De par leur nature, les rivières sont, dans la plupart des cas, loin d'être des voies de communication confortables et sûres : rapides, chutes d'eau, hauts-fonds, méandres étroits à forte vitesse de courant - la liste des dangers et des obstacles qui donnaient du fil à retordre aux bateliers d'autrefois était longue. A cela s'ajoutaient des niveaux d'eau variables et peu fiables, avec des crues et des périodes de sécheresse.
On a donc commencé à "dompter" les rivières avec des barrages. Leur lit ne descendait plus vers la vallée comme un toboggan ondulé dans lequel l'eau s'engouffrait, mais ressemblait à un escalier régulier. Entre les différentes marches, dans les "barrages", la pente et la vitesse du courant étaient bien plus faibles qu'auparavant. Les bateaux et les radeaux en aval pouvaient désormais être plus facilement contrôlés, et le halage en amont, lorsqu'il fallait tirer à la force des bras depuis la rive, était pour le moins un peu moins pénible.
Écluses de chambre pour la navigation à partir de la fin du Moyen Âge
À partir de la fin du Moyen Âge, les écluses de chambre ont rendu les barrages franchissables pour la navigation. Léonard de Vinci a également participé à leur développement. Le principe de fonctionnement simple n'a guère changé jusqu'à aujourd'hui : Dans la chambre, fermée des deux côtés par des portes, le niveau d'eau peut être modifié à volonté par l'arrivée et l'évacuation. Un véhicule qui s'y trouve monte ou descend en fonction du niveau de l'eau.
La construction et le fonctionnement des écluses modernes sont expliqués en détail dans ce dossier spécial sur les écluses. L'invention de l'écluse a également permis de construire des canaux reliant d'autres voies navigables, même s'il fallait franchir une pente ou une ligne de partage des eaux située plus haut. Cela a été possible pour la première fois en 1398 avec l'ouverture de la "Stecknitzfahrt" ; elle reliait l'Elbe à la puissante ville hanséatique de Lübeck de l'époque, afin de pouvoir mieux transporter le sel de Lüneburg vers la mer Baltique. Dix-sept écluses ont été construites, une seule a été conservée : l'écluse Palm près de Lauenburg. Le successeur moderne de la Stecknitzfahrt est d'ailleurs le canal Elbe-Lübeck.
Avec l'extension du réseau de canaux et de rivières, les exigences posées aux écluses ont également augmenté : d'abord en bois, elles ont rapidement été construites en briques, en pierre et finalement en béton. Aujourd'hui encore, sur les voies navigables où le trafic est important, les véhicules continuent de croître et nécessitent des ouvrages hydrauliques toujours plus grands. Les différences peuvent être énormes, depuis les petites écluses de barges manuelles jusqu'aux écluses de navigation à grand gabarit qui, avec une longueur de chambre utile dépassant largement les 200 m, accueillent des convois complets de bateaux à couple.
Ces types d'écluses existent
Il existe aujourd'hui toute une série de types d'écluses spécialisées : Les écluses maritimes, par exemple, ferment les bassins portuaires dans les eaux de marée. Les écluses économiques sont utilisées sur les canaux. Grâce à un système sophistiqué de bassins de rétention, elles "consomment" moins d'eau. Les écluses à sas, les escaliers d'écluses et les ascenseurs à bateaux surmontent quant à eux des hauteurs de chute particulièrement importantes. Si un barrage dispose de deux chambres parallèles qui peuvent fonctionner en alternance, on parle d'écluse à double chambre. Parfois, il existe même en plus une écluse spéciale, plus petite, pour les bateaux de plaisance. Dans les régions où la navigation professionnelle est faible et le tourisme fluvial croissant, la tendance est d'ailleurs clairement, depuis quelques années, à l'utilisation d'écluses semi-automatiques en libre-service, que l'on peut facilement mettre en marche depuis le bateau.
Histoire de fond : Léonard de Vinci et le sas
La forme la plus ancienne de porte d'écluse est la porte de barrage. On l'appelle ainsi parce que ses vantaux fermés "poussent" en angle dans le sens contraire à la pression de l'eau - c'est-à-dire vers l'amont. Le principe est à la fois génial, simple et sûr : grâce à cette disposition, la porte ne s'ouvre que lorsque le niveau d'eau est équilibré des deux côtés. Pendant ce temps, l'eau comprime les deux vantaux et rend la porte étanche. Pour que l'eau puisse s'écouler à travers la porte fermée, les vannes doivent être ouvertes dans leur partie inférieure à l'aide de barres de poussée. Léonard de Vinci est considéré comme l'un des pères de la porte battante ; on ne sait pas s'il l'a réellement inventée vers 1500, mais son dessin est le plus ancien connu à ce jour.
Outre la porte battante classique, il existe désormais toute une série d'autres types de portes. Les grandes écluses situées à l'intérieur des terres peuvent également être équipées de portes relevables, abaissables, pliantes ou coulissantes (qui s'ouvrent sur le côté), selon le type de construction et les conditions de construction sur place. Ainsi, le sous-sol et la hauteur de chute à surmonter jouent un rôle important dans le choix d'une technique spécifique. En revanche, les écluses maritimes qui sont en outre exposées aux changements de marée disposent souvent de portes doubles ou sont fermées par des portes à secteurs semi-circulaires.
