EXPÉRIENCES FAITES EN HONGRIE AVEC DES INSTALLATIONS DE MESURES HYDRAULIQUE

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Expériences faites en Hongrie avec des installations

de mesures hydrauliques

ⁿ

Hungarian expériences

with hydraulic measuring devices

P A R O. STAROSOLSZKY

1 N G É N I E U R D E R E C H E R C H E S A i / l N S T I T U T D E R E C H E R C H E S D E S R E S S O U R C E S H Y D R A U L I Q U E S A R U D A P E S T

Var ticte décrit les conditions a remplir par les installations de mesure des débits en canaux ou en conduites, et ,par les ouvrages de mesures en laboratoire et in situ, notamment tubes Ven- turi^% coudes, mesureurs proportionnels, pertuis Pikalov} canaux Parshall, canaux Venturi tra- pézoidaux et ouurages de prise secondaires. Puis il relate les expériences faites en Hongrie sur ce su jet et les perspectioes futnres des recher- ches en cours.

The author discusses ihe requirements for flow- measuremenls devices in canals or ductst and laboratory and field measuring equipmeni and structures* such as Venturi tubes, elbows, flow proportioners, Pikalov sluices, Parshall flumes, trapezoidal Venturi flumes, and secondary off- takes. He also gives an account of experience acquired on ihe subjeci in Hungary and the anticipated results of present research.

I. — N É C E S S I T É E T O B J E T D E S I N S T A L L A T I O N S D E M E S U R E S H Y D R A U L I Q U E S

II est i m p o s s i b l e d'obtenir des mesures de débits continúes suffisamment precises sans a v o i r recours á des installations de mesures h y - d r a u l i q u e s . E n H o n g r i e , ees installations sont placees sur des petits cours d'eau naturels, ainsi que sur des canaux de d r a i n a g e et d ' i r r i g a t i o n . Sur ees derniers, on peut résoudre le p r o b l é m e en étalonnant des o u v r a g e s construits á ¡'origine p o u r d'autres e m p l o i s [ 1 ] , m a i s étant donné que ees o u v r a g e s ont été étudiés sans teñir c o m p t e de la nécessité d'eííectuer des mesures, la bonne solution est e n c o r é d'utiliser des installations de mesures p r o p r e m e n t dites.

Installations de mesures en canaux ou en con- duites. — Ces installations sont tenues p o u r né- cessaires dans n ' i m p o r t e l e q u e l des cas suivants :

í") Manuscrit recu en octobre 1959.

1. E c o u l e m e n t n o n u n i f o r m e , et v a r i a t i o n s de la pente de la l i g n e d'eau entre de larges l i m i - tes, m é m e p o u r une p r o f o n d e u r d'eau constante.

2. D é b i t p r e s e n t a n ! des v a r i a t i o n s et des fluc- tuations c o n t i n ú e s ; étant d o n n é les v a r i a t i o n s su- bites qui se produisent, o n ne peut accepter les resultáis obtenus au m o y e n d'appareils de mesures isolés c o m m e valables, m é m e p o u r la p é r i o d e de mesures.

3. R u g o s i t é et v é g é t a t i o n du f o n d v a r i a b l e s , ou b i e n v é g é t a t i o n excessive.

4. P r o f o n d e u r et profil du lit v a r i a b l e s . 5. M e s u r e par des appareils isolés (par e x e n v pie au m o y e n d'un m o u l i n e t á f o n c t i o n n e m e n t d i r e c t ) difñcile ou i m p o s s i b l e dans le lit o r i - gine 1.

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1961024

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J A N V . - F É V . 1 9 6 1 — N ° 1 STAROSOLSKY 67

(5. Nécessité de m e s u r e r é g a l e m e n t des v a l e u r s e x t r e m e s se p r o d u i s a n t r a r e m e n t .

7. N é c e s s i t é d'établir, au m o y e n de q u e l q u e s mesures sur place, la r e l a t i o n entre la hauteur ( p r o f o n d e u r d'eau, différences de n i v e a u ) et le débit.

Un ouvrage de mesure de d i m e n s i o n s c o n v e - nables peut s e r v i r aux fins suivantes :

1. Stabilisation de la c o u r b e d ' é t a l o n n a g e ; 2. M i s e en g r a p h i q u e p r é l i m i n a i r e de cette courbe, á titre d ' i n f o r m a t i o n ;

3. D é t e r m i n a t i o n du débit instantané á tout m o m e n t .

Suivant le licu d'implantation, les o u v r a g e s de m e s u r e s e r v e n t á plusieurs fins :

A . — Sur des petits cours d'can naturels, on peut en g e n e r a l obtenir des données útiles sur les ressources en eau, á p a r t i r des e n r e g i s t r e m e n t s continus de la sonde de m e s u r e d'un appareil e n r e g i s t r e u r .

B . — Sur des canaux de drainage, dans les- quels le p l a n d'eau se t r o u v e exhaussé et la pente de la l i g n e d'eau est tres faible (de 5 á 15 c m / k m ) , c'est-á-dire dans des c o n d i t i o n s m o i n s f a v o r a bles, l ' o b s e r v a t i o n c o n t i n u é des données néces- saires á l'établissement d'une courbe de débit f o u r n i t e n c o r é des résultats acceptables.

C. — Sur les canaux d'irrigation, dans lesquels une distribution é q u i t a b l e des débits est basée sur des données r e l a t i v e s á la c o n s o m m a t i o n réelle, et dans lesquels il est nécessaire non seulement de m e s u r e r les débits aux prises p r i n c i p a l e s et aux points de distribution, m a i s encoré á l'arri- vée chez c h a q u é utilisateur, afin d ' é v i t e r des calculs l a b o r i e u x , le d é b i l f o u r n i d e v r a i t étre m e suré d i r e c t e m e n t en c h a q u é lieu de c o n s o m m a t i o n .

D. — Dans le cas des alimentations indus-

trielles, le r o l e de l ' a p p a r c i l de c o m p t a g e est d e t e r m i n é p a r les c o n d i t i o n s de m i s e en oeuvre.

C o m p t e tenu de la m o d e r n i s a t i o n du réseau de j a u g e a g e des débits eíTectuée au cours des der- niéres années en H o n g r i e , les p r i n c i p e s suivants ont été adoptes p o u r la m e s u r e des débits [ 2 , 3, 4, 5 ] :

a) D e s o u v r a g e s de mesures o n t été installés sur de petits cours d'eau naturels en a y a n t p o u r objet p r i n c i p a l de p e r m e t t r e la d é t e r m i n a t i o n des débits f o u r n i s p a r les bassins versants con

sideres c ó r a m e représentant un t y p e p a r t i c u l i e r . T o u t e s les chutes a m é n a g é e s á 1'avenir [ 4 , 5 ] se- ront étudiées en tenant c o m p t e de la nécessité d'effectuer des m e s u r e s .

h) D a n s les canaux de d r a i n a g e , on m e s u r e r a des débits aux stations de p o m p a g e , et dans le cas d e g r a n d s bassins versants, aux l i m i t e s de chaqué zone de caractéristiques difterentes.

c) L ' é t a l o n n a g e des prises p r i n c i p a l e s a été a c h e v é dans p r a t i q u e n i e n t tous les réseaux d'ir- r i g a t i o n , L ' o b j e t de ees étalonnages est de déter- m i n e r les coui'bes d ' é t a l o n n a g e des o u v r a g e s p o u r les p r i n c i p a u x points de distribution. O n a F i n t e n t i o n de m e s u r e r les débits f o u r n i s aux utilisateurs i n d i v i d u é i s au m o y e n d ' o u v r a g e s de m e s u r e construits en b l o c a v e c la prise, ou bien s p é c i a l e m e n t á cette fin. L e p r o b l é m e p r i n c i p a l á r e s o n d r e est celui de la m e s u r e des débits aux prises p r i n c i p a l e s et á F a r r i v é e chez l'utilisateur.

L e s e x p é r i e n c e s résumées plus loin dans le présent article ont été faites surtout p e n d a n t la mesure de débits d ' í r r i g a t i o n tant sur le réseau qu'en l a b o r a t o i r e . Ces expériences p e u v e n t tou- tefois étre utilisées aussi dans d'autres d o m a i n e s d ' e x p l o i t a t i o n des eaux. E n 1958, on a essayé de m e t t r e au p o i n t difíerents t y p e s d ' o u v r a g e s de mesures p o u r des petits cours d'eau naturels et p o u r des canaux de d r a i n a g e , mais aucune e x p é - r i e n c e n'a encoré été réaliséc en l a b o r a t o i r e á ce sujet.

I L — O U V R A G E S D E M E S U R E S É T U D I É S E N L A B O R A T O I R E E T S U R L E S L I E U X

L e s c a r a c t é r i s t i q u e s i n d i v i d u e l l e s des o u v r a g e s de m e s u r e p e u v e n t se d é t e r m i n e r p a r les données de base hijdrauliques suivantes :

a) D i m e n s i o n s caractéristiques ( l a r g e u r au p l a f o n d , fruit des berges, p r o f o n d e u r d'eau, pente

du radier, d i a m é t r e de buse) du canal (ou de la c o n d u i t e ) au lieu de m e s u r e ;

b) D é b i t s m a x i m a u x et m i n i m a u x a m e s u r e r ct r a p p o r t entre ces d é b i t s ;

c ) P e r t e de c h a r g e a d m i s s i h l e ;

d) E r r e u r r e l a t i v e m o y e n n e admissihle á la l i m i t e i n f é r i e u r e des mesures, c'est-á-dire au débit m i n i m a l ;

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e) A p p a r e i l á i m p l a n t e r dans l ' o u v r a g e ( l i m n i - graphe, e n r e g i s t r e u r de débil, c o m p t e u r d ' e a u ) ;

Dans les cas ci-dessus, il a été nécessaire d'étu- dier les points suivants :

a) D é t e r m i n a t i o n de la r e l a t i o n entre le débit et la hauteur d'eau p o u r des o u v r a g e s de m e s u r e non encoré étudiés á l ' é t r a n g e r ;

b) P e r t e de c h a r g e e n g e n d r é e ;

c ) D é t e r m i n a t i o n des p h é n o m é n e s de r e m o u s dans le b i e f a v a l ;

d) Mise au p o i n t d'une m é t h o d e s i m p l e p o u r résumer les résultats.

L e s résultats définitifs des études c o r r e s p o n - dantes sont presentes dans la suite du présent m é m o i r e .

a) T u b e V e n t u r i constitué d e s u r f a c e s coni- q u e s .

Ce dispositif s i m p l e a été m i s au p o i n t p o u r la m e s u r e des débits dans des t u y a u x n o r m a l i s é s de 0 250, 300, 350, 500 et 800 m m q u i sont d'utilisation courante en H o n g r i e [ 3 , 6, 7 ] . U n c o m p teur d'eau p r o p o r t i o n n e l en p a r a l l é l e a été installé

c o m m e a p p a r e i l d ' e n r e g i s t r e m e n t , suivant les suggestions de E . P . T i s z a i et L . K a í f k a .

L a figure 1 a est le p l a n de construction d'un tube V e n t u r i p o u r t u y a u x d e 250 m m de dia- m é t r e , sur l e q u e l ont été effectués des essais.

L e s p r i n c i p e s du f o n c t i o n n e m e n t des tubes V e n t u r i sont b i e n connus. L a hauteur difTéren- tielle de m e s u r e c o m n i a n d e un dispositif de c o m p t a g e ( c o m p t e u r d'eau c l a s s i q u e ) . L e tube V e n t u r i a été étudié avec des surfaces c o n i q u e s

-412-

a) Soberna;

C o m m e r c i a l w a t e r m e t e r 1 3 m m Compteur d'eau commercial 4>?3mm

Fia 1

Tube Venturi á surfaces coniques :

simples et fáciles á réaliser dans les f a b r i q u e s de m a c h i n e s h y d r a u l i q u e s . L e s g e n e r a t r i c e s du c o n v e r g e n t f o r m e n t un a n g l e de 30° p a r r a p p o r t á l ' a x e du tuyau, alors q u e l ' a n g l e c o r r e s p o n d a n t p o u r le d i v e r g e n t est de 1 6 ° . L e tube V e n t u r i est disposé á l ' i n t é r i e u r d'un é l é m e n t d e m e s u r e c y l i n d r i q u e ( e n f o r m e d e t u y a u ) soudé, en tole épaisse de 3 á 6 m m , et c o m p o r t a n t des b r i d e s n o r m a l i s é e s aux d e u x e x t r é m i t é s . L e s p a r o i s c o niques du c o n v e r g e n t et du d i v e r g e n t sont r é a l i - sées en tole d'acier soudé épaisse d e 4 á 6 m m , suivant la t a i l l e du V e n t u r i . L ' e s p a c e v i d e entre le V e n t u r i et l ' é l é m e n t c y l i n d r i q u e d e m e s u r e est d i v i s é en d e u x c h a m b r e s annulaires p a r une tole de 4 á 6 m m d'épaisseur. Ces c h a m b r e s sont en c o m m u n i c a t i o n avec les z o n e s de haute et de basse p r e s s i o n du tube V e n t u r i , a v e c la p a r t i e p a r a l l é l e en a m o n t de la c o n t r a c t i o n et avec la section é t r a n g l é e , p a r F i n t e r m é d i a i r e de fentes annulaires.

L e r a p p o r t ( D²/ D^x)² e x p r i m a n t la r e l a t i o n en

tre le d i a m é t r e D2 de P é t r a n g l e m e n t et le d i a m é - tre T>x du t u y a u est d e 0,6 dans tous les cas, sauf p o u r l e tube V e n t u r i c o r r e s p o n d a n t au t u y a u de d i a m é t r e 300 m m ; dans ce cas-lá, i l est d e 0,64.

L e s d o n n é e s c a r a c t é r i s t i q u e s des tubes V e n t u r i sont résumées dans le tableau ci-dessous :

L e r é g i m e d ' é c o u l e m e n t á t r a v e r s un tube V e n turi s i m p l e p o u v a n t étre réalisé avec des surfaces c o n i q u e s s i m p l e s a été étudié en utilisant un

1,0 ,8 ,7 ,6 0,5 D i s c h a r g e - Débit - Q / d^{5 / 2}

b) Grapbique adimensionnel des débits pour les tubes Venturi.

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J A N V . - F É V . 19(51 — N ° 1 STAROSOLSKY

N°

Diamétre D i du tube Venturi

(mm)

Diamétre D² de Pétranglement

Rapport de contraction

Longueur de l'installation l

Distance du compteur

type MOM

Coefficient obtenu expéri- mentalement

(mm) (mm) (D,/D³)² (mm) (mm) G = Q /⁹

1 250 1 9 4 0,60 4 1 2 1 3 6 1 0 - 8 0 0

2 3 0 0 2 4 0 0,64 4 4 0 1 3 1 010-1 6 7 0

3 3 5 0 2 7 1 0 , 6 0 5 2 2 2 0 7 5 0 - 1 0 1 0

4 5 0 0 3 8 8 0,60 8 0 0 2 5 1 0 1 0 - 1 5 0 0

5 ^{8 0 0} ^{6 2 0} ^0,60 ^{1 1 8 0} ^{1 3} 3 860-4 3 4 0

tuyau d'essai de d i a m é t r e 250 m m [ 3 , 6 ] , L e s resultáis obtenus a v e c ees essais ont été g é n é r a - Jisés á F a i d e du n o m b r e de F r o u d e et en e m - p l o y a n t des p a r a m é t r e s sans d i m e n s i o n s . L e s caractéristiques d ' é c o u l e m e n t á t r a v e r s des tubes de V e n t u r i en s i m i l i t u d e g é o m é t r i q u e a v e c celui de d i a m é t r e 250 m m et d o n t le r a p p o r t de con

t r a c t i o n est de 0,6, F a n g l e de c o n v e r g e n c e de 30"

et l ' a n g l e d e d i v e r g e n c e d e 16°, sont m o n t r é s dans la figure 1 6 ) . Ce schéma peut étre utilisé p o u r la m i s e au p o i n t de tubes V e n t u r i .

L e s tubes V e n t u r i m o n t e s en p a r a l l é l e ( p r o p o r - t i o n n e l s ) p e u v e n t étre utilisés en c o m b i n a i s o n avec des buses ou des conduites de section c i r c u - l a i r e , c o m m a n d é e s par des v a n n e s . L e s regles de base et les c o n d i t i o n s p o u r r u t i l i s a t i o n des tubes V e n t u r i dans les c a n a u x sont les suivantes :

1. I I faut q u e la difTérence des hauteurs soit au m o i n s de 5 c m ou que la vitesse m o y e n n e soit supérieure á 0,7 m / s dans le cas d'un tuyau, afin q u e le d é b i t m é t r e puisse f o n c t i o n n e r c o r - r e c t e m e n t .

2. II faut p r é v o i r des é l é m e n t s de tuyau droits sans obstacles, d'une l o n g u e u r c o r r e s p o n d a n ! á au m o i n s q u a t r e fois le d i a m é t r e du tuyau, en a m o n t et en a v a l du tube V e n t u r i . 3. L e c o m p t e u r doit étre installé dans un puits

c o m p l é t e m e n t sec et étanche, i m p l a n t é la- t é r a l e m e n t et au m é m e niveau que P a x e de la conduite, c'est-á-dire au-dessous du p l a n d'eau. A í i n de p r o t e g e r le c o m p t e u r contre une entrée d'air éventuelle, i l ne d e v r a pas étre i m p l a n t é au-dessus du n i v e a u des plus basses eaux.

4. M é m e p o u r les différences de hauteur m a x i - m a l e s , la l i g n e p i é z o m é t r i q u e ne doit pas t o m b e r au-dessous du haut du tuyau au d r o i t de P é t r a n g l e m e n t , ni au-dessous des orifices p r é v u s p o u r les prises des t u y a u x de m e s u r e situées á la h a u t e u r de P a x e de la conduite,

5. L e n i v e a u m i n i m a l a v a l d o i t étre tel q u ' u n c hauteur d'eau é q u i v a l a n t á un tiers du dia

m é t r e d e la c o n d u i t e subsiste au-dessus du b o r d supérieur de la l u m i é r e aval. P o u r des vitesses plus faibles (différences de hauteur d'eau de 12 á 15 c m ) , une hauteur d'eau de 5 c m au-dessus du b o r d supérieur du tuyau est acceptable.

II est p a r f o i s nécessaire, p o u r les raisons énu- mérées ci-dessus, d'installer les tubes V e n t u r i á une plus g r a n d e p r o f o n d e u r .

b) U t i l i s a t i o n des c o u d e s p o u r les m e s u r e s .

L e s c h a n g e m e n t s de d i r e c t i o n d'un tracé de c o n d u i t e sont réalisés au m o y e n de coudes. I I r e sulte de la r é p a r t i t i o n i n é g a l e des vitesses dans les coudes une difTérence de p r e s s i o n le l o n g des parois i n t é r i e u r e s et extérieures des c o u d e s ; ees différences p e u v e n t étre e m p l o y é e s p o u r fairc des mesures sans e n t r a í n e r de pertes c o m p l é - m e n t a i r e s . L a difTérence de pression h est p r o - p o r t i o n n e l l e á la pression due á la vitesse de l'eau s'écoulant á une vitesse m o y e n n e i), c'est- á-dire :

h = k {vV2 g)

done, si Pon c o n n a i t le coefficient 7c, on peut d é - terniiner le débit d'une c o n d u i t e en m e s u r a n ! la diíFérence h des p r e s s i o n s ; et cette difTérence de pression p e u t étre e m p l o y é e p o u r f a i r e f o n c t i o n ner un c o m p t e u r d'eau ( p r o p o r t i o n n e l ) a m é n a g é en p a r a l l é l e dans une d é r i v a í i o n .

I I a été établi, sur la base d ' e x p é r i e n c e s réa- lisées en H o n g r i e , et dans d'autres p a y s [ 3 , 7, 8 ] que, dans la p r a t i q u e , le coefficient k est une f o n c t i o n du r a p p o r t & du r a y ó n de courbure R, m e s u r é dans Paxe de la conduite, au d i a m é t r e de la c o n d u i t e D ,

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70 L A H O U I L L E B L A N C H E N " 1 — J A N V . - F É V . 1 9 6 1

A . — E n a d m e t t a n t q u e le m o m e n t de la quantité de m o u v e m e n t soit constant, T . R á k ó c z y a établi p o u r la v a l e u r d e k dans des coudes la r e l a t i o n t h é o r i q u e [8,25] :

t ü e „ n « a e ; 1 ( ] ,/2 s) "j 2 [ 1 + ( 1 / 2 s) Ia

L e s v a l e u r s calculées en utilisant cette e x p r e s - sion p o u r les r a p p o r t s de courbure s > 2 c o n - cordent assez bien a v e c les resultáis e x p é r i m e n - t a u x ; de plus, o n a pu calculer des v a l e u r s c o n - venables, en utilisant la f o r m u l e s i m p l i ñ é e k = 2 D / R , établie p a r L a n s f o r d . P o u r des r a p - ports e < 2, les v a l e u r s du coefficient sont obtenues d'aprés le tableau suivant :

R / D k

0,5 2,00

0,8 1,97

1,0 1,91

1,2 1,80

1,4 1,64

1,6 1,48

1,8 1,30

2,0 1,14

L o r s q u ' o n utilise p o u r des mesures les d o n - nées e x p e r i m e n t a l e s obtenues a v e c des coudes lisses, il est i m p o r t a n t de suivre les regles suivantes :

1. P o u r les coudes de 90°, les prises de mesures d e v r a i e n t en p r i n c i p e étre situées á la section c o r r e s p o n d a n t á la d é v i a t i o n a = 4 5 ° , c'est- á-dire au centre du c o u d e . Si nécessaire, o n peut choisir u n a n g l e * plus petit ( 3 0 ° ) . Si l ' a n g l e d e l i m i t é p a r la section d'entrée et l a section dans l a q u e l l e sont situées les prises de m e s u r e est i n f é r i e u r á 3 0 ° , le coefficient de hauteur de m e s u r e v a r i e r a n e t t e m e n t en f o n c t i o n de la rugosité de la c o n d u i t e et la d i s t o r s i ó n de la r é p a r t i t i o n des vitesses c o r r e s p o n d a n t á la courbure á t r a v e r s la section de la conduite se p r o d u i r a á un e n d r o i t v a r i a n t en fonction de la rugosité. II faut done éviter l ' e m - j)loi de condes dont l ' a n g l e central est i n f é r i e u r a 30° p o u r des mesures, sauf, é v e n t u e l l e m e n t , si on les vérifie au p r é a l a b l e p a r des essais d'éta- lonnage i n d i v i d u e l .

2. L e s deux prises de m e s u r e d o i v e n t étre i m - plantées aux r a y o n s de courbure m i n i m a l et m a x i m a l , c'est-á-dire l'une en face de l'autre suivant un d i a m é t r e et dans la m é m e section trans- v e r s a l . L e s coefficienls e x p é r i m e n t a u x indiques ci-dessus c o n v i e n n e n t p o u r ce cas q u i , en m é m e lemps, c o r r e s p o n d á la différence de pression n i a x i m a l e . Cependant, dans le cas oíi i l serait i m p o s s i b l e de disposer les prises l'une en face de

l'autre, elles p e u v e n t étre décalées, m a i s au p r i x d'une différence de p r e s s i o n m o i n s élevée. O n peut é g a l e m e n t t e ñ i r c o m p t e d e cette d é v i a t i o n par des calculs t h é o r i q u e s .

3. L e r é g i m e d ' é c o u l e m e n t dans la c o n d u i t e doit étre turbulent. L e s résultats i n d i q u e s c i - dessus c o r r e s p o n d e n t á des n o m b r e s de R e y - nolds ól de l ' o r d r e d e 5 . 1 05.

4. L e s é l é m e n t s d e c o n d u i t e en a m o n t et en aval des coudes de m e s u r e ne d o i v e n t contenir aucun o r g a n e perturbateur, sur certaines l o n g u e u r s . D e s essais eflectués p o u r d é t e r m i n e r la l o n g u e u r des éléments r e c t i l i g n e s nécessaires p o u r des coudes lisses et des coudes soudés en éléments separes n'ont pas f o u r n i des résultats e n t i é r e m e n t uni- f o r m e s . L a seule c o n d i t i o n q u ' i l soit d o n e p o s - sible de p r é c o n i s e r á présent est la nécessité d'éviter tout o r g a n e perturbateur ( t e l q u e d'autres coudes, r o b i n e t s - v a n n e s p a r t i e l l e m e n t o u - v e r t s ) sur des l o n g u e u r s c o r r e s p o n d a n t á 5 dia- m é t r e s de c o n d u i t e en a m o n t et 2 d i a m é t r e s d e conduite en aval du coude d e m e s u r e . D e s coudes au v o i s i n a g e i m m é d i a t d e p o m p e s n e p e u v e n t étre utilisés p o u r des mesures de débit q u ' a p r é s des essais d ' é t a l o n n a g e i n d i v i d u é ] , á cause du caractére t o u r b i l l o n n a i r e de l ' é c o u l e m e n t de l'eau á l'entrée, et ce á c o n d i t i o n q u e le débit ne v a r i é q u ' e n t r e des l i m i t e s r e l a t i v e m e n t étroites. A d é - faut d ' é t a l o n n a g e i n d i v i d u é ] , la p r e c i s i ó n obtenue sera m o i n s b o n n e . Cette r e m a r q u e est v a l a b l e p o u r tous les cas oú i l n'est pas p o s s i b l e de p r é - v o i r les é l é m e n t s de conduits r e c t i l i g n e s néces- saires. D a n s de tels cas, le c o n d e d e v r a étre éta- lonné dans ses c o n d i t i o n s de f o n c t i o n n e m e n t p a r - ticuliéres. D e tels étalonnages p a r t i c u l i e r s sonl é g a l e m e n t á r e c o m m a n d e r p o u r des g r o u p e s de p o m p a g e de d i m e n s i o n s i m p o r t a n t e s . D e s essais d ' é t a l o n n a g e réalisés au cours de l'étude sur des coudes d o n t les axes sont sitúes dans des plans différents ont d o n n é de b o n s résultats.

5. D e s coudes alignés sur le plan v e r t i c a l e n - tralnent toujours u n r i s q u e de séparation d'air.

II n'est done pas r e c o m m a n d é d'installer des c o m p t e u r s d'eau dans de tels coudes, et tout m a - n o m é t r e utilisé devra étre p r o t e g e p a r des réser- v o i r s d'air.

B . — Coudes soudés en éléments separes. •—

L e s stations de p o m p a g e en H o n g r i e utilisent en general des coudes soudés á r a y ó n de c o u r b u r e i r r é g u l i e r , et l ' o n r e t r o u v e r a r e m e n t des coudes lisses dans les installations de p o m p a g e p r o v i - soire. A u c u n e m e s u r e du r é g i m e des pressions á l'intérieur des coudes soudés n'a e n c o r é été efl'ec- tuée en v u e de l'utilisation de tels coudes p o u r des m e s u r e s . L e s conclusions présentées ci-dessous ressortent des e x p é r i e n c e s effectuées p a r O. H a s z p r a au l a b o r a t o i r e de n o t r e I n s t i t u í a v e c des coudes de 250 m m de d i a m é t r e .

(6)

J A N V . - F É V . 1961 — N ° l S T A R O S O L S K Y 71

1. L a p r e s s i o n différentielle entre les p a r o i s i n t é r i e u r e s et e x t é r i e u r e s des coudes soudés va- rié de m a n i e r e c o n t i n u é mais i r r é g u l i é r e . Des m á x i m u m s localisés o n t été constates aux j o i n t s , et des m i n i m u m s localisés a u t o u r des centres des é l é m e n t s d r o i t s . L a pression différentielle va- r i a i t en f o n c t i o n q u a d r a t i q u e du débil.

2. L a p r e s s i o n différentielle la plus élevée p o u r les mesures se p r o d u i t entre le p r e m i e r j o i n t le l o n g de la p a r o i i n t é r i e u r e et le d e r n i e r j o i n t le l o n g de la p a r o i e x t é r i e u r e . Par c o n s é q u e n t , la différence de p r e s s i o n e n t r e ees deux p o i n t s c o n - v i e n t le m i e u x aux mesures.

3. C o m m e dans le cas des coudes lisses, la diffé- r e n c e de p r e s s i o n entre deux p o i n t s ñxes q u e l c o n - ques du c o u d e p e u t étre r a m e n é e au r a y ó n relatif de c o u r b u r e , mais au p r i x de p h é n o m é n e s l o c a - lisés plus i m p o r t a n t s . D a n s les coudes c o n s t i t u é s de p l u s i e u r s é l é m e n t s droits, le r a y ó n de c o u r - bure de Faxe de la c o n d u i t e est e n t e n d u étre le r a y ó n du c e r c l e t a n g e n t á la ligne brisée.

4. O n r e t r o u v e t o u j o u r s des p o i n t s entre lesquels la différence des pressions est n e t t e m e n t plus i m p o r t a n t e q u e dans le cas des coudes lisses du raéme d i a m é t r e . D ' a u t r e part, il existe aussi des p o i n t s oü cette différence est plus faible, par e x e m p l e au c e n t r e des é l é m e n t s d r o i t s .

5. L e s coudes soudés ne p e u v e n t c o n v e n i r p o u r des m e s u r e s q u e si les b o u r r e l e t s de soudure á l ' i n t é r i c u r sont s o i g n e u s e m e n t lissés au préa- lable.

6. Les coudes soudés ne c o n v i e n n e n t q u e p o u r des m e s u r e s intéressant des études f o u r n i s s a n t des données á t i t r e indicatif seu- l e m e n t . T o u t e f o i s , les resultáis publiés ci-apres p e u v e n t étre utilisés p o u r d é t e r m i n e r á F avance les différences de p r e s s i o n susceptibles de se p r o d u i r e dans le coude, p o u r c h o i s i r un m a - n o m é t r e a p p r o p r i é , et p o u r d é t e r m i n e r le débit de la c o n d u i t e de d é r i v a t i o n . E t a n t d o n n é q u e ees coudes sont soudés á la m a i n p l u t ó t q u e par des m é t h o d e s de p r o d u c t i o n en masse, il a p p a r t i e n t t o u j o u r s de les é t a í o n n e r par des essais spéciaux.

T r o i s types de coudes o n t été étudiés dans le l a b o r a t o i r e (fig. 2 ) . L e coude á 90° designé par

« A » c o m p r e n d t r o i s j o i n t s á 30° Fun de Fau- tre. L e r a p p o r t e n t r e le r a y ó n du c e r c l e t a n g e n t á Faxe du c o u d e et le d i a m é t r e du t u y a u est de 2.

Oh a constaté q u e le coeffícient m a x i m a l se p r o - duisait e n t r e le p r e m i e r j o i n t i n t é r i e u r et le der- nier j o i n t e x t é r i e u r , ce coeffícient étant de k = 1,875, alors q u ' a u c e n t r e du coude, c o r r e s - p o n d a n t á un angle de d é v i a t i o n a = 45°, k était de 1,476.

L e c o u d e á 45° designé par « B » c o m p r e n d deux j o i n t s á 22,5° c h a c u n , D a n s ce cas éga-

a)

0 * 2 5 0 D-250

0 5 10 15 20

Ratio of the preceding straight lengfh and fhe diameter l e / D

Rapport de lo longueur de la section rectiligne precedant le coude, au diamétre

FIG. 2

a) Tuyaux coudes en éléments separes, qui ont été étudiés;

b) Relation entre Pimprécision des mesures dans les coudes étalonnés pour un régime d'écoulement tranquillo et la longueur du troncón de tuyau rectiligne á Pamont

du coude.

l e m e n t , le r a y ó n du c e r c l e t a n g e n t á Faxe du c o u d e est le double du d i a m é t r e du tuyau.

L e coeffícient m a x i m a l ( m e s u r é entre le p r e - m i e r j o i n t i n t é r i e u r et le d e r n i e r j o i n t e x t é r i e u r ) était de k = 1,647, alors q i F i l était de 0,578 p o u r les é l é m e n t s de m e s u r e places F u n en face de F a u t r e sur u n m é m e d i a m é t r e au d r o i t de Fan- gle c e n t r a l de 22° 5.

L e c o u d e de 45° designé par « C » était c o n s t i - tué de t r o i s j o i n t s á 15°, r e p r é s e n t a n t a p p r o x i - m a t i v e m e n t u n coude lisse. L e rayón de c o u r - b u r e était de 1,5. C'est avec des coudes du type « C » (analogues au c o u d e lisse) q u e Fon a m e s u r é la différence de pression m a x i m a l e au j o i n t c e n t r a l , ce q u i d o n n a i t un coeffícient k = 1,351.

A la l u m i é r e de ce q u i precede, F e m p l o i c o m m e valeur de départ de coeffícients de coudes de g é o m é t r i e analogue á c e u x étudiés et i l l u s t r é s dans la figure 2, se justifie.

Dans les cas oü les angles au j o i n t d'un coude sont i d e n t i q u e s á ceux des coudes étudiés, mais oú le r a p p o r t des c o u r b u r e s est différent, on peut évaluer la h a u t e u r d i f í e r e n t i e l l e de m e s u r e a par- tir de la f o r m u l e de L a n s f o r d . O n m u l t i p l i e r a

Error of discharge - measurement- Erreur de mesure du débit

(7)

72 L A H O U T L L E B L A N C H E N ° 1 — J A N V . - F É V . 1 9 6 1

les v a l e u r s ainsi obtenues p a r les coefficients suivanls :

pour les coudes du t y p e « A » : 1,87, pour les coudes du t y p e « B » : 1,65, pour les coudes du type « C » : 1,05, p o u r obtenir la différence de pression m a x i m a l e mesurable entre le p r e m i e r j o i n t intérieur et le d e r n i e r j o i n t extérieur.

L e s resultáis mesures sont é g a l e m e n t influen- cés p a r la l o n g u e u r du t r o n c ó n de conduite rectiligne précédant le coude c o m p o s é . O n peut constater la m a n i e r e dont l'erreur de mesure r e l a t i v e diininue en f o n c t i o n de l ' a l l o n g e m e n t du tron

cón r e c t i l i g n e p r é c é d a n t le coude d'aprés la fi

gure 2, qui est basée sur les résultats e x p é r i m e n - taux. On notera q u e la présence de p h é n o m é n e s perturbateurs a g é n é r a l e m e n t donné lieu á une pression differentielle (c'est-á-dire une hauteur de m e s u r e ) plus i m p o r t a n t e , et, par suite, á une erreur de signe positif.

Dans les cas oü la p e r t u r b a t i o n se t r o u v e au voisinage i m m é d i a t du coude de mesure, la relation entre le d é b i t et la hauteur de mesure tend á p e r d r e son e q u i l i b r e q u a d r a t i q u e , et on ne peut s'attendre á des résultats sürs que si Ton utilise ce coude p o u r des mesures en cet endroit.

c) C o m p t a g e p r o p o r t i o n n e l p a r d é r i v a t i o n .

L ' o b t e n t i o n de données sur les débits de p o m - page nécessite l ' e m p l o i de dispositifs d ' e n r e g i s - t r e m e n t ou de c o m p t a g e . O n peut r e m p l a c e r le l y p e d'appareil á dispositif r o t a t i f électrique utilisé p r é s e n t e m e n t et r e l a t i v e m e n t coüteux, par un c o m p t e u r d'eau á m o u l i n e t , de capacité n o m í n a l e suffisante, branché en p a r a l l é l e avec un

tube V e n t u r i , ou bien p a r un d i a p h r a g m e débit- métre [ 9 ] . L e s débits passant p a r le tube V e n turi (ou p a r le d é b i t m é t r e á d i a p h r a g m e suivant le c a s ) , installé dans la c o n d u i t e et le c o m p t e u r branché en paralléle, sont dans un r a p p o r t fixe, de sorte q u e Fon peut obtenir le débit passant par la conduite p r i n c i p a l e en m u l t i p l i a n t la quan- tité enregistrée p a r le compteur, p a r un coefficient a p p r o p r i é . L e s eaux d ' i r r i g a t i o n contien- nent souvent en suspensión des luatériaux solides

et des m a t i é r e s fibreuses d ' o r i g i n e v é g é t a l e qui ne d o i v e n t pas pénétrer dans le c o m p t e u r . I I appartient d o n e de p r é v o i r des filtres et des dis

positifs de décantation en a m o n t de celui-ci.

L ' é l é m e n t p r i n c i p a l d'une telle installation est le bac de décantation [ 2 ] á a l i m e n t a t i o n tangen- tielle, dans lequel r é c o u l e m e n t d'eau ralentít el la p l u p a r t des m a t é r i a u x solides sont decantes.

L e r a p p o r t de la section de la conduite á celle du b a e de décantation est de 1 a 39, L e reliquat

des m a t é r i a u x solides q u i ne se sont pas déposés est arrété p a r le filtre á m a u l e s de 1 m m installé dans le bac. L a p l u p a r t des éléments de ce dis

positif sont n o r m a l i s é s p o u r en p e r m e t t r e une fabrication facile, et ils c o n v i e n n e n t aussi bien au tube V e n t u r i qu'au d i a p h r a g m e d é b i t m é t r e .

L a r e l a t i o n entre le débit Q passant par 1c d i a p h r a g m e d é b i t m é t r e (ou tube V e n t u r i , suivant le cas) et la h a u t e u r differentielle h qui en resulte est :

Q = V7Í7H

« a » étant une caractéristique constante p o u r le d i a p h r a g m e (ou tube V e n t u r i ) en question.

L e s mesures effectuées sur l ' o r g a n e e x p e r i m e n tal ont i n d i q u é q u e la r e l a t i o n entre la p e r t e de c h a r g e « h » á t r a v e r s le c o m p t e u r d'eau lorsque celui-ci c o m p o r t a i t le filtre illustré dans le schéma, et le débit passant p a r le c o m p t e u r d'eau, est :

a == V A / 3 0 000 000

L e r a p p o r t des débits (c'est-á-dire, en resume, les v o l u m e s d ' e a u ) s'écoulant á t r a v e r s le c o m p teur d'eau d'une p a r t et la conduite p r i n c i p a l e d'autre part, est le suivant :

C = (Q/q) = V 3 0 000 000/a

D a n s le cas du tube V e n t u r i et des d i a p h r a g - m e s d é b i t m é t r e s n o r m a l i s é s [ 2 ] , les v a l e u r s du coefíicient C sont :

D i a p h r a g m e de d i a m é t r e 80 m m 68,3

— — 100 m m 107,2

— — 150 m m 240 T u b e V e n t u r i de d i a m é t r e 240 m m 822

— 350 m m . . . 1620

— — 500 m m 3 300 On obtient le débit Q passant p a r la c o n d u i t e p r i n c i p a l e en m u l t i p l i a n t le débit i n d i q u é p a r le c o m p t e u r d'eau p a r le coefíicient correspondanL ( o n peut n o r m a l e m e n t n é g l i g e r le débit passant p a r le c o m p t e u r d ' e a u ) .

d) P e r t u i s d e m e s u r e mis a u point p a r P i k a l o v .

L e pertuis de m e s u r e mis au p o i n t p a r P i k a l o v [10, 11] consiste essentiellement en un canal de section r e c t a n g u l a i r e c o m p o r t a n t une v a n n e du cóté aval. L e by-pass a l i m e n t a n t le c o m p t e u r d'eau situé dans un p u i l s lateral est d e r i v é du bief a m o n t et r e j o i n t la conduite p r i n c i p a l e en a m o n t de la v a n n e . L e débit passant p a r le b y -

(8)

J A N V . - F É V , 1961 — N " 1 S T A R O S O L S K Y 73

A-A ELEVATION

Water levei Niveau de l'eau

Water meter <£ 13 or 2 0 mm Compteur d'eau ¡f> 13 ou 20 mr

Adjustable sluicegate Vanne réglabie

Gauge - Jauge"' Opening 2 0 x 2 0 c r n filtered Orífice 20x20cm munidefiltre,

Desilting basin Cuve de dévasemenf

a) Schéma du pertuis Pikalov, modele hongrois;

pass q est dans u n r a p p o r t fixe avec c e l u i de la e o n d u i t e p r i n c i p a l e Q. D a n s certains cas, on p e u t c o n s i d é r e r le r a p p o r t q/Q c o m m e étant constant et i n d é p e n d a n t de la p o s i t i o n de la v a n n e .

L a figure 3 m o n t r e des schémas d'un p e r t u i s de m e s u r e b e a u c o u p plus c o u r t et par consé- q u e n t plus é c o n o m i q u e que r i n s t a l l a t i o n étudiée par P i k a l o v [ 3 , 6 ] , Les résultats obtenus pen- dan! les essais sur m o d e l e dans le l a b o r a t o i r e

Water meter Compteur d'eau

ont été utilisés p o u r tracer la figure 4, dans la- q u e l l e les différences e n t r e les plans d'eau aux deux tubes de m e s u r e ( h a u t e u r d i f í e r e n t i e l l e ) sont p o r t e s en o r d o n n é e , et le débit en abscisse.

Cette figure est établie p o u r des p e r t u i s de m e s u r e d o n t le r a p p o r t l a r g e u r / h a u t e u r est de 2 / 3 . O n o b t i e n t des résultats l é g é r e m e n t differents si Fon adopte la s e c t i o n transversale ( F = ab) du per- tuis de m e s u r e c o m m e t r o i s i é m e p a r a m é t r e .

Des essais o n t m o n t r é que le débit est indé- pendant de F o u v e r t u r e de la v a n n e .

O n a e m p l o y é , p o u r ees essais, des prises n o r - males á la d i r e c t i o n du canal p r i n c i p a l ; dans une serie d'essais, on a fait passer t o u t le débit par le canal P i k a l o v , et dans une autre serie on a laissé s'écouler une certaine partie du débit en l i g n e d r o i t e , une f r a c t i o n s e u l e m e n t passant par le p e r t u i s . O n n'a p u constater aucune d i ñ e -

0,01

b) Schéma du pertuis de mesures.

0,1 2 3 4 5 6 7 89 1,0 2 3 4

Discharge - Debtt- Q / b F i g . 4.

Graphique adimensionnel du débit d'un pertuis Pikalov et résultats expérimenlaux.

rence i m p o r t a n t e entre ees deux sortes d'écou- l e m e n t .

U n i n c o n v é n i e n t des p e r t u i s P i k a l o v est q u ' i l s ne c o n v i e n n e n t que p o u r la m e s u r e d'une g a m m e l i m i t é e de débits, car p o u r o b t e n i r une p r e c i s i ó n n ó r m a l e , les différences de h a u t e u r et de débit ne d o i v e n t varier r e s p e c t i v e m e n t q u ' e n t r e íes li- m i t e s 1 : 10 et 1 : 3. '

L o r s q u e la vanne est p a r t i e l l e m e n t f e r m é e p h i - tót q u ' o u v e r t e en plein, la différence e n t r e les

F i o . 3

(9)

L A H0U1LLE B L A N C H E N ° 1 — J A N V . - F É V . 1 9 6 1

Discharge (fhe gate ¡s opened),^Q/^b5/2 Correction factor, k Débit (la vanne étant ouverte), Facteur de correction

F i e 5

Grnphiquc adimensionnel du débit des pertuis de mesures.

FIG. 6.

Débit des diaphragmes débitmétres,

(10)

J A N V . - F É V . 1 9 6 1 — N ° 1 STAROSOLSKY ^{7 5}

p l a n s d'eau a m o n t et a v a l sera toujo-urs plus g r a n d e q u e la différence des hauteurs aux deux prises d e m e s u r e du pertuis P i k a l o v . Cette plus g r a n d e h a u t e u r d e v r a i t , en p r a t i q u e , étre utili- sée p o u r les m e s u r e s . L ' i n c o n v é n i e n t p r i n c i p a l de r u t i l i s a t i o n de la différence des hauteurs a m o n t et a v a l p o u r e n t r a í n e r un c o m p t e u r d'eau installé dans un by-pass est que, dans ce cas, le coefficient de m u l t i p l i c a t i o n v a r i é en f o n c t i o n de l ' o u v e r t u r e de la v a n n e . Cependant, si o n l i - m i t e le n o m b r e des d e g r é s d ' o u v e r t u r e de la v a n n e á 3 au m á x i m u m , et si T o n tient un r e g i s - tre des o u v e r t u r e s de la v a n n e , cette solution peut é g a l e m e n t c o n v e n i r . Son a v a n t a g e p r i n c i p a l est q u ' i l est possible d'ajouter á n ' i m p o r t e q u e l m o m e n t u n c o m p t e u r d'eau a l i m e n t é p a r un b y - pass á n ' i m p o r t e quel ponceau ou o u v r a g e ana- l o g u e . L a figure 3 b m o n t r e le s c h é m a d'un per- tuis de m e s u r e a v e c un tuyau by-pass. L e s carac- téristiques du débit sont données p a r T a b a q u e de la figure 5. L a v a l e u r obtenue d'aprés cet aba- q u e d o i t étre c o r r i g é e au m o y e n d'un coefficient ( d o n n é p a r le petit s c h é m a a d r o i t e ) p o u r t e ñ i r c o m p t e de l ' o u v e r t u r e de la v a n n e . O n peut ainsi d é t e r m i n e r les débits c o r r e s p o n d a n t á n ' i m p o r t e q u e l l e o u v e r t u r e de la v a n n e . L e coefficient ca- r a c t é r i s t i q u e du c o m p t e u r d'eau se d e t e r m i n e par v o i e e x p e r i m é n t a l e en m é m e t e m p s que Féta- l o n n a g e du pertuis de m e s u r e .

e) C a n a u x P a r s h a l L

P a r m i les différents canaux V e n t u r i de sec- t i o n r e c t a n g u l a i r e étudiés, la c o m p a r a i s o n des résultats d'essai a i n d i q u é la supériorité des canaux P a r s h a l l , de plusieurs points de v u e . L e s c a n a u x P a r s h a l l sont des c o n t r a c t i o n s de m e s u r e c o m p o r t a n t u n e section c o n v e r g e n t e a m o n t , un é t r a n g l e m e n t i n c l i n é v e r s le bas, et une section a v a l d i v e r g e n t e et i n c l i n é e v e r s le haut. L e bas de F é t r a n g l e m e n t se t r o u v e n o r m a l e m e n t en sur- é l é v a t i o n p a r r a p p o r t au f o n d du canal. L e s a v a n t a g e s de ees c a n a u x sont les suivants :

1. Capacité d e débit a u g m e n t é e g r á c e á Fétran- g l e m e n t i n c l i n é v e r s le bas.

L e s résultats d'essais, sur m o d e l e s , de « con- tractions de m e s u r e » , effectués par P a r s h a l l

[ 1 2 , 1 3 ] , d e M a r c h i [ 1 4 , 1 5 ] , Citrini [ 1 6 , 1 7 ] , L a m o é n [ 1 8 ] et K o v a c i c [ 1 9 ] , ainsi q u e ceux des essais en l a b o r a t o i r e effectués en H o n g r i e par B o z s o n y [ 2 0 ] sont representes sous f o r m e adi- m e n s i o n n e l l e sur F a b a q u e I o g a r i t h m i q u e de la figure 6 [ 2 1 ] . ( L e s d i m e n s i o n s d o i v e n t étre i n - troduites en m é t r e s . )

L a figure n i o n t r e que, p o u r des r a p p o r t s de c o n t r a c t i o n i d e n t i q u e s , les canaux de mesures type V e n t u r i différents possédent a p p r o x i m a t i - v e m e n t la m é m e capacité de débit, m a i s celle du

PHOTO 1

Canal Parshall en fonctionnemenl.

canal P a r s h a l l est la plus élevée si on la r a m é n e au n i v e a u a m o n t ( P h o t o 1 ) . L a hauteur d i í - f é r e n t i e l l e des c a n a u x P a r s h a l l doit se m e s u r e r á F é t r a n g l e m e n t , p l u t ó t qu'á F a m o n t , et il a d o n e été nécessaire, aux fins de c o m p a r a i s o n , de c o r - r i g e r les résultats p o u r les r a m e n e r aux n i v e a u x a m o n t s.

2. P o u r des débits i d e n t i q u e s , les canaux P a r s h a l l p r o d u i s e n t la plus faible p e r t e de c h a r g e . L e s e x p é r i e n c e s de B o z s o n y [ 2 , 2 0 ] , ont m o n t r é q u e la p e r t e de c h a r g e des canaux P a r - shall est i n f é r i e u r e de 10 á 20 % á celle des c a n a u x V e n t u r i á f o n d lisse.

3. Line g r a n d e p r u d e n c e s'impose en t i r a n t des conclusions genérales des résultats d'essais sur m o d e l e s réduits á petite échelle, car les er- reurs p r o v o q u é e s p a r des écarts d e s i m i l i t u d e p e u v e n t a t t e i n d r e des v a l e u r s excessives, surtout aux r a p p o r t s supérieurs á 1 : 3 . T o u t e f o i s , les d o n n é e s publiées p o u r les canaux P a r s h a l l ( 1 3 ) ont été vérifiées tant p a r des mesures en labora- t o i r e qu'au cours de c a m p a g n e s de m e s u r e .

4. L e s essais en l a b o r a t o i r e ont, p o u r la plu- part, été effectués dans des canaux d'essai de section r e c t a n g u l a i r e , alors q u e des canaux P a r s h a l l ont été vérifiés é g a l e m e n t dans les ca- n a u x trapézo'idaux que Fon r e n c o n t r e plus c o u - r a m m e n t dans la p r a t i q u e .

5. L e s coefficients de débit des c o n t r a c t i o n s de m e s u r e sont iníluencés p a r le r é g i m e d'écou- lement i m m é d i a t e m e n t en a m o n t de F o u v r a g e , c'est-á-dire que la p e r t e de c h a r g e en a m o n t de F é t r a n g l e m e n t est d é t e r m i n é e par les c o n d i l i o n s locales. P a r contre, les canaux P a r s h a l l ont été

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70 L A H O U I L L E BLANGHE N ° 1 — J A N V . - F É V . 1 9 6 1

étalonnés p o u r une p r o f o n d e u r d'eau c o r r e s p o n d a n ! aux deux tiers de l ' é t r a n g l e m e n t et des p h é n o m é n e s localisés p o u v a n t p r o v o q u e r un écart de plusieurs points p o u r cent ont ainsi été e l i m i n e s ,

6^o P o u r les raisons données dans le p a r a g r a - phe 5 précédent, de l o n g s biefs a m o n t de section r e c t a n g u l a i r e ne sont pas nécessaires et la section t r a p é z o i d a l e peut s'étendre j u s q u ' a u ca

nal de mesures n i é m e .

7. L ' o u v r a g e entier est constitué p a r des surfaces planes et aucune c o u r b u r e c o m p l e x e n'est nécessaire. L e canal peut étre réalisé aussi b i e n en béton q u ' e n acier ou en bois. L ' o u v r a g e se préte f a c i l e m e n t á la n o r m a l i s a t i o n , á un f o r - m a g e n o r m a l i s é , ou á Futilisation d'éléments pré-moulés. D ' a p r é s la littérature p u b l i é e á l'étranger, les p h é n o m é n e s de s u b m e r s i o n p r o - v e n a n t du cote a v a l c o m m e n c e r a i e n t á se m a - nifester á p a r t i r d'un p l a n d'eau a v a l b i e n défini (par e x e m p l e h^f/h^e — Q,7). D e s essais effectués en H o n g r i e ont i n d i q u é que la l i m i t e de submer

sion serait une f o n c t i o n du r a p p o r t de contraction et de la l o n g u e u r de l ' é t r a n g l e m e n t [ 2 , 2 0 ] . Des resultáis e x p é r i m e n t a u x obtenus a v e c des canaux P a r s h a l l sont donnés dans la figure 7.

Limite de submersion

FIG. 7

Evolution de la limite de remous.

/ ) C a n a u x V e n t u r i t r a p é z o i d a u x .

L a g a m m e des débits mesurables au m o y e n de canaux du t y p e V e n t u r i de section rectan

gulaire est n e t t e m e n t plus étendue que celle que l'on peut obtenir a v e c des dispositifs de m e sure á é c o u l e m e n t en charge, m a i s les c a n a u x

PHOTO 2

Modele d'un canal Venturi de section trapézoidale.

V e n t u r i t r a p é z o i d a u x qui p e r m e t t e n t une g a m m e de mesures plus étendue et d o n n e n t lieu á une perte de c h a r g e a u g m e n t a n ! n e t t e m e n t m o i n s r a p i d e m e n t en f o n c t i o n du débit p e u v e n t éga- l e m e n t se m o n t r e r nécessaires dans certains cas [ 5 ] . P l u s i e u r s m o d e l e s de canaux V e n t u r i t r a p é z o i d a u x ont été étudiés au l a b o r a t o i r e de notre Institut en 1958 ( P h o t o 2 ) . Ces essais en l a b o r a t o i r e ont été réalisés p a r O . H a s z p r a .

L a r e l a t i o n entre le débit et la h a u t e u r dif- férentielle est présentée sous f o r m e a d i m e n s i o n - nelle dans l a figure 8. L e s données caractéristi- ques des m o d e l e s étudiés sont résumées dans le

Lableau a n n e x é á cette figure.

I I s'est r e v e l é q u e la l i m i t e de s u b m e r s i o n n'était pas une constante, m a i s v a r i a i t en f o n c t i o n de la h a u t e u r d'eau.

g) O u v r a g e s d e p r i s e s e c o n d a i r e s .

L a m é t h o d e la plus é c o n o m i q u e p o u r déter- m i n e r les débits f o u r n i s á ceux q u i i r r i g u e n t est d'utiliser les o u v r a g e s de d é r i v a t i o n ou de p r i s e p o u r eíTectuer le j a u g e a g e des débits. D e s essais ont été effectués sur les lieux et en l a b o r a t o i r e p o u r d é t e r m i n e r :

a) les possibilités et c o n d i t i o n s dans l e s q u e l - les ces o u v r a g e s p e u v e n t étre utilisés p o u r le j a u g e a g e , et

b) la capacité de débit en f o n c t i o n des d i m e n - sions du tuyau d ' a l i m e n t a t i o n de l ' o u v e r t u r e de la v a n n e , et de la h a u t e u r difféfentielle.

L e s expériences en l a b o r a t o i r e effectuées par O. H a s z p r a ont p o r t é sur des o u v r a g e s de prise de 2 m et de 4 m de long et d'un d i a m é t r e de 300 m m c o m p o r t a n ! des v a n n e s á hausse v e r t i -

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J A N V . - F É Y . 1 9 6 1 — N ° 1 STAROSOLSKY 77

5 6 7 8 9 100 2 3 D í s c h a r g e - Débit- Q / b5 / z

5 6 7 8 91000

FlG. 8

Débit des canaux Venturi á section trapézo'ídale.

D i s c h a r g e - Débit - Q / d

Fio. 9

Débil des petits ouvrages de dérivation.

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78 L A H O U T L L E B L A N G H E N ° 1 — J A N V . - F É V . 19G1

cale, ainsi q u ' u n e p r i s e c o m m a n d é e par une v a n n e - p a p i l l o n , O n a fait v a r i e r la hauteur dif- férentielle de 2 á 50 c m et le débit de 35 á 150 1/s.

O n a pu d é t e r m i n e r au cours de ees essais que seul un débit en c h a r g e a v e c la v a n n e g r a n d e ou- v e r t e c o n v e n a i t p o u r des mesures sures. L e s essais efíectués a v e c la p r i s e á v a n n e - p a p i l l o n

ont fait a p p a r a i t r e une g r a n d e d i s p e r s i ó n des r é - sultats q u a n t á la r e l a t i o n entre le débit et la hauteur différentielle á des o u v e r t u r e s p a r t i d l e s de la v a n n e .

L e s resultáis e x p é r i m e n t a u x obtenus a v e c la v a n n e g r a n d e o u v e r t e sont presentes sous f o r m e a d i m e n s i o n n e l l e dans la figure 9.

I I I . — O U V R A G E S E X P É R I M E N T A U X S U R P L A C E

Q u e l q u e s o u v r a g e s de m e s u r e e x p é r i m e n t a u x ont été établis sur l e réseau au cours des e x p é - riences en l a b o r a t o i r e , tels q u e :

U n c o m p t e u r d'eau installé dans une conduite d é r i v a n t un pertuis fut essayé en liaison avec F o u v r a g e de d é r i v a t i o n des eaux d ' i r r i g a - tion. U n puits, p a r l e q u e l passait le by-pass sous f o r m e d'un tuyau, était a m é n a g é á cote de la v a n n e . P e n d a n t Fannée 1957, le c o m p t e u r d'eau industriel m o n t é sur le tuyau a f o n c t i o n n e a v e c un filtre, et en 1958, sans filtre. L e coefficient de m u l t i p l i c a t i o n du c o m p t e u r d'eau v a r i é en f o n e - tion de P o u v e r t u r e de la v a n n e . ( I I a heureuse- m e n t été nécessaire d'utiliser seuleanent trois ouvertures de la v a n n e p e n d a n t ees o p é r a t i o n s . )

L e p r e m i e r canal V e n t u r i de section t r a p é z o i - dale a été construit dans le bassin v e r s a n t e x p e r i m e n t a l de notre I n s t i t u í ( P h o t o 3 ) . L e s p a r o i s laterales de P é t r a n g l e m e n t ont une i n c l i n a i s o n de 3 : 1, la l a r g e u r au f o n d est de 10 c m et le débit m a x i m a l de 2,5 m³/ s . Bien que F o u v r a g e ait été étudié p o u r un r é g i m e d ' é c o u l e m e n t direct sans

PHOTO 3

Canaux Venturi trapézoídaux.

obstruction, on y a a d j o i n t un d é b i t m é t r e e n r e - gistreur a F a v a l , étant donné la nature e x p e r i m é n t a l e de F i n s t a l l a t i o n .

L ' é t r a n g l e m e n t de m e s u r e t y p e Ballofifet, figu- r a n t dans la p h o t o 4, et d o n t le d i a m é t r e est de 1,50 m , a été installé dans un p e t i t cours d'eau de m o n t a g n e en H o n g r i e [ 3 2 ] . G r á c e á sa s i m p l i c i t é e x c e p t i o n n e l l e , cet o u v r a g e c o n v i e n t aux petits cours d'eau á lit p r o f o n d .

U n des o u v r a g e s de j a u g e a g e les m i e u x connus, dans les canaux, est l e canal á r u p t u r e de pente qui, m o y e n n a n t q u e l q u e s m o d i f i c a i i o n s d ' o r d r e m i n e u r , peut étre adapté p o u r des mesures (fig. 1 0 ) . U n é l é m e n t r a p p o r t é en b é t o n a r m é c o m - p o r t a n t une p a r t i e céntrale á p a r o i s laterales r a i des est a m é n a g é dans le canal. A u n i v e a u c o r r e s p o n d a n ! au débit m o y e n , la pente de cet é l é m e n t s'adoucit et d e v i e n t faible. L a p a r t i e c é n t r a l e de Félément, v e r s l a q u e l l e Feau est g u i d é e p a r une surface c o n i q u e , est n o r m a l e m e n t de f o r m e trapé_

z o i d a l e , c o m p o r t a n t des parois laterales ayant u n e i n c l i n a i s o n de 1 : 1. Cette section c o m p o s é e í o n c -

PHOTO 4

Etranglement de mesure, du type Balloffet.

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J A N V . - F É V . 1961 — N ° 1 STAROSOLSKY 79

t i o n n e c o m m e canal V e n t u r i aux débits d'étiage neur, nécessaires p o u r l'étalonnage de r o u v r a g e , et c o m m e déversoir á seuil épais aux débits plus o n t été effectuées, en m é m e t e m p s que son adap- i m p o r t a n t s . Q u e l q u e s m o d i f i c a t i o n s d'ordre m i - t a t i o n .

I V . — R E S U M E D E S E X P É R I E N C E S F A I T E S E N H O N G R I E E T R E C H E R C H E S F U T U R E S L e s r e n s e i g n e m e n t s tires des études des xné-

thodes de j a u g e a g e p e u v e n t se r é s u m e r de la m a n i e r e suivante :

1. Les c o m p t a g e s p r o p o r t i o n n e l s avec un s i m p l e c o m p t e u r d'eau p e u v e n t étre utilisés sur n ' i m p o r t e q u e l dispositif o u o u v r a g e á écou- l e m e n t en c h a r g e (tube V e n t u r i , coudes, pertuis de m e s u r e ) .

2. Les coudes en é l é m e n t s soudés p e u v e n t égale- m e n t étre utilisés p o u r les mesures, á c o n d i - t i o n q u ' i l s soient installés en p o s i t i o n h o r i - zontale et q u ' i l s f o n c t i o n n e n t sous pression, 3. P a r m i les divei^s canaux de section r e c t a n g u -

laire du type V e n t u r i , les canaux P a r s h a l l sont les p l u s favorables du p o i n t de vue h y d r a u l i q u e .

4. 11 est r e c o m m a n d é d'utiliser des canaux V e n t u r i de section trapézoidale p o u r la m e s u r e des débits v a r i a n t entre des l i m i t e s étendues.

5. Les p o n c e a u x p o u r c o n d u i t e s des ouvrages de prise secondaires ne c o n v i e n n e n t pas au j a u geage, á m o i n s q u ' i l s ne d é b i t e n t en cliarge et avec leurs vannes grandes o u v e r t e s . M é m e

dans ees c o n d i t i o n s , t o u t e f o i s , leur p r e c i s i ó n reste l i m i t é e .

6. Les seuils s u b m e r g é s et les chutes sur les petits c o u r s d'eau naturels c o n v i e n n e n t bien p o u r le jaugeage, á c o n d i t i o n d'y a p p o r t e r q u e l q u e s petites m o d i f i c a t i o n s .

M a l g r é le c a r a c t é r e assez étendu de ees étu

des, il reste e n c o r é b e a u c o u p de p r o b l é m e s q u i d e v r o n t étre résolus par des études c o m p l é m e n - taires. Ces p r o b l é m e s sont les suivants :

1. L e c o m p o r t e m e n t des dispositifs de m e s u r e dé- crits ci-dessus lors de l ' u t i l i s a t i o n sur le tér

ra in.

2. L a p o s s i b i l i t é d'utiliser tous les ouvrages nor- malisés p o u r le j a u g e a g e .

3. Les c o m p t a g e s p r o p o r t i o n n e l s avec des dispo

sitifs autres que le c o m p t e u r d'eau i n d u s t r í e l (par e x e m p l e c o m p t e u r d'eau du m o d e l e N i k i - t i n a ) .

4. L e s i n t é g r a t e u r s a u t o m a t i q u e s (par e x e m p l e , c o m p t e u r du m o d e l e G l o u b s h t s h e v ) .

5. Les m o d u l e s et les appareils a u t o m a t i q u e s de c o m m a n d e du plan d'eau q u i leur c o r r e s p o n den!.

FIG. 10.

Seuil noyé congu comme ouvrage de mesure.

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8 0 L A H O U I L L E B L A N C H E N ° 1 — J A N V . - F É V . 1 9 0 1

Les resultáis obtenus j u s q u ' á présent p a r l'Ins- titut d e Recherches p o u r les Ressources e n E a u ont été publiés [ 2 , 3 ] p o u r assister les i n g é n i e u r s et les utilisateurs en H o n g r i e .

11 sera possible, sur la base de ees résultats ex- p é r i m e n t a u x , d e resondre les p r o b l é m e s d e j a u - g e a g e de débits dans tous les d o m a i n e s d e gestión des eaux.

B I B L I O G R A P H I E

Abréviations : Vituki : Institut de Recherch V . K . : Revue d'HydrauIique, Budapest; Hii

Hydrologique

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