HYDRAULIQUE Écoulements à Surface Libre

Présentation au sujet: "HYDRAULIQUE Écoulements à Surface Libre"— Transcription de la présentation:

1 HYDRAULIQUE Écoulements à Surface Libre

2 Aménagements des rivières
Basse chute (Hb < 30 m) W=ρgQH

3 ENERGIE HYDRAULIQUE Turbine hydraulique

4 Base de l’hydro-électricité des cours d’eau
2 paramètres : Le débit turbiné Q La hauteur de chute H

5 Régulation des canaux

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7 Déversoir de crues

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10 Une Rivière La Lèze (au sud de TOULOUSE)

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18 Un canal Canal de la Neste

19 Canal de la Neste Vanne AVIO en tête du canal de la Neste Vannes télécommandées en tête du canal de la Neste Vannes automatiques en tête de secondaire

20 ÉCOULEMENTS NON PERMANENTS
Rapidement variés : manœuvre de vannes, rupture de barrage, … Lentement variés : crues

21 raidissement du front d’onde
Onde de compression raidissement du front d’onde Onde de détente étalement du front d’onde

22 THEORIE DESCARACTERISTIQUES

23 Ondes de translation

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27 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT

28 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=1 seconde

29 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=2 secondes

30 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=3 secondes

31 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=4 secondes

32 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=5 secondes

33 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=6 secondes

34 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=7 secondes

35 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=8 secondes

36 FERMETURE D ’UNE VANNE EN AMONT
Hauteur d ’eau initiale 1,6 m Vitesse initiale 2 m/s Temps de fermeture de la vanne T = 4 secondes T=10 secondes

37 Rupture d’un barrage

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44 ETUDE D ’UNE CRUE FICTIVE
Crue rapide en 2 heures Le débits augmente de 10 m3/s à 50 m3/s Trois stations rapprochées x = 0 , x = 1500 m et x = 3000 m Crue avec dissipation

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48 EXEMPLE SIMULATION D’UNE CRUE
CRUE DU 10 AU 14 JUIN 2000 GARONNE ENTRE VERDUN ET BOURRET

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50 Données nécessaires Profils en travers en différents PK
Parfois incomplets ( lit majeur) Coefficients de Frottement (Strickler) Souvent inconnus à forts débits ( lit majeur) Loi Q(Z) dans la section en aval Incomplète à forts débits Hydrogramme de la crue en amont

51 PROFILS DES SECTIONS EN TRAVERS

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53 Coefficients de Frottement (Ks)
Lit majeur Ks faible et inconnu Lit moyen Ks modéré

54 HYDROGRAMME Diminution du maximum

55 Temps de propagation

56 Limnigramme

57 Passe à poissons Différents types Choix fonction:
Passe à bassins successifs Passe à ralentisseurs Passe à fente verticale Ascenseurs à poissons Écluses à poissons Choix fonction: du type des espèces de poissons devant transiter par la passe des capacités de nage et de saut de l’environnement de la passe Dimensionnement de la passe et implantation dans le mémoire technique

58 Passes à poissons Exemple des passes à bassins successifs
Dimensionnement fonction des espèces

59 Passes à poissons Passes à jets plongeant Passes à jet de surface

60 Exemple des passes à bassins successifs
Mettre illustration

61 Courbes de remous des écoulements graduellement variés

62 Changement de pente Rupture de pente

63 Exemple de courbe de remous

64 Courbe de remous d’un élargissement progressif de section

65 Écoulement en aval d’une vanne de fond sans ressaut
Écoulement en aval d’une vanne de fond avec ressaut

66 Le ressaut hydraulique
Le ressaut hydraulique est un “écoulement rapidement varié” passage d ’ un écoulement torrentiel (supercritique) à un régime fluvial (infra-critique)

67 Objectifs L'étude des écoulements à surface libre en canal ou en rivière est certainement un des aspect les plus complexes de l'hydraulique. Ce module présente les concepts de base des écoulements unidirectionnels (approche filaire) à surface libre en régime permanent ou transitoire. L'utilisation de codes de calculs pour les écoulements à surface libre permet une approche plus réaliste des situations industrielles et des écoulements en rivière.

68 Caractéristiques des écoulements à surface libre : équations de Barré de Saint Venant
Écoulements uniformes: hauteurs de référence (normale et critique), nombre de Froude, régimes (fluvial ou torrentiel). Écoulements permanents variés (remous, ressaut), applications à travers des exemples : modélisation d'un écoulement naturel, calage d'une ligne d'eau sur la base de cas concrets. Présentation des écoulements non permanents (Théorie des caractéristiques, intumescences, crues). Les problèmes posés par la modélisation numérique 1D sont abordés par l'utilisation de logiciels (SIC, MAGE, HECRAS).