105-Hydraulique

Dpartement formation deCDP_3E 1302

Hydraulique urbaine et hydraulique rurale

5 Rgles de base de l'hydraulique

Animation : Yan DABROWSKIDjibouti du dimanche 23 au jeudi 27 fvrier 2014

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Hydraulique surface libre

Bases de l'hydraulique

1

Hydraulique en charge2



Ces coulements comportent par dfinition une surface libre en contact avec l'air, la pression atmosphrique, l'inverse des coulements en charge o la pression est gnralement distincte de la pression atmosphrique.

Ici, ne seront abords que les coulements en rgime permanent (vitesse constante)Parmi eux, on distingue gnralement deux cas :-le rgime uniforme o la vitesse est constante sur une ligne de courant.-le rgime vari (cas contraire)Nous ne traiterons ici que le cas du rgime permanent uniforme

Exemple: tronon rectiligne de canal artificiel de pente, et de section constante, condition que l'on se trouve suffisamment loin des extrmits amont et aval.



Expliquer pourquoi? P / NP



Expliquer pourquoi? U / NU



Quelques dfinitionsB : Largeur au miroir (m)

P : Primtre mouill (m)

S : Surface mouille (m2)

h : Tirant d'eau (m)

Dh: Profondeur hydrauliqueDh = S / B (m)

Rh: Rayon hydrauliqueRh = S / P (m)



Sections usuelles



Formule de Manning - Strickler

Permet de calculer le dbit d'un coulement surface libre permanent uniforme en fonction des caractristiques gomtriques du canal (conduite):

PenteRugositGomtrie

Q(m3/s) = k .Rh(m)2/3 .I(m/m)1/2.S(m2)

Et, Q (m3/s) = S(m2) . V(m/s)V = k.Rh(m)2/3 . I(m/m)1/2

Donc




Valeurs de k: coefficient de Manning Strickler (adimensionnel)Reprsente la rugosit des parois, freinant les coulement

Canal btonn, trs lisse 75 - 100Canal btonn, tat moyen 50 - 75Canal en terre 30 - 50Cours deau rgulier, bien entretenu 40 - 50Cours deau ordinaire 30 - 40Cours deau avec embcles 20 - 30

En assainissement, k = 70




Exercice: pour un canal rectangulaire: expression de Q (m3/s)




Q(m3/s) = k .Rh(m)2/3 .I(m/m)1/2.S(m2)

Avec: Rh = b. h / (2h + b)S = b . h

Donc, Q = k .I1/2.(b.h).(b.h/2h+b)2/3

D'o, Q = k .I1/2.(b.h)5/3.(2h+b)2/3AN: I = 1mm/m = 1.10-3m

K = 70b = 200 mm = 0,2 mh = 200 mm = 0,2 m

D'o, Q = 14,55 l/s




Exercice: pour une canalisation circulaire: expression de Qps (m3/s): dbit pleine section




Q(m3/s) = k .Rh(m)2/3 .I(m/m)1/2.S(m2)

Avec: Rh = .r2 / 2..r = r / 2S = .r2

Donc, Q = k .I1/2. (.r2).(r/2)2/3

D'o, Q = k .I1/2.r8/3..2-2/3

AN: I = 1mm/m = 1.10-3mK = 70d = 200 mm = 0,2 m

D'o, Q = 9,43 l/s




PourI = 1mm/m = 1.10-3mK = 70h = b = D = 200 mm = 0,2 m

Qcirculaire

= 9,43 l/s

Qrectangulaire

= 14,55 l/s


Hydraulique en charge

Equation de base: thorme de BERNOULLI



Equation de base: thorme de BERNOULLI

Application du thorme de BERNOULLI entre deux sections droites

Ha Hb = Jab (m) = H = jab (m/m) * L (m)Diffrence de charge entre A et B = perte de charge

L



Evaluation des pertes de charge linaires

Diffrentes formules(pour mmoire)ColebrookDarcy-Weisbach

Ces formules sont d'un emploi difficile

Lechapt et Calmon: Formule approche de celle de Colebrook 3% pour des vitesses comprises entre 0,4 m/s et 2 m/s (champs de l'assainissement)



Evaluation des pertes de charge linaires: Lechapt et Calmon



Evaluation des pertes de charge singulires

Ponctuellement, des singularits sur le rseau crent des pertes de charge dites singulires.

K est le coefficient de perte de charge singulire associ la singularit.

Exemples:Coude 90 k = 0,21Coude 22,5 k = 0,05Vanne ouverte k = 0,07Cne convergeant k = 0 (presque)





Manning Strickler: Permet de connatre une des trois dimensions suivantes, connaissant les deux autres: Pente, dbit, gomtrie

Lechapt et Calmon: Permet de connatre une des trois dimensions suivantes, connaissant les deux autres: Longueur, dbit, gomtrie (D pour conduite circulaire)

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