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Commit 34ac9e96 authored by David Dorchies's avatar David Dorchies
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# Cloisons
Cet outil est une aide au prédimensionnement hydraulique d'une passe à bassins : il
Cet outil qui est similaire à celui des [Lois d'ouvrages](lois_ouvrages.md), est une aide au prédimensionnement hydraulique d'une passe à bassins : il
est utilisé le plus souvent pour le dimensionnement des échancrures, fentes, orifices
caractérisant les cloisons d'une passe ainsi que pour le calage en altitude des échancrures,
fentes et radier du bassin amont d'une passe.
......@@ -12,6 +12,8 @@ la charge sur l'échancrure et le débit.
Les données à fournir obligatoirement sont les dimensions des bassins (largeur et longueur) ainsi que le
tirant d'eau moyen en mètres. Ces données associées à la chute entre bassins permettent de calculer [la puissance volumique dissipée](volume.md).
Une fois le calcul de la cloison effectué, l'outil propose de créer une passe à bassin à partir de cette cloison en précisant, la cote amont de l'eau, le nombre de chute et la cote aval de l'eau de la passe.
## Ouvrages hydrauliques pouvant constituer la cloison
L'outil permet de placer un ou plusieurs ouvrages en parallèle parmi les types d'ouvrages suivants:
......
# Passe à bassins
## Présentation générale
Ce module calcule la ligne d'eau d'une passe à bassins successifs. Deux possibilités de calcul sont offertes : calcul du débit entrant dans la passe connaissant les cotes amont et aval de l'eau, calcul de la cote amont de l'eau connaissant le débit entrant dans la passe.
La création d'une passe peut se faire ex-nihilo ou à partir d'un modèle de cloison créé avec l'outil [Cloisons](cloisons.md).
La saisie des paramètres de la passe comporte deux parties :
- Les paramètres hydrauliques qui comprennent les conditions aux limites (cote de l'eau à l'amont et à l'aval de la passe) et le débit entrant dans la passe
- Les paramètres des bassins qui comprennent la géométrie des bassins et les paramètres des ouvrages hydrauliques constituant les cloisons.
Il est possible de faire varier un ou deux paramètres hydraulique de façon à obtenir une série de résultats pour plusieurs conditions aux limites ou plusieurs débits.
## Saisie de la géométrie de la passe
Le tableau de la géométrie comporte une ligne par bassin et une ligne finale pour décrire la cloison aval. Pour chaque bassin, les paramètres présents sont :
- longueur du bassin (m)
- largeur du bassin (m)
- débit d'attrait (m<sup>3</sup>/s)
- Cote de radier mi-bassin (m)
- Cote du radier amont (m)
A ceux-ci s'ajoute les paramètres des ouvrages de la cloison amont du bassin.
### Modification de la structure de la passe
La structure de la passe, c'est-à-dire, le nombre de bassins ou le nombre d'ouvrages d'une cloison peuvent être modifiés à l'aide de la barre d'outil située en haut à droite du tableau :
![Barre d'outil d'édition de la géométrie de la passe à bassins](pab_barre_outils_edition.png)
Cette barre s'active lorsque on sélectionne :
- un bassin (qui comprend sa cloison amont) ou la cloison aval en en cliquant sur la première colonne d'une ligne
- un ouvrage en cliquant sur une cellule non éditable d'un ouvrage d'une cloison
- tous les ouvrages d'une colonne du tableau en cliquant sur l'entête de la colonne à sélectionner
Il est aussi possible d'étendre une sélection existante en pressant la touche [Ctrl] pour ajouter un nouvel élément à la sélection, ou en pressant la touche [MAJ] pour étendre la sélection entre deux lignes ou deux colonnes.
En fonction des éléments sélectionnés dans le tableau, la barre d'outil indique si les actions proposées s'appliqueront sur les bassins ou les ouvrages sélectionnés.
La barre d'outils est constituée des boutons suivants :
1. Nombre de bassin ou d'ouvrage à ajouter ou à dupliquer
1. Ajouter *n* bassins ou *n* ouvrages avec *n* le nombre indiqué sur le premier bouton
1. Dupliquer *n* bassins ou *n* ouvrages avec *n* le nombre indiqué sur le premier bouton
1. Supprimer les bassins ou ouvrages sélectionnés
1. Déplacer vers le haut (resp. la gauche), les bassins (resp. les ouvrages) sélectionnés
1. Déplacer vers le bas (resp. la droite), les bassins (resp. les ouvrages) sélectionnés
### Modification avancée de la géométrie de la passe
La sélection des bassins ou des ouvrages donne accès à un bouton "Modifier les valeurs# qui permet de modifier un paramètre parmi toutes les variables des cellules sélectionnées dans le tableau de géométrie.
Pour cette variable à modifier, on pourra :
- définir une valeur fixe&nbsp;;
- appliquer un delta&nbsp;;
- calculer une interpolation entre le bassin sélectionné à l'amont et celui à l'aval.
### La cloison aval
La cloison aval, en plus des lois d'ouvrages disponibles sur les cloisons, permet l'utilisation d'une "vanne levante" qui se présente sous la forme de deux lois&nbsp;:
- Échancrure régulée (Villemonte 1957);
- Fente noyée régulée (Larinier 1992).
La vanne levante est un ouvrage où la cote de crête du seuil est régulée pour conserver une chute d'eau de consigne entre le dernier bassin et le cours d'eau à l'aval. En plus des paramètres classiques des lois de débit, il comporte&nbsp;:
- une chute *DH* de consigne (m)&nbsp;
- une cote minimale de la crête du seuil *minZDV* (m)&nbsp;;
- une cote maximale de la crête du seuil *maxZDV* (m)&nbsp;;
Lors du calcul, si la cote calculée pour la crête du seuil est inférieur à *minZDV* (resp. supérieure à *maxZDV*) celle-ci est bloquée à *minZDV* (resp. à *maxZDV*) et un avertissement apparaît dans le journal de calcul.
## Résultats du calcul
Les résultats se présentent sous la forme d'un tableau récapitulatif des calculs hydrauliques pour tous les bassins et cloisons. On y retrouve toutes les données calculées par les modules [Cloisons](cloisons.md) et [Puissance dissipée](volume.md).
Deux graphiques sont présents&nbsp;:
- Un profil en long de la passe avec la cote de radier des bassins et la cote de l'eau dans chaque bassin.
- Un graphique général permettant de sélectionner n'importe quel paramètre du tableau de résultat en abscisse et en ordonnée.
Si plusieurs résultats sont disponibles du fait de la variation d'un ou deux paramètres hydrauliques de la passe, toutes les lignes d'eau calculées s'affichent dans le profil en long, et une liste déroulante permet de sélectionner le résultat à afficher dans le tableau et le graphique généraliste.
docs-fr/calculators/pab/pab_barre_outils_edition.png

1.08 KiB

# Lois de déversoirs dénoyés
Ce module de calcul est similaire à celui des [Lois d'ouvrages](lois_ouvrages.md) à la différence près qu'il ne simule que des écoulements dénoyés et permet d'affiner le calcul en utilisant la vitesse d'approche dans le bief amont.
Il permet de calculer la relation entre le niveau de l'eau à l'amont d'un déversoir et le débit. Il est
utilisé le plus souvent pour évaluer la relation cote amont-débit au niveau d'un seuil ou d'un ouvrage
évacuateur d'un aménagement. L'ouvrage peut comporter plusieurs niveaux de déversement distincts et des
déversoirs rectangulaires (à cote de déversement horizontale), triangulaires, semi-triangulaires ou encore
triangulaires tronqués.
L'utilisation classique consiste à entrer les niveaux extrêmes (mini/maxi) de la cote de l'eau amont ainsi que le pas de calcul
pour lesquels on désire effectuer les estimations de débit.
Dans le cas où l'on entre les caractéristiques du bief amont, on précise la largeur du bief amont ainsi que la cote du lit, ce qui permet d'évaluer la vitesse d'approche ainsi que l'énergie cinétique amont, exprimée en mètre, et de calculer un facteur correctif à apporter au débit total compte tenu d'une vitesse d'approche non négligeable.
$$ V = \frac{Q}{L \times (Z_1 - Z_{lit})} $$
avec \(V\), la vitesse d'approche, \(Q\) le débit, \(Z_1\) la cote de l'eau à l'amont des ouvrages, \(Z{lit}\) la cote du lit à l'amont.
$$ E_c = \frac{V^2}{2g} $$
avec \(E_c\) l'énergie cinétique amont en mètres, et \(g\) l'accélération de la pesanteur (9.81 m.s<sup>-2</sup>).
Le facteur correctif \(C_v\) dépend du rapport de \( \frac{\sum{A^*}}{A_1} \) où \(A_1\) est la section d'écoulement en amont du déversoir \(L \times (Z_1 - Z_{lit})\) et \(\sum{A^*}\) la somme des aires fictives d'écoulement au niveau des sections de contrôle (les profondeurs correspondent aux charges \(h\) sur les différents déversoirs).
Pour les déversoirs rectangulaires :
$$ A^* = b (Z_1 - Z_d) $$
Pour les déversoirs triangulaires :
$$ A^* = b/2 (Z_1 - Z_d)^2 $$
avec \(b\) la largeur de la lame déversante et \(Z_d\) la cote de la crête du seuil.
Le facteur correctif \(C_v\) est interpolé selon les valeurs du tableau suivant :
| \( \frac{\sum{A^*}}{A_1} \) | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
| :---- | :----: | :----: | :----: | :----: | :----: |
| \(C_v\) | 1.000 | 1.005 | 1.015 | 1.022 | 1.035 |
| \( \frac{\sum{A^*}}{A_1} \) | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 |
| :---- | :----: | :----: | :----: | :----: |
| \(C_v\) | 1.065 | 1.090 | 1.140 | 1.210 |
......@@ -14,6 +14,8 @@ Avec :
* *H<sub>1</sub>* la charge sur la fente m&nbsp;
* *μ* le coefficient de débit (égal à 0.65 par défaut).
N.B. : la littérature propose plutôt la formule suivante:
Le coefficient de débit *μ* peut varier de 0.65 pour une fente à arêtes vives à plus de 0.85 lorsque le profil de la fente est arrondi.
N.B. : la littérature propose plutôt la formule suivante pour un seuil noyé&nbsp;:
$$Q = \mu b H_2\sqrt{2g \Delta H}$$
# Lois d'ouvrages
## Description du module de calcul
Ce module de calcul permet de simuler le fonctionnement hydraulique de vannes et de seuils placés en parallèle. Toutes les lois de débits présentent dans Cassiopée sont regroupées dans ce module qui permet notamment de comparer facilement les lois de débit entre elles.
Ce module permet de calculer n'importe quel paramètre manquant parmi :
- Les conditions aux limites (cote de l'eau à l'amont et à l'aval des ouvrages);
- Le débit traversant les ouvrages;
- Les paramètres des ouvrages (cote de crête, largeur, coefficient de débit...).
Le module calcule le paramètre demandé et affiche pour chaque ouvrage présent :
- Le débit transitant dans l'ouvrage;
- Le type d'écoulement : en charge (écoulement pincé sous une vanne), ou à surface libre;
- Le régime : noyé, partiellement noyé ou dénoyé;
- Le type de jet pour les écoulements à surface libre&nbsp;: de surface ou plongeant.
## Type de jet
Pour la définition du type de jet (plongeant ou de surface), voir&nbsp;: Larinier, M., 1992. Passes à bassins successifs, prébarrages et rivières artificielles. Bulletin Français de la Pêche et de la Pisciculture 45–72. <https://doi.org/10.1051/kmae:1992005>.
![Schéma du type de jet][type_de_jet]
[type_de_jet]: type_de_jet.png "Extrait de Larinier (1992)"
*Extrait de Larinier, M., 1992. Passes à bassins successifs, prébarrages et rivières artificielles. Bulletin Français de la Pêche et de la Pisciculture 45–72. <https://doi.org/10.1051/kmae:1992005>*
La définition retenue dans Cassiopée est la suivante :
- si \(DH \geq 0.5 H1\) alors le jet est plongeant;
- si \(DH < 0.5 H1\) alors le jet est de surface.
Avec \(H1\), la charge à l'amont du seuil et \(DH\) la perte de charge sur le seuil.
docs-fr/calculators/structures/type_de_jet.png

17.8 KiB

......@@ -22,14 +22,19 @@ nav:
- Conduite distributrice: calculators/hyd_en_charge/cond_distri.md
- Hydraulique à surface libre:
- calculators/hsl/regime_uniforme.md
- Equations d'ouvrages:
- calculators/structures/kivi.md
- calculators/structures/orifice_noye.md
- calculators/structures/fente_noyee.md
- Lois d'ouvrages:
- calculators/structures/lois_ouvrages.md
- calculators/structures/dever.md
- Cloisons: calculators/pab/cloisons.md
- Equations d'ouvrages:
- calculators/structures/kivi.md
- calculators/structures/orifice_noye.md
- calculators/structures/fente_noyee.md
- Passes à bassins:
- Volume: calculators/pab/volume.md
- Puissance dissipée: calculators/pab/volume.md
- Dimensions: calculators/pab/dimensions.md
- Cloisons: calculators/pab/cloisons.md
- Passe à bassins: calculators/pab/pab.md
- Passes à macro-rugosité:
- calculators/pam/macrorugo.md
- calculators/pam/macrorugo_theorie.md
......
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