Mesures 
(en fonction des possibilités d’accès sur la rampe)

Conditions de niveaux d’eau amont (Zamont) et aval (Zaval)

Profil en travers (PT) :

• relevés : cote fond, cote ligne d’eau, vitesses débitantes (si possible mesure des vitesses au fond (0,2h depuis le fond), au milieu (0,4h) et en surface (0,8h depuis le fond) ; à 0,4h uniquement si h < 20 cm)
• nombre de profils : a minima 3 (un au niveau de la section de contrôle amont de la rampe, un sur la partie médiane en régime uniforme établi et un à l'extrémité aval) ; profils en travers supplémentaires selon hétérogénéité et longueur de la rampe
• nombre de points : a minima tous les 50 cm ; si plus de 5 m de largeur, nombre de points = largeur/10 ; si dévers latéral, distribution similaire des points en prenant compte le point haut et le point bas

Mesure de la rugosité résultant de l'agencement des blocs : hauteur émergente, niveau de jointoiement des blocs ou point de contact entre blocs et distance moyenne inter-blocs

Selon la configuration en amont de la rampe, estimation de son débit d’alimentation par jaugeage au niveau de l'entrée hydraulique

Remarque : les cotes sont prises au sommet des enrochements dans les cas d'enrochements disposés un à un de manière compacte sans joint, sinon au niveau du jointoiement 

Conformité du génie civil

A partir des mesures précédentes : 

Etablissement du profil en long (PL) et pente moyenne de la rampe 

• Un seul profil en long pour les seuils inférieurs à 10 m de large
• Un profil en long supplémentaire par tranche de 10 m de largeur pour les rampes de largeur supérieure 10 m

Calcul du dévers latéral : profil en long supplémentaire selon hétérogénéité

Conformité des écoulements

A partir des mesures précédentes : 

Calcul de la hauteur d’eau au niveau de chaque profil en travers, notamment de la section de contrôle de la rampe

Représentation des champs de vitesses pour chaque transect

En cas de difficulté d’accès pour certaines mesures, estimation de la vitesse moyenne et du débit par la formule de Manning-Strickler

Conformité du génie civil

Rappels des données documentaires 

Points de mesure

Conformité écoulements

Implantation

• Positionnement en rive
• Distance de l’entrée piscicole de la passe par rapport au pied de chute

Conformité du génie civil

Géométrie

Profil en long coté de toute la longueur de la passe (aux points les plus bas des dévers latéraux)
Longueur et pente(s) longitudinale(s) (L, PL) pour chaque volée
Largeur(s) et pente(s)  latérale(s)  (lt, Plt) pour chaque volée (pendages et surface de reptation) 

• Si présence de bassins de changement de direction : dimensions et vérification de la similitude des cotes entrée-sortie 
• Présence éventuelle d'une protection anti-prédation  

Substrat

Nature des supports de reptation (brosses, plots, blocs liaisonnés, …) et types de matériaux utilisés (plastique, béton, élastomère, ...)

Conformité des supports de reptation en fonction du type de substrat utilisé :

• Pré-fabriqué :  
  • caractéristiques des dalles
  • disposition et agencement des dalles
• Substrat hétérogène :
  • espacements entre les points d'appui ↕ : espacement moyen, maximum, minimum 
  • caractéristiques des rugosités : hauteur ↕ (parties saillantes), longueur et largeur ↕

Conformité des écoulements

Dans la plage de fonctionnement, de préférence à bas débit (date des relevés et valeur ou conditions de débit) et pour chaque volée : 

• niveau d’eau amont (Zamont) et aval (Zaval) 
• tirant d’eau amont, médian et aval
• si dévers, largeur mouillée à l’amont et à l’aval 
• estimation du débit dans le dispositif : formule hydraulique dans le cas d’une alimentation gravitaire et conformité dans le cas d'une d'alimentation par pompage
• position et caractéristiques hydrauliques des points d'alimentation en débit de la rampe (alimentation par pompage)
• vérification de la position et de la valeur du débit d’attrait (alimentation par pompage)
• niveaux d'eau et volumes dans les bassins de repos et vivier de piégeage le cas échéant 

Caractéristiques des écoulements au niveau de l'entrée piscicole : présence de turbulences et de cisaillements

Objectifs

• Vérifier la conformité des différents éléments du dispositif de dévalaison (barrière physique, exutoires, systèmes de transfert, réception) aux plans d’exécution ; en cas de modifications intervenues en phase chantier, évaluer leurs impacts sur le fonctionnement du dispositif
• Identifier le cas échéant des ajustements et corrections permettant d’améliorer l’efficacité du système

Principes

• Comparer la géométrie du génie civil et le calage altitudinal des différents éléments du dispositif de dévalaison réalisé avec ceux figurant sur les plans d’exécution
• Vérifier la conformité des débits d’alimentation et des conditions d’écoulement en situation normale de fonctionnement de la prise d’eau, en s’assurant de l’absence d’embâcles et autres éléments d’obstruction du dispositif

 Conformité du génie civil

Plans d’exécution

• Plans d’exécution établis par l'entreprise ou le maître d'œuvre et approuvés par l’autorité administrative
• A défaut, dernière version des plans soumise lors de l'instruction du projet

Points de mesure 

• A la charge du maître d’ouvrage, levers topographiques (effectués par un géomètre expert) de l’ensemble des éléments du dispositif ayant une influence sur son fonctionnement hydraulique
• Les points de mesures se font en fonction du type de dispositif : barrière physique, exutoires, système de transfert vers l’aval et réception

Conformité des écoulements

• Vérification du respect de la cote minimale du niveau d’eau en amont immédiat de la prise d’eau en situation normale de fonctionnement (alimentation du dispositif) et de la répartition des débits entre les différents organes de l’aménagement (prise d’eau, ouvrages évacuateurs, surverse, ...)
• Examen visuel des conditions d’approche de l’écoulement en amont de la prise d’eau (recirculations, turbulences)
• Examen visuel des conditions d’écoulement au niveau des exutoires, de la goulotte de collecte et du système de transfert vers l’aval (disparités d’alimentation, pertes de charges, décollements, débordements)
• Niveau d’eau dans les exutoires, dans la goulotte collectrice et dans le système de transfert vers l’aval
• Détermination du débit dans le dispositif de dévalaison à l’aide de formules hydrauliques si présence d’un déversoir permettant le contrôle du débit ou par jaugeage si le débit de dévalaison participe au débit réservé
• Vérification des conditions de réception en aval : matelas d’eau à la réception, risque de blessure par choc, forme du jet, vitesse d’écoulement au niveau de la fosse de réception
• Si détection de disparités des caractéristiques des écoulements lors du contrôle visuel, vérifications des vitesses d’écoulement au niveau des exutoires, dans la goulotte collectrice et en aval du système de transferts vers l’aval 

Documents à produire

• Plans de récolement (plan de masse à l'échelle 1/100 – 1/50ème, profil en long et profils en travers cotés faisant apparaitre les lignes d’eau en fonctionnement normal de la prise d’eau à l'échelle 1/50 – 1/20ème) 
• Note technique de diagnostic de conformité : 
  • Tableau de synthèse avec identification des écarts chiffrés sur le génie civil et les lignes d'eau 
  • Conformité des niveaux d'eau amont et des débits dans le dispositif avec les valeurs retenues lors de sa conception
  • Analyse de l'incidence des écarts sur l’alimentation du dispositif en termes d’attractivité des exutoires, d’efficacité du transfert vers l’aval et des risques de blessures/mortalités des poissons dans le dispositif
  • Modifications ou ajustements éventuellement nécessaires 

Principes

Identifier sur chaque obstacle la ou les voies potentielles de passage, décrire les caractéristiques géométriques et les conditions hydrauliques de ces voies de passage, et les confronter aux capacités de nage et de saut des différents groupes d’espèces ciblées

Informations préliminaires

• L'obstacle est identifié à travers les données du Référentiel des Obstacles à l'Ecoulement (ROE), notamment à travers son code unique et des informations de base sur les éléments qui le composent (accessible sur le site Internet SANDRE (http://www.sandre.eaufrance.fr/atlascatalogue/) ou, pour l’enrichissement, via l'outil web Geobs (http://geobs.brgm.fr/login.htm – conditionnalité d’accès) 
• Détermination préalable des espèces cibles regroupées  statistiquement selon leurs capacités physiques

Mise en œuvre sur le terrain 

Relevés sur les voies de passage potentielles

• Description de la hauteur de chute (différence entre plan d'eau amont et plan d'eau aval) le jour des mesures, en précisant le débit (ou un ordre de grandeur). Idéalement, le protocole devrait être appliqué en conditions hydrologiques moyennes de migration des espèces cibles. A la fois pour des problèmes de sécurité, pour faciliter la prise des mesures et pour disposer de bonnes conditions d'observation, il est recommandé de travailler en période d’étiage.   Dans le cas où la migration des espèces cibles se déroule essentiellement pour des débits plus élevés (cela  concerne la majorité des espèces, à l'exception de l'anguille) et que les conditions hydrologiques sont susceptibles d'engendrer des modifications hydrauliques importantes au niveau de l’ouvrage, il convient de réaliser un ou plusieurs relevés complémentaires.
• Description du profil de l'obstacle dans une ou plusieurs voie(s) préférentielle(s) de passage via un ou plusieurs profil(s) en long (coupe amont-aval de l'ouvrage) selon la complexité et la forme de l'ouvrage
• Prise de photos de l'ouvrage dans la situation du jour avec un point de référence identifié

Relevés sur  les dispositifs de franchissement et ouvrages particuliers

• En cas de présence d’un dispositif de franchissement, préciser l’implantation et le type de dispositif (description sommaire) pour la montaison et la dévalaison
• Les paramètres à relever pour le pré-diagnostic le sont en fonction du type de dispositif et en conditions normales d’exploitation (entretien et niveau d’eau amont)
• Cas particulier des ouvrages à marée : une approche spécifique est proposée pour ce type d’ouvrage  

Capacités de nage et de saut

• Les capacités de franchissement sont présentées dans des tableaux de synthèse pour les principales espèces métropolitaines, en fonction essentiellement des paramètres « dénivelé », « fosse d’appel » et « tirant d’eau » pour les capacités de saut et des paramètres « vitesse » et « tirant d’eau » pour les capacités de nage
• Dans le cas particulier des passes à poissons, les critères de franchissabilité retenus sont ceux admis (en tant que valeur limite) pour le dimensionnement des dispositifs de franchissement 

Résultats

• Les résultats obtenus issus du croisement des conditions d’écoulement avec les capacités de nage et de saut des espèces considérées sont présentés sous forme de classes :

•  Les  valeurs 0,33 et 0,66 traduisent un niveau de sélectivité d’un obstacle et ne doivent pas être assimilées à un pourcentage de franchissement

Champs d’application

• L’évaluation réalisée par le protocole ICE s’applique à l’échelle de la voie de franchissement ou de l’obstacle à un débit donné
• Cette méthode développée pour établir des diagnostics par obstacle participe à hiérarchiser les opérations de restauration sur un axe
• Le protocole ICE ne traite pas de la dimension des « gains écologiques » attachée à la continuité écologique. Dans le cadre de ce protocole, la caractérisation des conditions hydrauliques dans ou sur les ouvrages a volontairement été fortement simplifiée. Une modélisation hydraulique ou une expertise complémentaire dédiée est généralement nécessaire sur des sites complexes
• Le pré-diagnostic des passes à poissons a pour objet d’identifier les dispositifs manifestement non fonctionnels en conditions normales d’exploitation en lien avec une inadéquation relevant de la conception ou du dimensionnement au regard des capacités de franchissement des espèces cibles initiales ou nouvelles ; il conduira le plus souvent à développer un diagnostic complet (guide diagnostic complet à venir) notamment pour intégrer la dimension « attractivité » 

Principes généraux 

• Dispositif de grilles fines associées à un exutoire positionné à l’extrémité aval du plan de grille devant assurer 3 fonctions : 1) l’arrêt des poissons pour éviter leur passage par les turbines, 2) leur guidage vers un système de transfert à l’aval et 3) leur transfert à l’aval de l’aménagement sans dommage
• Configuration à limiter soit aux prises d’eau profondes et/ou implantées en berge soit sur aux plans d’eau à fort marnage (contraintes d’exploitation : perte de charge ou dégrilleur spécifique)

Arrêt des poissons

Pour les smolts de saumon atlantique et truite de mer : possibilité d'obtenir un effet de barrière comportemental suffisant avec un espacement inter barreaux entre 1/6 et 1/8 de TL, ce qui conduit à une préconisation d'un espacement maximum de 2.5 cm (pour obtenir une barrière physique, il faut un espacement ne dépassant pas 1/10 de TL, soit de l’ordre de 1 à 1,5 cm)
Pour l'anguille : nécessité d’installer une barrière physique, l'effet comportemental étant très largement insuffisant et les individus allant au contact de la grille. L'espacement inter barreaux doit être inférieur à leur largeur de tête qui est proportionnelle à leur longueur totale ; ce qui amène à préconiser, selon les caractéristiques de la population en amont de l’ouvrage, un espacement maximum de 1,5 cm pour arrêter les individus de TL > 50 cm et un espacement de 2 cm pour arrêter les individus de TL > 60 cm.

 Guidage des poissons

Le guidage des poissons vers l’exutoire situé à l’extrémité du plan de grille est favorisé par son orientation significative permettant pour que la vitesse tangentielle (Vt) soit supérieure à la vitesse normale (Vn). Les dimensions du plan de grille doivent également être suffisantes pour réduire les risques de plaquage ou de passage prématuré à travers la grille et permettre la nage des individus :

• Angle α d’inclinaison par rapport à la direction de l’écoulement ≤ 45°. Orientation à accentuer pour des vitesses d’approche (V1) dans le canal d’amenée supérieures à 0,6 m/s.
• Vitesses normales maximales au plan de grille à définir en fonction des capacités de nage de croisière des espèces ciblées : par exemple ≤ 50 cm/s pour les smolts et les anguilles (soit a minima 2 m² de grille par m3/s de débit turbiné) ou ≤ 30-35 cm/s pour les juvéniles de truite.

Le plan de grille est également généralement légèrement incliné (β ≈ 75-80°) pour faciliter le dégrillage
Le remplacement des grilles classiques par des grilles à barreaux orientées dans le sens des écoulements (GOBSE) permet d’obtenir un champ de vitesses plus uniforme et de réduire les pertes de charges

Débit alloué à la dévalaison

• Débit de dévalaison proportionnel au débit maximal dérivé par la prise d’eau : ≈5 % pour les prises d’eau < 10 m3/s dérivés et ≈ 2 à 3 % pour les prises d’eau > 30-50 m3/s dérivés
• Détermination précise du débit de dévalaison en fonction de la vitesse minimale à atteindre (Vb) en entrée d’exutoire(s) et de leur section totale [Qb=Vb*Hb*(Nb*Bb)]
• Contrôle du débit de préférence à l’extrémité aval de l’exutoire par déversement au niveau d’un seuil épais profilé ou d’un clapet en régime dénoyé. 

Passage des poissons vers l’aval

• Généralement un seul exutoire au coin aval du plan de grille, mais l’implantation d’exutoires intermédiaires peut être nécessaire dans le cas de plan de grille très long.
• Exutoire de surface aussi profond que possible avec une remontée progressive de l’amont vers l’aval. Possibilité, notamment pour l’anguille, de mettre en place des exutoires de fond (ouverture au fond et déversement en surface) mais l’intérêt et la faisabilité est à étudier au cas par cas.
• Les derniers tests sur modèles réduits permettent de préciser les conditions hydrauliques à atteindre à l’entrée de l’exutoire, mais aussi à la liaison entre le plan de grille et l’exutoire, pour optimiser l’efficacité du dispositif :
  • Vitesse en entrée d’exutoire (Vb) de l’ordre de 1,7 fois la vitesse d’approche (Va) devant le plan de grille pour une grille classique orientée à 45° et Vb égale à Va pour les GOBSE.
  • La profondeur sur laquelle l’exutoire apparait attractif étant plus ou moins équivalente à sa propre profondeur (Hb), l’idéal est que cette dernière soit celle de la prise d’eau. Toutefois, la largeur de l’exutoire (Bb) ne pouvant pas être inférieure à 50 cm, cette préconisation conduit à allouer de forts débits de dévalaison (Qb).   
  • Réduire la distance entre l’exutoire et l’extrémité du plan de grille et minimiser l’élargissement de la prise d’eau par rapport au plan de grille (souvent nécessaire pour la circulation du dégrilleur) pour limiter la tendance des lignes de courant à obliquer. 
• Evacuation vers l’aval des poissons par un système avec un écoulement à surface libre, de préférence un canal ouvert, généralement distinct des débris dégrillés :
  • Hauteur d’eau de l’ordre de 20-25 cm, a minima de 10-15 cm (à ajuster en fonction de la taille des individus ciblés)
  • Vitesses dans le canal et au point d’impact du rejet devant rester inférieures à 8-10 m/s, possibilité de disperser le jet à la sortie du canal d’évacuation 
  • Zone de rejet d’une profondeur suffisante : matelas d’eau de l’ordre de ¼ de la hauteur de chute entre l’extrémité aval du canal et le plan d’eau aval (1 m minimum) et éloignés d’obstacles potentiels (parois, blocs, berges, …) et surfaces des parois intérieures et raccords des dispositifs d’évacuation des poissons lisses pour éviter tout risque de blessure par choc mécanique 

Pertes de charge

• Possibilités de calcul des pertes de charge à partir des formules de Raynal et al. (2012)
• A débit d’équipement équivalent pertes de charges nettement supérieures aux plans de grille inclinés avec des barreaux classiques, mais réduction significative pour les GOBSE. 

Fondements et  principes

• 1er rapport établi en 2001 : 272 dispositifs étudiés (mais essentiellement des passes à bassins et à ralentisseurs et uniquement sur le bassin Adour-Garonne)
• Actualisation de ce rapport et compléments en 2015 : caractéristiques techniques et factures collectées et analysées sur 114 dispositifs construits entre 2001 et 2014 sur l'ensemble du territoire métropolitain
• Les indicateurs de coûts retenus dans l’analyse sont pondérés par l’Indice des Travaux Publics (TP02) à la date du 01/01/2014. Pour tenir compte de l'évolution du coût des travaux publics, l'outil de calcul intègre l'actualisation de cet indice
• Les coûts globaux estimés intègrent ceux liés à l'installation et à l'isolement de la zone de chantier
• 2 niveaux d'analyse des données en fonction de l'objectif recherché :
  • à l'échelle d'un axe : première approche du coût d'un scenario d'équipement à la montaison 
    • outil mobilisable dans les études globales à l’échelle d’un axe ou d’un bassin
    • développement d'un outil statistique basé sur des critères généraux : hauteur de chute maximale (H) et module du cours d'eau (Qm)
    • une formule générale utilisée par défaut pour des seuils d’une Hchute > 3 m et des formules spécifiques établies pour les faibles hauteurs de chute (< 1,5 m et entre 1,5 et 3 m)
  • à l’échelle locale : estimation des coûts au stade esquisse en vue de la comparaison de différents scenarii d'équipement 
    • outils mobilisables à l'échelle de l'ouvrage basée sur les valeurs médianes,  les 1er et 3ème quartiles et 1er et derniers déciles des coûts analysés (méthode utilisée en 2001)
    • outils établis par type de dispositif, faisant intervenir de grands critères de dimensionnement : hauteur de chute maximale (H) et débit de fonctionnement à l'étiage (QPap)

Outils 

L’utilisation de la feuille de calcul Excel est recommandée (voir référence ci-dessous)

Unités : coût total en K€ ; H en mètre ; S en m2 (surface de la passe à anguilles) ;  Qm en m3.s-1 ; QPaP en m3.s-1  

Remarques

• Compte tenu du faible nombre d’échantillons étudiés, il est nécessaire de prendre en compte l’ensemble de la plage d’estimation du coût [C25% - C75%]
• Le coût des études (esquisse et dimensionnement) n'est pas pris en compte par l'outil et varie dans une fourchette de 8 000 à 15 000 € par ouvrage pour 75% des dispositifs étudiés
• Les coûts d’installation et d’isolement de chantier se situent pour 90% des passes étudiées entre 10 % et 26 % du coût total des travaux

Exemples de dysfonctionnements

Dysfonctionnements montaison

Dysfonctionnements dévalaison

Type de visite

Autosurveillance

Interventions

Recommandations

• A l'issue du récolement, rendre fixes les éléments de réglage de la passe à poissons (cote déversement échancrures) : les contraintes d’entretien sont directement liées à la conception et à l’emplacement de l’entrée hydraulique de la passe à poissons ainsi qu’à la mise en place de dispositifs limitant les risques d’obstruction par les embâcles (drôme flottante, grilles pivotantes)
• Proposer un protocole simple et pratique de vérification des paramètres clefs du bon fonctionnement de la passe à poisson (schéma explicatif le cas échéant) et mettre en place un carnet de suivi
• Sécuriser l’accès aux installations pour les agents d’exploitation et mettre en place des lignes de vie et/ou des caillebotis pour sécuriser l’intervention des personnels en charge de l’entretien

Espèces cibles

• Espèces présentes et déterminisme de migration (grands migrateurs amphihalins/migrateurs holobiotiques) : espèces/stades cibles
• Répartition et abondances des espèces cibles dans les tronçons en amont et en aval de l'obstacle : données actuelles et historiques
• Analyse des structures de classes d'âge en amont et en aval de l'obstacle : importance du recrutement, stock de géniteurs, ...

Habitats aquatiques présents

• Rappel des exigences des espèces/stades cibles en termes d'habitats
• Répartition et types d'habitats en amont et en aval de l'ouvrage, sur l'axe principal et les affluents (pour les migrateurs amphihalins, réflexion à l’échelle de l’axe de colonisation) :
  • habitats de reproduction : répartition des zones de frayères (abondance des faciès d'écoulement favorables, recensement des frayères potentielles, observations de reproduction)
  • principales zones de croissance : répartition, abondance et diversité des faciès d’écoulement, diversité des habitats dont habitats d'abris (sous berges, embâcles, macrophytes, ...)
  • zones de refuge (affluents, annexes hydrauliques) lors de conditions particulières
• Identification des principaux facteurs d'altérations de la fonctionnalité des habitats à l’échelle de l’ouvrage et à l’échelle du tronçon (altération de l’hydrologie, altération des processus hydromorphologiques, qualité des eaux, colmatage, …)

Conditions actuelles d'accès aux habitats

• Conditions actuelles de dévalaison :
  • à l'échelle de l'obstacle étudié : diagnostic dévalaison
  • à l'échelle de l'axe : effet cumulé ouvrages existants, équipements à venir,  présence d’obstacles naturels, … (niveau de précision attendu en fonction des données disponibles) Exemple : démarche axe dévalaison anguille
• Conditions actuelles de montaison :
  • à l'échelle de l'obstacle étudié : diagnostic montaison
  • à l'échelle de l'axe : effet cumulé ouvrages existants, équipements à venir,  présence d’obstacles naturels, … (niveau de précision attendu en fonction des données disponibles)  

Nature des gains attendus à l’échelle du tronçon ou bassin

• Accès aux habitats :
  • amélioration de l'accomplissement du cycle biologique des espèces (montaison et dévalaison)
  • permettre aux réservoirs biologiques de remplir leurs fonctions de recrutement vis-à-vis des tronçons amont ou aval (dévalaison)
  • amélioration de l’accès aux réservoirs biologiques (montaison)
  • dans le cas d’arasement/dérasement d’ouvrages, libre circulation piscicole assurée, non dépendante du dispositif de franchissement (attractivité, plage de fonctionnement, entretien)
• Restauration d'habitats aquatiques uniquement par arasement/dérasement d'ouvrages :
  • suppression de la zone ennoyée
  • restauration du transit sédimentaire
  • restauration d’une hydrologie et d’une thermie proche d’une situation naturelle