Le mot écluse désigne en latin des « eaux séparées » : Aqua Exclusa. Les écluses sont des ouvrages d’art hydrauliques permettant la navigation des bateaux en reliant deux tronçons navigables (deux biefs) qui ont des niveaux différents. Un sas, isolé par 2 portes, dans lequel on peut faire varier le niveau d’eau, permet ainsi aux bateaux de remonter un fort dénivelé du cours d’eau ou de le descendre.

Même si le principe existait déjà, ce n’est que vers la fin du Moyen âge que les écluses modernes ont fait leur apparition sur nos cours d’eau européens.

• Le Pertuis :

Le système de barrage existe depuis plus de 2 000 ans pour des besoins d’irrigation et d’alimentation des moulins ou pour maintenir un niveau d’eau suffisant dans les partie navigables. C’est la nécessité pour les bateaux de franchir ces barrages qui a amené la création de petites « portes déversoir » (= pertuis). Périlleux malgré sa fable hauteur 50cm à 2m à cause du débit créé, et gaspilleur en eau ce système a vite été remplacé par des systèmes plus évolués.

• Le Bassin à portes marinières :

A partir du 15ème siècle, les bassins à portes marinières apparaissent peu à peu sur les cours d’eau européens. En effet ces bassins sont en fait un rapprochement de deux pertuis permettant d’économiser l’eau perdue à chaque passage. Ce système aujourd’hui disparu et également appelé « paléo-écluse » est l’ancêtre direct des écluses modernes.

• L’ingénierie au service de l’écluse moderne…

A partir de la Renaissance des ingénieurs hollandais et italiens dont Leonard de Vinci perfectionnent ce système en travaillent notamment sur les vantaux et la pression qu’ils subissent. Des améliorations progressives (portes à guillotine puis busquées, vannes papillons et à partir du 19ème les vannes cylindrique) vont permettent d’équilibrer la pression sur les portes et la construction d’écluses de plus en plus maniables et de plus en plus hautes (5m et plus) ;
Cette hauteur de franchissement est toutefois limitée à environ 25m par les besoins en alimentation du canal, de son volume de navigation et donc du nombre de bassinées (volume d’eau nécessaire pour le passage de l’écluse). On recense cependant quelques ouvrages dépassant les 30m au Portugal ou en Russie sur le Dniepr (37m).

Les premières écluses ovales étaient en bois ; Leur forme ovale permettant de résister à la pression du terrain et de faire passer plusieurs bateaux en même temps. On retrouve ces écluses, maintenant maçonnées en pierre sur le Canal du Midi mais aussi en Espagne, Italie ou en Scandinavie.

La forme rectangulaire est la plus répandue et l’apparition du béton armé, par sa mise en œuvre et son entretien aisés, a considérablement accéléré son développement. Le Canal de Briare a été l’un des premiers à accueillir les écluses rectangle

On observe également des écluses rondes dont la forme est dictée par le terrain. A Agde, cette écluse unique au monde construite par Pierre Paul Riquet en 1680, permet de relier 3 cours d’eau par un même sas : l’Herault, le Canal du midi et le Canal Maritime. Située entre le canal latéral à la Loire et l’Allier les cours d’eau étant quasiment côte à côte, l’écluse ronde des Lorrains permettait autrefois aux bateaux d’effectuer une rotation complète dans le sas afin de se diriger vers la sortie. Elle n’est aujourd’hui utilisée que pour les besoins an alimentation des cours d’eau.

• Ecluse à porte à relevage (dites « à guillotine »)

Apparue en Chine vers l’an 1000 mais que pour une des deux portes, ce système d’écluse ne fût réellement mis en place qu’au 15ème siècle sur un des canaux de Milan (le Naviglio Grande). Difficilement manœuvrables ces portes sont aujourd’hui utilisées uniquement pour les portes avales de certaines écluses hautes comme à Arzviller ou sur le Rhône.

• Ecluse à portes pivotantes ou « portes secteur » (A)
  

Ce système, expérimenté au 17ème mais peu répandu, repose sur des doubles portes dont la courbures annulent la pression de l’eau et qui pivotent sur un axe vertical.

• Ecluse à portes busquées (B)
  

Le principe repose sur une double porte qui une fois fermé s’oppose au flux d’eau. Créé au 15ème siècle, des inventions ultérieures comme le système de manœuvre et des « ventelles », petites fenêtres en bas des portes permettant d’équilibré la pression et de faciliter l’ouverture des portes, ce système est aujourd’hui le plus répandu sur tous les canaux du monde.

Les écluses sont idéales pour les franchissement de dénivelés moyens (de 1m à 25m). D’autres dispositifs ont donc été créés pour permettre des franchissements plus important :

• Les escalier d’écluses : plusieurs écluses à la suite : Fonserannes
• Les pentes d’eau : couloir d’eau retenue par un bouclier mobile comme à Montech ou à Fonserannes (en parrallèle de l’escalier)
• Les plans inclinés : bac (en eau ou à sec) horizontal hissé sur un plan incliné : Arzviller
• Ascenseur à bateau : bac en eau hissé à la verticale comme en Belgique, sur le canal du Centre, l'ascenseur funiculaire géant de Strépy-Thieu.

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