canal

Voie navigable artificielle, comportant une série de biefs dans lesquels est maintenu un mouillage à peu près constant.

GÉOGRAPHIE, NAVIGATION INTÉRIEURE

Introduction

La navigation à courant libre sur les grands fleuves à fort débit ne nécessite pas de vastes travaux d'ensemble, en dehors des dragages et des installations portuaires. Par contre, les fleuves et rivières de moyenne importance doivent être aménagés pour permettre une navigation régulière en toute sécurité. Ainsi a-t-on, par exemple, corrigé le cours sinueux du Rhin, puis régularisé le lit du Rhin et du Rhône. Lorsque ces aménagements sont trop difficiles, ou insuffisants, ou inefficaces, on a recours soit à la canalisation, soit au canal latéral qui double le cours d'eau : les « barrages-écluses » sont souvent combinés avec une centrale hydroélectrique. La liaison entre deux bassins fluviaux nécessite la réalisation d'un « canal à point de partage ». Les canaux de navigation intérieure creusés de main d'homme sont donc des rivières artificielles ; mais il y a une différence essentielle par rapport aux rivières : un canal peut être mis à sec pour son entretien. Cette opération, qui facilite l'exécution des travaux et diminue leur coût, n'est évidemment pas possible pour les cours d'eau canalisés, ni pour les canaux maritimes à niveau.

L'idée de creuser des canaux pour la navigation commerciale remonte à l'Antiquité : les Égyptiens (isthme de Suez), les Chinois (Grand Canal de Chine), les Romains (isthme de Corinthe, fossa Mariana, fossa Corbulonis) ont réalisé ou tenté de réaliser des canaux à niveau.

Mais c'est l'invention de l'écluse à sas (xiv^e-xv^e s.) qui a affranchi les voies d'eau artificielles des contraintes géographiques, en permettant au matériel flottant de franchir une dénivellation.

Les canaux de navigation intérieure

Les canaux sont des voies d'eau navigables, établies artificiellement. En France, leur longueur totale est de 3 553 km, chiffre auquel il convient d'ajouter les 4 414 km de rivières canalisées. Ensemble, ils forment le réseau de navigation intérieure (7 967 km), l'un des plus vastes d'Europe, mais de qualité inégale, fréquenté à 80 % par la navigation commerciale et aussi par le tourisme fluvial qui se développe de plus en plus.(→ navigation fluviale.) Les canaux de navigation – succession de biefs limités par des écluses – appartiennent à deux types : les canaux latéraux à un cours d'eau naturel et les canaux de jonction, entre deux vallées, appelés plus précisément « canaux à points de partage ».

Un canal latéral court-circuite une portion de cours d'eau, qu'il longe en général d'assez près et dont il utilise l'eau pour son alimentation. Son profil en long suit la pente générale du cours d'eau. Tels sont le canal latéral à la Loire (196 km, 1858), le grand canal d'Alsace (56 km, entrepris entre 1928 et 1933) ou le canal latéral à la Garonne (193 km, 1856). Un canal à point de partage traverse la ligne de partage des eaux qui sépare deux bassins versants. Il doit donc franchir un col, ce qui nécessite généralement la construction d'importants ouvrages d'art. Mais la difficulté essentielle reste l'alimentation en eau du bief de partage, le plus élevé du tracé. À cette altitude, les ressources en eau sont, en règle générale, peu abondantes ; l'eau doit donc être amenée de fort loin par des rigoles, et d'importants réservoirs d'alimentation doivent être construits. À ce type de canal appartiennent des voies comme le canal de Briare, dit aussi « de Loire en Seine » (56 km, 1642, ouvrage volontariste d'unification économique du pays par la navigation intérieure), ou encore le canal de la Marne au Rhin (314 km, 1853), qui traverse plusieurs vallées et comporte plusieurs biefs de partage.

En dehors de l'écluse, pièce maîtresse des canaux, de nombreux ouvrages d'art jalonnent ces voies de communication, comme les barrages fixes (barrages-déversoirs) ou mobiles. À ce dernier type appartient le barrage à fermettes, qui utilise comme éléments de bouchure des aiguilles (panneaux rigides articulés), des rideaux ou des vannes glissantes. Les barrages plus modernes sont à hausses ou à toit. D'autres ouvrages complètent l'infrastructure des canaux : ponts, aqueducs, déversoirs, prises d'eau, quais. Parmi les réalisations importantes, il y a les ponts-canaux, comme le pont-canal de Briare (700 m, 1896), construit pour faire franchir la Loire au canal latéral à la Loire. Certains canaux passent par un tunnel, en général à voie unique, ce qui évite de subir un dénivelé trop important. Tel est le souterrain d'Arzviller sur le canal de la Marne au Rhin (2 307 m, 1853).

Les canaux maritimes

Par rapport aux canaux de navigation intérieure, les canaux maritimes se situent à une tout autre échelle. Les trois principaux canaux de ce type accessibles aux navires de mer sont le canal de Suez, le canal de Corinthe et le canal de Panamá.

Le canal de Suez relie la Méditerranée à la mer Rouge. Il avait existé une voie d'eau du temps des pharaons ; elle fut détruite au viii^e s. Le canal de Suez (164 km, sans écluse) fut réalisé de 1859 à 1869 par Ferdinand de Lesseps et la Compagnie universelle du canal maritime de Suez. Large à l'origine de 20 m au plan d'eau, avec un mouillage de 7 à 8 m, la cuvette du canal fut constamment agrandie. Aujourd'hui, avec 100 m au plan d'eau et un mouillage de 12,50 m, le canal permet le passage de navires de plus de 100 000 tonnes.

Le canal de Corinthe, voie d'eau à niveau de 6,3 km de long (largeur : 22 m, mouillage : 8 m), a été réalisé de 1881 à 1893 au travers de l'isthme de Corinthe, par la Société internationale du canal maritime de Corinthe, sur le tracé d'un ancien canal entrepris par Néron : elle évite aux navires de tonnage limité le contournement du Péloponnèse entre la mer Égée et la mer Ionienne. Obstrué en 1944 par les Allemands, il a été rouvert au trafic en 1949.

Les travaux du canal de Panamá, reliant les océans Pacifique et Atlantique, commencés en 1881 par Ferdinand de Lesseps et la Compagnie universelle du canal interocéanique, furent interrompus en 1888 (la liquidation judiciaire de la Compagnie en février 1889 provoque le scandale dit de Panamá), et repris de 1904 à 1914 par les États-Unis. Long de 80 km, le canal comporte, sur chaque versant, deux séries de trois écluses (305 × 33,5 m), rachetant une chute de 26 m. Un projet actuel prévoit de doubler le canal actuel par un canal à niveau.

Les écluses

C'est au cours des xiv^e et xv^e s. que fut mise au point l'écluse dite « à sas », à peu près simultanément en Allemagne et en Italie. Si son principe de fonctionnement est resté inchangé, c'est sans doute l'ouvrage dont la technique a le plus évolué. Toute écluse est elle-même formée de deux « écluses » simples, les portes, limitant le sas proprement dit. Les parois latérales, les bajoyers, d'abord construits en bois, ont ensuite été réalisés en maçonnerie à parement vertical ou incliné, puis en palplanches métalliques.

Des progrès importants ont été réalisés au cours des siècles pour la fermeture amont et aval du sas, et le système de remplissage et de vidange de ce sas. L'invention des portes busquées, remplaçant un empilement de poutrelles, revient à Léonard de Vinci, à la fin du xv^e s. : ce sont les portes le plus couramment utilisées. Par la suite ont été inventés de nombreux autres types de portes : rabattantes, levantes, plongeantes, à secteur, à segment, glissantes ou roulantes, en charpente métallique rivée ou soudée.

Le remplissage et la vidange du sas se font le plus simplement par des vantelles placées dans les vantaux des portes amont et aval, ou par de courts aqueducs contournant ces portes. Ces systèmes créent cependant des tourbillons et des intumescences sur le plan d'eau du sas, surtout au remplissage. Les écluses modernes à grand gabarit sont dotées d'aqueducs latéraux noyés dans les bajoyers et ouverts directement sur le sas par de nombreux larrons, ou bien d'un aqueduc central noyé dans le radier et ouvert dans le plafond de l'écluse. Les mouvements d'eau peuvent se faire alors sans remous gênants.

On conçoit bien qu'une écluse consomme de l'eau lors du passage des bateaux. Certains canaux dont l'alimentation générale est difficile, voire déficitaire, sont dotés d'écluses à bassin d'épargne : on met en réserve une partie de l'eau de vidange du sas, pour la réutiliser au remplissage suivant. Un simple bassin d'épargne permet d'économiser un tiers de l'éclusée.

Les dimensions des écluses sont variables : 25 × 4 m sur les canaux bretons ; jusqu'à plus de 300 m de long et 24 m de large pour les grands fleuves canalisés, comme la Volga près de Volgograd (Russie), et les écluses maritimes (500 × 37 m à Anvers, 400 × 67 m au Havre).

Les formes de radoub fluviales ou maritimes sont apparentées aux écluses : on utilise un bateau-porte pour fermer l'unique porte d'accès ; on vidange par gravité à marée basse, ou par pompage. La manœuvre des écluses pour bateaux de 300 tonnes, utilisées aussi par la navigation de plaisance, est de plus en plus automatisée : il n'y a plus d'éclusier. L'utilisateur provoque lui-même l'enclenchement du cycle d'éclusage.

Le franchissement des hautes chutes

Introduction

Lorsqu'il s'agit de franchir une dénivellation importante sur un canal, de plus de 15 m par exemple, l'écluse ou l'échelle d'écluses deviennent prohibitives par leur consommation d'eau élevée – ce qui n'est pas le cas sur un fleuve à débit important – et par la durée trop longue du franchissement. On a cherché depuis longtemps des moyens de franchissement des hautes chutes évitant ces inconvénients.

L'ascenseur vertical à flotteur

L'ascenseur vertical à flotteurs est constitué par un bac supporté par deux flotteurs qui assurent le déplacement du bac. Ainsi se présente l'ascenseur d'Henrichenburg sur le canal Dortmund-Ems, en Allemagne (années 1960). Il comprend un bac de 90 × 12 m pour bateaux de 1 350 tonnes, qui se déplace sur une hauteur de 14,50 m. Un type d'ascenseur analogue, mais à contrepoids, a été mis en service en 1934 à Niederfinow (Allemagne), sur le canal Berlin-Stettin.

L'ascenseur hydraulique

Le principe de l'ascenseur hydraulique est simple : 2 bacs sont solidaires chacun d'un piston en communication hydraulique ; on remplit un peu plus le bac que l'on veut faire descendre. En France, l'ascenseur des Fontinettes sur le canal de Neuffossé, qui fut en exploitation de 1888 à 1967, appartenait à ce type.

Les plans inclinés

Les premiers plans inclinés transversaux ont été réalisés au xix^e s. aux États-Unis, en Angleterre et en France, comme celui de Saint-Louis-Arzviller. Parmi les plans inclinés longitudinaux, équilibrés par des contrepoids, celui de Ronquières sur le canal de Charleroi à Bruxelles, en Belgique (1967), comporte deux chariots-bacs pour bateaux de 1 350 t roulant sur une rampe de 5 %. L'ouvrage de Krasnoïarsk, sur l'Ienisseï (Russie), comporte un bac automoteur pour bateaux de 2 000 t circulant sur une double pente, de chaque côté de la colline à franchir.

La pente d'eau

La pente d'eau est encore plus récente : dans une rigole inclinée et calibrée en béton, en forme de U, un bouclier mobile sur pneus retient un coin d'eau dans lequel prend place le bateau. Il est déplacé par le bouclier en même temps que le coin d'eau. Ainsi ont été réalisés en France les ouvrages de Montech sur le canal latéral à la Garonne (1973) et de Fonséranes sur le canal du Midi (1985), remplaçant respectivement cinq et sept écluses à petit gabarit. Ces prototypes sont précieux pour la réalisation d'ouvrages du même genre au grand gabarit (liaison Rhin-Rhône).