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Commit 1859fc67 authored by Mathias Chouet's avatar Mathias Chouet
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Merge branch '395-ajout-du-module-prebarrage' of gitlab-ssh.irstea.fr:cassiopee/nghyd into 395-ajout-du-module-prebarrage
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Pipeline #138060 passed
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with 5141 additions and 2 deletions
......@@ -40,7 +40,7 @@ jalhyd:
- git clone https://gitlab-ci-token:${CI_JOB_TOKEN}@gitlab.irstea.fr/cassiopee/jalhyd.git
- cd jalhyd
- git checkout "$JALHYD_BRANCH" || git checkout master
- npm ci
- npm ci --force
- npm run build
install:
......@@ -52,7 +52,7 @@ install:
- web
script:
- rm -rf node_modules
- npm ci
- npm ci --force
test:
stage: test
......
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# Calage d'une passe à ralentisseurs
Ce module permet de dimensionner une passe à ralentisseur. Les types de passes à ralentisseurs supportés sont:
- [passes à ralentisseurs plans](theorie_plans.md) ;
- [passes à ralentisseurs "Fatou"](theorie_fatou.md) ;
- [passes à ralentisseurs à fonds suractifs](theorie_suractif.md) ;
- [passes à ralentisseurs mixtes](theorie_mixte.md).
Voir [l'ensemble des formules utilisées pour les passes à ralentisseurs](formules.md).
## Calage hydraulique de la passe
L'outil permet de calculer l'une des valeurs suivantes :
- le débit passant dans la passe (m<sup>3</sup>/s)&nbsp;;
- la charge en amont de la passe (m)&nbsp;;
- la largeur de la passe (m) pour les types ralentisseurs plans et Fatou&nbsp;.
Compte tenu des paramètres obligatoires suivants&nbsp;:
- le type de passe (Plans, Fatou, fonds suractifs ou mixtes)&nbsp;;
- [la pente (m/m)](../hsl/pente.md).
Le paramètre "Espacement entre les ralentisseurs (m)" est facultatif. S'il n'est pas renseigné, Sa valeur standard est alors calculée. S'il est fourni, si sa valeur s'écarte de plus de 10% de la valeur standard, une erreur est générée.
## Calage altimétrique de la passe
Les paramètres de calage altimétriques (cote de l'eau amont et cote de l'eau aval) sont facultatifs et permettent de calculer:
- la longueur longitudinale et au fil de l'eau de la passe
- le nombre de ralentisseurs
- les cotes de radier et de déversement à l'amont et à l'aval de la passe
- les cotes d'arase des murs latéraux à l'amont de la passe.
## Génération d'un module de simulation de passe à ralentisseurs
Les résultats d'une passe calée en altimétrie peuvent servir à générer un module de [simulation de passe à ralentisseurs](simulation.md) à l'aide du bouton ad hoc.
\ No newline at end of file
# Formules de calcul des passes à ralentisseurs
Pour le calcul de :
- la charge amont \(ha\)&nbsp;;
- la hauteur d'eau dans la passe \(h\)&nbsp;;
- du débit \(Q\)&nbsp;;
- de la vitesse débitante \(V\)&nbsp;;
- la cote de radier amont \(Z_{r1}\)&nbsp;;
- la cote d'arase minimale des murs latéraux \(Z_m\)
Se référer aux formules propres à chaque type de passe à ralentisseurs:
- [passes à ralentisseurs plans](theorie_plans.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs "Fatou"](theorie_fatou.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs à fonds suractifs](theorie_suractif.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs mixtes](theorie_mixte.md).
## Cote de l'eau à l'amont de la passe \(Z_1\)
$$Z_{1} = Z_{d1} + h_a$$
Avec \(Z_{d1}\) la cote de déversement du premier ralentisseur amont, \(h_a\) la charge amont.
## Longueur de la passe
La longueur de la passe le long d'une ligne d'eau parallèle à la pente de la passe \(L_w\) est égale à&nbsp;
$$L_w = (Z_1 - Z_2)\dfrac{\sqrt{1 + S^2}}{S}$$
avec \(Z_1\) et \(Z_2\) les cotes de l'eau à l'amont et l'aval de la passe, \(S\) la pente.
La longueur de la passe le long de la pente \(L_S\) doit être un multiple de la longueur entre les ralentisseurs \(P\) arrondi à l'entier supérieur&nbsp;:
$$L_S = \lceil (L_w - \epsilon) / P \rceil \times P $$
Avec \(\epsilon\) = 1 mm pour laisser une marge avant le rajout d'un ralentisseur supplémentaire.
La projection horizontale de la longueur de la passe \(L_h\) est alors égale à&nbsp;:
$$L_h = \dfrac{L_S}{\sqrt{1 + S^2}} $$
## Nombre de ralentisseurs \(N_b\)
Pour les types plans et Fatou&nbsp;:
$$N_b = L_S / P + 1$$
Pour les types à fonds suractifs et mixtes&nbsp;:
$$N_b = L_S / P$$
## Cotes de radier à l'aval \(Z_{r2}\) et de déversement à l'aval \(Z_{d2}\)
$$Z_{r2} = Z_{r1} - \dfrac{L_S \times S}{\sqrt{1 + S^2}}$$
$$Z_{d2} = Z_{r2} + Z_{d1} - Z_{r1}$$
# Simulation d'une passe à ralentisseurs
Ce module permet de calculer différentes conditions hydrauliques sur une passe à ralentisseur dont la géométrie est connue. Cette géométrie provient de mesures topographiques ou du [résultat d'un calage de passe à ralentisseurs](calage.md).
Les types de passes à ralentisseurs supportés sont:
- [passes à ralentisseurs plans](theorie_plans.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs "Fatou"](theorie_fatou.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs à fonds suractifs](theorie_suractif.md)&nbsp;;
- [passes à ralentisseurs mixtes](theorie_mixte.md).
Voir [l'ensemble des formules utilisées pour les passes à ralentisseurs](formules.md).
L'outil permet de calculer l'une des valeurs suivantes&nbsp;:
- le débit passant dans la passe (m<sup>3</sup>/s)&nbsp;;
- la cote de l'eau en amont de la passe (m)&nbsp;;
- la cote de déversement en amont de la passe (m).
Compte tenu des paramètres obligatoires suivants&nbsp;:
- le type de passe (Plans, Fatou, fonds suractifs ou mixtes)&nbsp;;
- [la pente (m/m)](../hsl/pente.md)&nbsp;;
- la largeur de la passe (m)&nbsp;;
- la cote de déversement ou la cote de radier à l'amont (m)&nbsp;;
- la cote de déversement ou la cote de radier à l'aval (m)&nbsp;.
# Passe à ralentisseurs "Fatou"
## Caractéristiques géométriques
![Caractéristiques d'une passe à ralentisseurs Fatou](theorie_fatou_schema.png)
*Extrait de Larinier, 2002[^1]*
## Lois hydrauliques issues des abaques
Les expériences effectuées par Larinier, 2002[^1] ont permis d'établir des abaques permettant de relier le débit adimensionnel \(Q^*\)&nbsp;:
$$ Q^* = \dfrac{Q}{\sqrt{g}L^{2,5}} $$
à la charge amont \(ha\) et le niveau d'eau moyen dans la passe \(h\) :
![Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 10%](baffle_fishway_Fatou_slope_10_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 10% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
![Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 15%](baffle_fishway_Fatou_slope_15_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 15% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
![Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 20%](baffle_fishway_Fatou_slope_20_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs Fatou pour une pente de 20% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
Pour effectuer les calculs pour toutes les pentes entre 8% et 22%, les coefficients de polynômes des abaques ci-dessus sont eux-mêmes ajustés sous le forme de polynômes dépendant de la pente \(S\).
On a donc&nbsp;:
$$ ha/L = a_2(S) Q^{*2} + a_1(S) Q^* + a_0(S) $$
$$a_2(S) = - 783.592S^2 + 269.991S - 25.2637$$
$$a_1(S) = 302.623S^2 - 106.203S + 13.2957$$
$$a_0(S) = 15.8096S^2 - 5.19282S + 0.465827$$
Et&nbsp;:
$$ h/L = b_2(S) Q^{*2} + b_1(S) Q^* + b_0 $$
$$b_2(S) = - 73.4829S^2 + 54.6733S - 14.0622$$
$$b_1(S) = 42.4113S^2 - 24.4941S + 8.84146$$
$$b_0(S) = - 3.56494S^2 + 0.450262S + 0.0407576$$
## Calcul de \(ha\), \(h\) et \(Q\)
On peut ensuite utilise ces coefficients pour calculer \(ha\), \(h\) et \(Q^*\)&nbsp;:
$$ ha = L \left( a_2 (Q^*)^2 + a_1 Q^* + a_0 \right)$$
$$ h = L \left( b_2 (Q^*)^2 + b_1 Q^* + b_0 \right)$$
En utilisant la fonction inverse positive en fonction de \(ha/L\), on obtient:
$$ Q^* = \dfrac{-a_1 + \sqrt{a_1^2 - 4 a_2 (a_0 - h_a/L)}}{2 a_2}$$
Et on a enfin&nbsp;:
$$ Q = Q^* \sqrt{g} L^{2,5} $$
Les limites de calcul de \(Q^*\), \(ha/L\) et \(h/L\) sont fixées à partir des extrémités des courbes des abaques.
## Vitesse débitante
La vitesse débitante \(V\) va correspondre à la vitesse moyenne d'écoulement compte tenu de la section d'écoulement \(A_w\) au droit du ralentisseur :
$$ V = \dfrac{Q}{A_w} $$
pour les passes à ralentisseurs Fatou en utilisation les notations du schéma ci-dessus, on aura :
$$ A_w = B \times h $$
Ce qui donne avec les proportions standards :
$$ A_w = 0.6hL $$
## Cote de radier amont \(Z_{r1}\)
$$ Z_{r1} = Z_{d1} + \frac{0.3 S - 0.2}{\sqrt{1 + S^2}} $$
## Cote d'arase minimale des murs latéraux \(Z_m\)
$$ Z_m = Z_{r1} + \frac{4 L}{3 \sqrt{1 + S^2}} $$
[^1]: Larinier, M. 2002. “BAFFLE FISHWAYS.” Bulletin Français de La Pêche et de La Pisciculture, no. 364: 83–101. doi:[10.1051/kmae/2002109](https://doi.org/10.1051/kmae/2002109).
docs/fr/calculators/par/theorie_fatou_schema.png

135 KiB

# Passe à ralentisseurs mixte ou à chevrons
![Caractéristiques d'une passe à ralentisseurs mixte ou à chevrons](theorie_mixte_schema.png)
*Extrait de Larinier, 2002[^1]*
## Lois hydrauliques issues des abaques
Les expériences effectuées par Larinier, 2002[^1] ont permis d'établir des abaques permettant de relier le débit adimensionnel \(q^*\)&nbsp;:
$$ q^* = \dfrac{Q/L}{\sqrt{2g}a^{1,5}} $$
à la charge amont \(ha\) et le niveau d'eau moyen dans la passe \(h\) :
![Abaques d'une passe à ralentisseurs mixte pour une pente de 10%](baffle_fishway_mixte_slope_10_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs mixte pour une pente de 10% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
![Abaques d'une passe à ralentisseurs mixte pour une pente de 16%](baffle_fishway_mixte_slope_16_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs mixte pour une pente de 15% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
Pour effectuer les calculs pour toutes les pentes entre 8% et 22%, les coefficients de polynômes des abaques ci-dessus sont eux-mêmes ajustés sous le forme de polynômes dépendant de la pente \(S\).
On a donc&nbsp;:
$$ ha/a = a_2(S) q^{*2} + a_1(S) q^* + a_0(S) $$
$$a_2(S) = 0.188324S - 0.0427461$$
$$a_1(S) = - 2.47998S + 1.25363$$
$$a_0(S) = 5.02138S + 0.709434$$
Et&nbsp;:
$$ h/a = b_2(S) q^{*2} + b_1(S) q^* + b_0 $$
$$b_2(S) = - 0.0733832S - 0.00839864$$
$$b_1(S) = 0.176261S + 0.661656$$
$$b_0(S) = - 4.97686S + 1.30546$$
## Calcul de \(ha\), \(h\) et \(Q\)
On peut ensuite utilise ces coefficients pour calculer \(ha\), \(h\) et \(q^*\)&nbsp;:
$$ ha = a \left( a_2 (q^*)^2 + a_1 q^* + a_0 \right)$$
$$ h = a \left( b_2 (q^*)^2 + b_1 q^* + b_0 \right)$$
En utilisant la fonction inverse positive en fonction de \(ha/L\), on obtient:
$$ q^* = \dfrac{-a_1 + \sqrt{a_1^2 - 4 a_2 (a_0 - h_a/a)}}{2 a_2}$$
Et on a enfin&nbsp;:
$$ Q = L q^* \sqrt{g} a^{1,5} $$
Les limites de calcul de \(q^*\), \(ha/a\) et \(h/a\) sont fixées à partir des extrémités des courbes des abaques.
## Vitesse débitante
La vitesse débitante \(V\) va correspondre à la vitesse moyenne d'écoulement compte tenu de la section d'écoulement \(A_w\) au droit du ralentisseur :
$$ V = \dfrac{Q}{A_w} $$
pour les passes à ralentisseurs mixte en utilisation les notations du schéma ci-dessus, on aura :
$$ A_w = h \times L$$
## Cote de radier amont \(Z_{r1}\)
$$ Z_{r1} = Z_{d1} + \frac{3 a S - a}{\sqrt{1 + S^2}} $$
[^1]: Larinier, M. 2002. “BAFFLE FISHWAYS.” Bulletin Français de La Pêche et de La Pisciculture, no. 364: 83–101. doi:[10.1051/kmae/2002109](https://doi.org/10.1051/kmae/2002109).
docs/fr/calculators/par/theorie_mixte_schema.png

97.2 KiB

# Passe à ralentisseurs plans (Denil)
## Caractéristiques géométriques
![Caractéristiques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil)](theorie_plans_schema.png)
*Extrait de Larinier, 2002[^1]*
## Lois hydrauliques issues des abaques
Les expériences effectuées par Larinier, 2002[^1] ont permis d'établir des abaques permettant de relier le débit adimensionnel \(Q^*\)&nbsp;:
$$ Q^* = \dfrac{Q}{\sqrt{g}L^{2,5}} $$
à la charge amont \(ha\) et le niveau d'eau moyen dans la passe \(h\) :
![Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 10%](baffle_fishway_plans_slope_10_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 10% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
![Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 15%](baffle_fishway_plans_slope_15_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 15% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
![Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 20%](baffle_fishway_plans_slope_20_.svg)
*Abaques d'une passe à ralentisseurs plans (Denil) pour une pente de 20% (Extrait de Larinier, 2002[^1])*
Pour effectuer les calculs pour toutes les pentes entre 8% et 22%, les coefficients de polynômes des abaques ci-dessus sont eux-mêmes ajustés sous le forme de polynômes dépendant de la pente \(S\).
On a donc&nbsp;:
$$ ha/L = a_2(S) Q^{*2} + a_1(S) Q^* + a_0(S) $$
$$a_2(S) = 315.110S^2 - 115.164S + 6.85371$$
$$a_1(S) = - 184.043S^2 + 59.7073S - 0.530737$$
$$a_0(S) = 15.2115S^2 - 5.22606S + 0.633654$$
Et&nbsp;:
$$ h/L = b_2(S) Q^{*2} + b_1(S) Q^* + b_0 $$
$$b_2(S) = 347.368S^2 - 130.698S + 8.14521$$
$$b_1(S) = - 139.382S^2 + 47.2186S + 0.0547598$$
$$b_0(S) = 16.7218S^2 - 6.09624S + 0.834851$$
## Calcul de \(ha\), \(h\) et \(Q\)
On peut ensuite utilise ces coefficients pour calculer \(ha\), \(h\) et \(Q^*\)&nbsp;:
$$ ha = L \left( a_2 (Q^*)^2 + a_1 Q^* + a_0 \right)$$
$$ h = L \left( b_2 (Q^*)^2 + b_1 Q^* + b_0 \right)$$
En utilisant la fonction inverse positive en fonction de \(ha/L\), on obtient:
$$ Q^* = \dfrac{-a_1 + \sqrt{a_1^2 - 4 a_2 (a_0 - h_a/L)}}{2 a_2}$$
Et on a enfin&nbsp;:
$$ Q = Q^* \sqrt{g} L^{2,5} $$
Les limites de calcul de \(Q^*\), \(ha/L\) et \(h/L\) sont fixées à partir des extrémités des courbes des abaques.
## Vitesse débitante
La vitesse débitante \(V\) va correspondre à la vitesse moyenne d'écoulement compte tenu de la section d'écoulement \(A_w\) au droit du ralentisseur :
$$ V = \dfrac{Q}{A_w} $$
pour les passes à ralentisseurs plans en utilisation les notations du schéma ci-dessus, on aura :
$$ A_w = B \times \left( h - \dfrac{C+D}{2} \sin(45°) \right)$$
Ce qui donne avec les proportions standards :
$$ A_w = L \left(0.583 h - 0.146L \right) $$
## Cote de radier amont \(Z_{r1}\)
$$ Z_{r1} = Z_{d1} - D \sin(45° + \arctan(S)) $$
## Cote d'arase minimale des murs latéraux \(Z_m\)
$$ Z_m = Z_{r1} + - H_{min} \sin(45° + \arctan(S)) $$
[^1]: Larinier, M. 2002. “BAFFLE FISHWAYS.” Bulletin Français de La Pêche et de La Pisciculture, no. 364: 83–101. doi:[10.1051/kmae/2002109](https://doi.org/10.1051/kmae/2002109).
docs/fr/calculators/par/theorie_plans_schema.png

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