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Resolve "Documentation: coefficient de débit d'une fente"

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Larinier (1992) suggests the following equation:
$$Q = \mu b H_1\sqrt{2g \Delta H}$$
$$Q = C_d b H_1\sqrt{2g \Delta H}$$
With:
* *b* the slot width in m
* *H<sub>1</sub>* the head on the slot m
* *μ* the discharge coefficient (equal to 0.65 by default).
* *C<sub>d</sub>* the discharge coefficient.
The discharge coefficient *μ* may vary from 0.65 for a sharp-edged slot to more than 0.85 when the slot profile is rounded.
# Discharge coefficient **C<sub>d</sub>** for the submerged slot formula (vertical slot fish ladder)
The discharge coefficient **C<sub>d</sub>** is an important parameter for the design of vertical slot weirs. This term is integrated in the formula of conveyance of a submerged slot, which connects the transited flow with the fall between basins, the upstream head on the slot and its width.
**For single vertical slot weirs**, model-reduced studies and numerical simulations have determined average values of discharge coefficients for different configurations, for a typical slot and baffle geometry defined from vertical slot weirs built in France (Figure 1). A different slot and baffle geometry can induce deviations from the average values of the discharge coefficients according to the configurations indicated below.
![Figure 1](fente_noyee_fig1.png)
*Figure 1: typical slot and baffle geometry from which the discharge coefficient values were determined (Ballu, 2017)*
* **Under smooth apron conditions (no bottom roughness) and in the absence of a weir in the slot**, Wang *et al.* (2010) and Ballu *et al.* (2017) showed that the value of **C<sub>d</sub>** is not significantly influenced by discharge and depends mainly on the slope **S** (%) and the ratio of the basin width **B** to the slot width **b** (**B/b**).
* **Under smooth invert conditions (no bottom roughness) with the presence of a weir in the slot**, under 3 configurations of weir heights **h<sub>s</sub>/b** related to slot width **b** (**h<sub>s</sub>/b** = 0.5, 1, and 1.5), Ballu *et al.* (2015) and Ballu (2017) showed that the value of **C<sub>d</sub>** is not significantly influenced by discharge, and is mainly influenced by slope **S**, aspect ratio **B/b**, and weir height **h<sub>s</sub>/b**.
* **Under apron conditions with precast bottom roughnesses and in the absence of a weir in the slot**, with evenly distributed roughnesses of height **h<sub>r</sub>/b** = 2/3 and diameter **Ø<sub>r</sub>/b** = 1/2, under 2 configurations of densities **d<sub>r</sub>** of 10% and 15%, Ballu *et al.* (2017) and Ballu (2017) showed that the value of **C<sub>d</sub>** is not significantly influenced by discharge, and is mainly influenced by slope **S**, aspect ratio **B/b**, and the presence of the bottom roughness **d<sub>r</sub>**.
Depending on these different configurations, the average values of the discharge coefficient range from about 0.62 to nearly 0.88 (Figure 2).
![Figure 2](fente_noyee_fig2.png)
*Figure 2: average values and uncertainties (95% confidence intervals, k = 2) of the discharge coefficients according to the slope S and the shape ratio B/b, for different configurations: (A) smooth raft without weir in the slot, (B) bottom roughness d<sub>r</sub> = 10% without weir in the slot, (C) bottom roughness d<sub>r</sub> = 15% without weir in the slot, (D) weir in the slot h<sub>s</sub>/b = 0.5 and smooth raft, (E) weir in the slot h<sub>s</sub>/b = 1 and smooth raft, (F) weir in the slot h<sub>s</sub>/b = 1.5 and smooth raft*
**For passes with double vertical slots**, **C<sub>d</sub>** values between 0.75 and 0.80 are commonly used for recently constructed devices with longitudinal slopes between 4% and 5.5%. Studies are under way to clarify the influence of different configurations on discharge coefficients and their corresponding values.
**Bibliography:**
Ballu A., Pineau G., Calluaud D., David L. (2015). Experimental study of the influence of sills on vertical slot fishway flow. *36<sup>th</sup> IAHR World Congress*, 7p.
Ballu A. (2017). Étude numérique et expérimentale de l’écoulement turbulent au sein des passes à poissons à fentes verticales. Analyse de l’écoulement tridimensionnel et instationnaire. *Thèse de l’Université de Poitiers*, 223p.
Ballu A., Calluaud D., Pineau G., david L. (2017). Experimental study of the influence of macro‑roughnesses on vertical slot fishway flows. *La Houille Blanche*, 2: 9-14.
Wang R.W., David L., Larinier M. (2010). Contribution of experimental fluid mechanics to the design of vertical slot fish passes. *Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems*, 396(2).
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Larinier (1992) propose l'équation suivante&nbsp;:
$$Q = \mu b H_1\sqrt{2g \Delta H}$$
$$Q = C_d b H_1\sqrt{2g \Delta H}$$
Avec&nbsp;:
* *b* la largeur de la fente en m&nbsp;
* *H<sub>1</sub>* la charge sur la fente m&nbsp;
* *μ* le coefficient de débit (égal à 0.65 par défaut).
* *C<sub>d</sub>* le coefficient de débit.
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.
# Coefficient de débit C<sub>d</sub> pour la formule de la fente noyée (passe à bassins à fente verticale)
Le coefficient de débit **C<sub>d</sub>** est un paramètre important pour le dimensionnement des passes à fente(s) verticale(s). Ce terme est intégré dans la formule de débitance d’un déversoir de type fente noyée, qui relie le débit transité avec la chute entre bassins, la charge amont sur la fente et sa largeur.
**Pour les passes à simple fente verticale**, des études réalisées sur modèle-réduit et par simulations numériques ont permis de déterminer des valeurs moyennes de coefficients de débit selon différentes configurations, pour une géométrie type de fente et de déflecteurs définie à partir des passes à fentes verticales construites en France (Figure 1). Une géométrie différente de fente et de déflecteur peut induire des écarts par rapport aux valeurs moyennes des coefficients de débit selon les configurations indiquées ci-dessous.
![Figure 1](fente_noyee_fig1.png)
*Figure 1 : géométrie type de fente et de déflecteurs à partir de laquelle les valeurs des coefficients de débit ont été déterminés (Ballu, 2017)*
* **Dans des conditions de radier lisse (sans rugosité de fond) et en l’absence de seuil dans la fente**, Wang *et al.* (2010) et Ballu *et al.* (2017) ont montré que la valeur du **C<sub>d</sub>** n’est pas significativement influencée par le débit et dépend principalement de la pente **S** (%) et du rapport entre la largeur des bassins **B** et la largeur de la fente **b** (**B/b**).
* **Dans des conditions de radier lisse (sans rugosité de fond) avec la présence d’un seuil dans la fente**, selon 3 configurations de hauteurs de seuils **h<sub>s</sub>** rapportées à la largeur de la fente **b** (**h<sub>s</sub>/b** = 0.5, 1 et 1.5), Ballu *et al.* (2015) et Ballu (2017) ont montré que la valeur du **C<sub>d</sub>** n’est pas significativement influencée par le débit, et qu’elle est principalement influencée par la pente **S**, le rapport de forme **B/b** et la hauteur des seuils **h<sub>s</sub>**.
* **Dans des conditions de radier avec rugosités de fond préfabriquées et en l’absence de seuil dans la fente**, avec des rugosités régulièrement réparties de hauteur **h<sub>r</sub>/b** = 2/3 et de diamètre **Ø<sub>r</sub>/b** = 1/2, selon 2 configurations de densités **d<sub>r</sub>** de 10% et 15%, Ballu *et al.* (2017) et Ballu (2017) ont montré que la valeur du **C<sub>d</sub>** n’est pas significativement influencée par le débit, et qu’elle est principalement influencée par la pente **S**, le rapport de forme **B/b** et la présence de la rugosité de fond **d<sub>r</sub>**.
* En fonction de ces différentes configurations, les valeurs moyennes du coefficient de débit s’étalent d’environ 0.62 jusqu’à près de 0.88 (Figure 2).
![Figure 2](fente_noyee_fig2.png)
*Figure 2 : valeurs moyennes et incertitudes (intervalles de confiance à 95%, k=2) des coefficients de débits selon la pente S et le rapport de forme B/b pour différentes configurations&nbsp;: (A) radier lisse sans seuil dans la fente, (B) rugosités de fond d<sub>r</sub> = 10% sans seuil dans la fente, (C) rugosités de fond d<sub>r</sub> = 15% sans seuil dans la fente, (D) seuil dans la fente h<sub>s</sub>/b = 0.5 et radier lisse, (E) seuil dans la fente h<sub>s</sub>/b = 1 et radier lisse, (F) seuil dans la fente h<sub>s</sub>/b = 1.5 et radier lisse*
**Pour les passes à doubles fentes verticales**, des valeurs de **C<sub>d</sub>** comprises entre 0.75 et 0.80 sont couramment retenues pour les dispositifs construits récemment avec des pentes longitudinales entre 4% et 5.5%. Des études sont en cours afin de préciser l’influence de différentes configurations sur les coefficients de débits et leurs valeurs correspondantes.
**Bibliographie :**
Ballu A., Pineau G., Calluaud D., David L. (2015). Experimental study of the influence of sills on vertical slot fishway flow. *36<sup>th</sup> IAHR World Congress*, 7p.
Ballu A. (2017). Étude numérique et expérimentale de l’écoulement turbulent au sein des passes à poissons à fentes verticales. Analyse de l’écoulement tridimensionnel et instationnaire. *Thèse de l’Université de Poitiers*, 223p.
Ballu A., Calluaud D., Pineau G., david L. (2017). Experimental study of the influence of macro‑roughnesses on vertical slot fishway flows. *La Houille Blanche*, 2: 9-14.
Wang R.W., David L., Larinier M. (2010). Contribution of experimental fluid mechanics to the design of vertical slot fish passes. *Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems*, 396(2).
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