilement accessible vous pouvez contourner la chambre d’eau.
Une fois toutes les hauteurs mesurées, faites la somme pour obtenir une hauteur de chute globale du site.
Hauteur de chute administrative (maximale brute)
La hauteur de chute décrite dans le paragraphe : Où mesurer la hauteur de chute fait référence à la colonne d'eau visible par la turbine, la roue ou la vis. Cependant lors de la demande d'autorisation auprès de l'administration pour exploiter la force motrice de l'eau, la hauteur de chute maximale brute sera utilisée. Celle-ci se mesure entre le repère légal en amont (comme décrit dans la partie : Quel niveau amont considérer) et le point de restitution à la rivière à l'étiage (en basses eaux).
Cette hauteur de chute maximale brute administrative est plus importante que la hauteur de chute visible par la turbine en fonction de la longueur des canaux de dérivation.
Si vous souhaitez faire la reconnaissance de votre droit d'eau cette hauteur de chute maximale vous sera demandée.
Si vous avez un projet, n'hésitez-pas à nous contacter pour que nous vous aidions à le mettre en place !
