9-4 Comparaison expérimentale entre les déversoirs non rectilignes creusés

Pour vérifier l’impact du ratio (d’/P) sur la capacité d’évacuation des déversoirs non rectilignes creusés, six (06) modèles de même paramètres géométriques et de différents ratios (d'/P) ont été expérimentés, la hauteur maximale du déversoir (P) est considérée fixe pour tous les modèles (P=15cm).

 (Modèle D02) [d’amont = d’aval = 1cm], (d'/P = 0.067)

 (Modèle D03) [d’amont = d’aval = 2cm], (d'/P = 0.13)

 (Modèle D06) [d’amont = d’aval = 3cm], (d'/P = 0.2)

 (Modèle D07) [d’amont = d’aval = 4cm], (d'/P = 0.27)

 (Modèle D08) [d’amont = d’aval = 5cm], (d'/P = 0.33)

 (Modèle D09) [d’amont = d’aval = 6cm], (d'/P = 0.4)

La représentation graphique des courbes de débit en fonction de la charge relative Q=

f (H*/P) (Figure V-52) montre que :

 Pour les faibles charges relatives (H*/P<0.3) toutes les courbes sont presque identiques, c'est-à-dire que l'effet du ratio (d'/P) n'apparaît pas dans cette phase d'écoulement.

 Pour les moyennes et grandes charges relatives (H*/P>0.5), on distingue presque deux courbes différentes avec un écart d'évacuation très remarquable entre elles. La courbe supérieure qui correspond au (modèle D07) (d'/P=0.27) se caractérise par un grand taux d'évacuation d'environ 5% en comparaison avec les courbes qui représentent les modèles avec ratios (d'/P=0.067), (d'/P=0.13), (d'/P=0.2), (d'/P=0.33) et (d'/P=0.4).

Figure V-52: Courbes de débit en fonction du ratio (d’/P)

Afin de confirmer le résultat obtenu, qu’il montre que le (modèle D07) avec (d'/P=0.27) se caractérise par un taux d’évacuation optimum devant les autres modèles, on va essayer d’étudier deux catégories des modèles séparément : les modèles avec ratio (d’/P ≤ 0.27), et les modèles avec ratio (d’/P ≥ 0.27), on trace les courbes des coefficients du débit en fonction de la charge relative Cw=f (H*/P).

 Modèles avec ratio (d’/P ≤ 0.27)

La représentation graphique Cw=f (H*/P) de quatre (04) modèles avec ratios différents (d'/P ≤ 0.27) (Figure V-53), montre que:

 Pour les faibles charges relatives (H*/P < 0.3), le (modèle D03) (d'/P=0.13) se caractérise par une capacité d'évacuation supérieure aux autres modèles D02 (d'/P= 0.067) et D06 (d'/P= 0.2), D07 (d'/P= 0.27) avec un écart estimé à 2%.

 Pour les moyennes charges relatives (0.3 < h*/P < 0.6), les quatre modèles D02 (d'/P=

0.067) et D03 (d'/P=0.13), D06 (d'/P= 0.2) et D07 (d'/P= 0.27) ont une capacité d'évacuation identique.

 Pour les grandes charges relatives (H*/P > 0.6), le modèle D07 (d'/P=0.27) se caractérise par une capacité d'évacuation supérieur aux modèles D02 (d'/P= 0.067) et D03 (d'/P=0.13) et D06 (d'/P= 0.2) avec un écart de 3%.

Figure V-53: Coefficient de débit en fonction des modèles avec ratio (d'/P ≤ 0.27)

 Modèles avec ratio (d’/P ≥ 0.27)

La (figure V-54) illustre une représentation graphique Cw=f (H*/P) de trois modèles de ratio (d'/P ≥ 0.27). Cette représentation montre que:

 Pour les charges relatives (H*/P < 0.3), le modèle D07 (d'/P=0.27) se caractérise par une capacité d'évacuation supérieure aux modèles D08 (d'/P= 0.33) et D09 (d'/P= 0.4), avec un écart de 7%.

 Aux moyennes et fortes charges relatives (H*/P >0.5), le modèle D07 (d'/P=0.27) continue avec son grande performance d'évacuation devant les deux modèles D08 (d'/P=

0.33) et D09 (d'/P= 0.4), avec un écart estimé à 3%.

Figure V-54: Coefficient de débit en fonction des modèles avec ratio (d'/P ≥ 0.27)

INTERPRETATION DES RESULTATS

 La diminution de la pente fait augmenter la capacité d’évacuation d’une manière significative jusqu’à la pente qui correspond au ratio (d’/P = 0.27), Au-delà de cette valeur la capacité d’évacuation du déversoir non rectiligne creusé sera diminué.

 Le meilleur ratio entre le creusement des alvéoles et la hauteur maximale du déversoir correspond à la valeur (d’/P = 0.27).

V-10 CONCLUSION

L’étude expérimentale effectuée au laboratoire Aménagements Hydrauliques et Environnement (LAHE) de l'université de Biskra sur 14 modèles réduits des déversoirs en mince paroi, déversoirs en labyrinthe développés et des déversoirs non rectilignes creusés, a été pour objectifs principaux:

 La comparaison entre les déversoirs non rectilignes creusés et les déversoirs en mince paroi de même largeur;

 La comparaison entre les déversoirs non rectilignes en labyrinthe développés et les déversoirs en mince paroi de même largeur;

 Etude expérimentale sur modèles réduits des déversoirs creusés.

L’étude de comparaison entre les déversoirs non rectilignes creusés et les déversoirs en mince paroi de même largeur a montré que:

 La performance moyenne des déversoirs non rectilignes avec différents endroits de creusement des alvéoles par rapport au déversoir rectiligne en mince paroi de même largeur est de l’ordre de 2.15 fois.

 Du point de vue hydraulique, le meilleur creusement des alvéoles est celui qui correspond d'un creusement symétrique des alvéoles ou creusement unique en amont.

Tandis que le creusement unique en aval peu apporte à la capacité d’évacuation du déversoir non rectiligne creusé.

 Du point de vue stabilité de l'ouvrage, le creusement symétrique des alvéoles est bénéfique, il assure mieux la stabilité du déversoir creusé en comparaison avec les autres types de creusement (uniquement en amont ou uniquement en aval).

 L’augmentation de la pente de creusement des alvéoles fait augmenter la performance du déversoir non rectiligne creusé symétriquement jusqu’à le ratio (d’/P= 0.27), mais à partir du ratio (d’/P= 0.33) la performance se diminue d’une manière significative. Ce résultat signifie que la pente de creusement des alvéoles ne doit pas dépasser le (1/3).

 La diminution de la pente de creusement des alvéoles fait diminuer la performance du déversoir non rectiligne creusé symétriquement jusqu’à le ratio (d’/P= 0).

 La performance des déversoirs non rectilignes creusés devant les déversoirs rectilignes en mince paroi de même largeur est variée de (2 à 2.15) fois.

 Le déversoir non rectiligne creusé peut être une solution pour faire évacuer des grands débits sous des faibles charges.

L’étude de comparaison entre les déversoirs non rectilignes en labyrinthe développés et les déversoirs en mince paroi de même largeur a montré que :

 La forme géométrique des alvéoles joue un rôle primordial dans l’augmentation / diminution de la capacité d’évacuation des déversoirs.

 La performance des déversoirs non rectilignes en labyrinthe développé devant les déversoirs rectilignes en mince paroi de même largeur est variée de (1.85 à 2) fois.

 La forme en plan rectangulaire du déversoir permet l’évacuation des grands débits, tandis que les formes en plans triangulaires et trapézoïdaux diminuent la capacité d’évacuation.

 La forme en plan trapézoïdale permet l’évacuation des grands débits en comparaison avec la forme en plan triangulaire.

 Le déversoir en labyrinthe développé rectangulaire peut être une solution pour faire évacuer des grands débits sous des faibles charges.

L’étude expérimentale sur modèles réduits des déversoirs non rectilignes creusés a montré que :

 Le déversoir non rectiligne creusé peut être placé sur les barrages poids ou inséré dans les canaux des barrages en terre. Les essais effectués dans ce sens ont montré que le déversoir non rectiligne creusé donne le même rendement pour les deux cas d’emplacement. Par conséquent, le déversoir non rectiligne creusé peut être une solution rentable pour les deux cas de barrage poids (en béton et en terre).

 L'étude de l'effet des corps flottants sur l’écoulement du déversoir non rectiligne creusé a montré que les corps flottants sont arrêtés sous les porte-à-faux du déversoir non rectiligne creusé pour les faibles et moyennes charges relatives mais par contre, l’écoulement est redevenu libre pour les fortes charges relatives.

 La forme d’entrée d’eau évacuée en amont du déversoir non rectiligne creusé signifie la forme géométrique à la partie supérieure des porte-à-faux amont du déversoir non rectiligne creusé, l'expérimentation sur deux formes d'entrée, le premier plan et le deuxième en arc a montré que la forme d'entrée en arc fait diminuer la capacité d'évacuation d'une manière significative devant la forme d'entrée plane. Cette diminution est de l’ordre de 10% pour (H*/P < 0.2) et d’environ 5% pour les moyennes charges (0.2<H*/P<0.45). Ce que signifie qu’il n’est pas recommandé de construire les déversoirs non rectilignes creusés avec une forme d’entrée en arc au niveau des porte-à-faux amont.

 La diminution de la pente fait augmenter la capacité d’évacuation d’une manière significative jusqu’à la pente qui correspond au rapport adimensionnel (d’/P = 0.27), Au-delà de cette valeur la capacité d’évacuation du déversoir non rectiligne creusé sera diminuée.

 Le meilleur ratio entre le creusement des alvéoles et la hauteur maximale du déversoir correspond à la valeur (d’/P = 0.27).

Une étude numérique et statistique est indispensable sur les déversoirs non rectilignes creusés afin d’obtenir une relation approximative du coefficient du débit en fonction des paramètres adimensionnels régissantes l’écoulement sur ce type des déversoirs.

Chapitre VI :

Analyse Numérique et