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Etude hydraulique d'un type particulier d'ouvrage d'evacuation de crues
D6partetnetit de GPtlie Civil, Universite' Lavnl, Sie-Foy, Q~rc;bec
Regu le 16 juin 1975 Accept6 le 28 janvier 1976
Ce memoire prlsente les details de I 'ltude hydraulique d e I'ouvrage d'evacuation d e crues du reservoir B fins multiples d e la ville de Granby, sur la riviere Yamaska. Ce projet est une initiative de I'Office de Planification et de Dlveloppement du Quebec et est realis6 par le Ministere des Richesses naturelles. Des etudes preliminaires ont mont r t que I'utilisation d'un ouvrage d'evacuation d e type conventionnel tel que 1'Cvacuateur en puits ou I'evacuateur lateral se rtvele- rait moins tconomique que la construction d'un ouvrage permettant de rlutiliser la conduite de derivation. Les ingenieurs du Ministtre des Richesses naturelles ont donc propose un ouvrage d'evacuation de type particulier qui resulte d e la combinaison de I'lvacuateur lateral et de I'evacuateur en puits. Cet ouvrage permet d e reutiliser la conduite d e derivation et d e faire ainsi des economies sur le coiit total du systeme d'evacuation des crues. En c e qui concerne le probltme d e la determination de la capacite, du fonctionnement et du rendement de I'ouvrage, il fut jug6 nkcessaire d e proceder B une Ctude sur modtle reduit d'une part, afin d e lever des incertitudes que comportait le projet sur le plan hydraulique, e t d'autre part, pour concevoir un ouvrage dont les differentes composantes seraient tquilibrees et siires.
The details of an experimental hydraulic study on a scale model of a particular type of spillway for the Savage Mills dam project on the Yamaska River near Granby in the Province of Quebec are presented. This multipurpose dam is a joint project between the Office of Planification and Development of Quebec and the Natural Resources Department of the Province of Quebec. Preliminary studies have shown that the use of a standard type of spillway such a s a shaft spillway or a side channel spillway would be less economical than a structure that would make use of the diversion channel which is usually only a temporary work. A particular type of spillway, beinga combination of the side channel and shaft spillways which discharges into the diversion channel, has then been proposed by engineers of the Department of Natural Resources. In order to evaluate the capacity, the operation and the efficiency of that structure, a scale model study has been carried out. That study has established the hydraulic properties of the proposed structure and has enabled one to properly design its different components. Can. J. Civ. Eng., 3,265 (1976)
Introduction f a ~ o n a pouvoir rCutiliser la conduite de dtriva- En 1974 et 1975, l'une des phases du projet tion, laquelle dCtourne provisoirement les eaux
d'amtnagement des eaux du bassin versant de lors de la construction du barrage, en la con- la rivikre Yamaska consiste en la construction vertissant par la suite en une galerie de fuite d'un barrage, Savage Mills, dans le but de utilisCe pour le passage des crues lors de I'opC- rCpondre au besoin d'alimentation en eau de la ration du barrage. I1 est apparu qu'une combi- ville de Granby et de rCduire les effets nCfastes des inondations dans ce secteur. Un des princi- paux problkmes reli& a ce projet porte sur la conception et le dimensionnement des ouvrages d'Cvacuation des crues qui rCpondront a des besoins particuliers. Ces besoins consistent, entre autres, en la possibilitC de laisser passer la crue maximale ayant une pCriode de retour donnCe et de vidanger le rCservoir en un laps de temps spCcifiC, en I'occurence une semaine.
Dans le but d'Cconomiser sur I'ensemble des ouvrages d'tvacuation, les ingCnieurs du Minis- t6re des Richesses naturelles se sont orient& vers une conception nouvelle des ouvrages de
naison particulikre de deux types d'ouvrages conventionnels d'kvacuation de crues, a savoir un Cvacuateur latCral et un Cvacuateur en puits, permettait d'atteindre les objectifs fix&, et de faire ainsi une Cconomie sur I'ensemble du projet. L'tconomie a CtC estimCe a environ 30% par rapport a un Cvacuateur en puits du type Morning-Glory et 2 au-dela de 40% pour un Cvacuateur IatCral.
A la suite d'une Ctude prkliminaire de di- mensionnement des ouvrages d'Cvacdation, il a CtC jug6 essentiel de procCder B une Ctude hydraulique sur modkle rCduit Ctant donnC les caractkristiques particulikres du systkme pro-
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FIG. 1. Vue en plan des ouvrages d'Cvacuation du barrage Savage Mills.
posC. L'Ctude sur modklc rCduit a CtC rkaliste de novembre 1974 A fCvrier 1975 au laboratoire d'hydraulique du dCpartement de GCnie civil de I'universitC Laval, sous la direction de I'auteur.
Les objectifs du programme d'essais ont consist6 j. prCciser la capacitC d'kvacuation de I'Cvacuateur et A observer la performance hy- draulique de l'ensemble dc l'ouvrage sous diverses conditions d1opCration. Trois variantes dans la forme ont CtC soumises successivement A des cssais; les modifications, principalement au niveau de la jonction entre les puits ver- ticaux et la galerie de fuite, ont kt6 apportkes dans le but d'amCliorer la performance du systkme et de permettre la dktermination de la capacitk maximale de l'ouvrage.
Conception de l'ouvrage Les figures 1 et 2, telles qui fournies par le
Ministkre des Richesses naturelles, montrent respectivement l'emplacement et la disposition
des ouvrages d'kvacuation du barrage Savage Mills A Granby. L'ensemble du systkme com- prend un canal d'amente d'une longueur de 500 pieds (152 m ) , une galerie amont d'une longueur de 400 pieds (122 m ) , un puits de contr6le d'une hauteur de 60 pieds (18 m ) comprenant les ouvrages dlCvacuation propre- ment dits, une galerie aval d'une longueur de 500 pieds (152 m ) et un canal de fuite d'une longueur de 1000 pieds (305 m) qui rejoint l a riviere Yamaska. Le systkme canal d'amenCe, galerie amont, galerie aval et canal de fuite constitue initialement la galerie de dirivation lors de la construction du barrage.
L a partie de I'ouvrage, qui revkt un caractkre particulier, est situCe au droit du barrage a la jonction de la galerie amont et de la galerie aval. Elle comprend les ouvrages d'kvacuation proprement dits. Ces derniers (voir fig. 2 ) rCsultent d'une combinaison d'un dCversoir du type Creager et d'un canal qui lui est parallkle, lequel dCbite dans un puits vertical par l'inter-
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axe principale de !a digue . . -. - - -. -
digue el.: 480.0 conol de fuite
FIG. 2. Vue en plan des dtversoirs, puits de contrhle, passerelle.
mCdiaire d'une autre seuil et ensuite dans le canal de fuite en passant par une fosse d'amor- tissement.
De f a ~ o n a permettre 1'exCcution de travaux de reparation, on a prCvu un systeme double d'kvacuation. Le niveau de dCversement a CtC fix6 a la cote 470 et, le systkme Ctant purement hydraulique, le dtversement commence a s'ef- fectuer dks que le niveau atteint cette cote.
La loi de dCbit de l'ensemble de l'ouvrage varie en fonction du dCbit lui-meme. Pour un dtbit relativement faible, le systkme fonctionne avec entrainement d'air dans le puits. Au fur et a mesure que croit le dCbit, 1'Ccoulement devient en charge et suit une loi correspondante de dCbit. L'Ccoulement en charge est alors restreint par la prCsence d'une chambre d'amortissement, situCe a la base du puits vertical, ou 1'Ccoule- ment est ramen6 a surface libre a I'aide d'un reniflard. Cette chambre est nCcessaire en vue d'Climiner les phCnomknes nuisibles d'insta-
bilitCs causCs par des fluctuations brusques de dCbit a la suite des passages alternatifs de 1'Ccoulement en charge 2 1'Ccoulement A surface libre et vice-versa, et de stabiliser ainsi 1'Ccoule- ment dans le canal de fuite.
De f a ~ o n A permettre la vidange du rCservoir en une pCriode spkifiCe d'une semaine, on a prCvu un systkme de chambres, appelCes puits de contrele, auxquelles vient se relier la galerie d'amenCe. Ici Cgalement un syst6me double a CtC prCvu en vue de permettre la rkparation des vannes en cas de bris. A la sortie des charnbres I'eau se jette dans la fosse d'amortissement a la base des puits verticaux avant de rejoindre le canal de fuite. Il existe donc plusieurs modes d'opkrations selon qu'une vanne seulement ou les deux sont ouvertes ou non et que les dtver- soirs fonctionnent ou pas. .
Tous les ouvrages d'kvacuation, B l'exception du canal dYamenCe et du canal de fuite sont rCalisCs en bCton. A l'entrCe de l a galerie
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d'amenCe on a prCvu un grillage de f a ~ o n a Climiner les dtbris qui pourraient s'introduire dans le systgme.
Le dCbit a tvacuer a CtC estimC (Leclerc et Deziel 197 1 ) a 2200 piedsys, (62 m3/s) ce qui correspond A la crue millhaire. Pour le dimensionnement de l'ouvrage, il a CtC admis que chaque partie du systgme double dyCvacu- ation devrait dCbiter au maximum 1500 pieds3/s (42 m v s ) .
Dimensionnement prhliminaire des ouvrages Evacuateur latkral
L'Cvacuateur lateral est une combinaison d'un dCversoir et d'un canal qui lui est parallkle (fig. 2 ) . Ce type dlCvacuateur a dCja CtC l'objet d'Ctudes (Camp 1940; Farney 1962; Hinds 1926) mais, contrairement au cas prCsent oil le canal dCbite dans un Cvacuateur en puits, 1'Cvacuateur latCral dCbouche dans un canal 2 surface libre oG il existe une section contrble.
On utilise couramment comme profil du seuil qui correspond au profil infCrieur de la nappe dkversante d'un seuil en mince paroi fonction- nant sous la m&me charge. I1 s'agit du seuil bicn connu du type Creager ou normal au parement duquel il ne se produit en principe ni surpression ni dCpression pour la charge de calcul H,.
Le profil lc plus couramment utilisC est celui donnC par 1'Cquation de Scimeni (U.S. Corps of Engineers 1970) :
oG H , est la charge nominale du seuil et x et y les coordonnCes de la partie aval du seuil mesu- rCes A partir du point le plus ClevC du seuil. Pour la partie amont, on adopte les formes circulaires avec rayons de courbures appro- priCes.
La largeur de chaque seuil diversant est dCterminCe de tclle f a ~ o n qu'il soit capable de laisser passer le dCbit maximal de 1500 piedsvs (42 m3/s) sous une charge totale de 5 pieds (1.5 m). D'aprb la formule correspon- dante:
on obtient une largeur de 40 pieds (12 m) en adoptant comme coefficient de dCbit une valeur de CD = 3.33.
La charge maximale sur le seuil a CtC fixCe A
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5 pied (1.5 m) , valeur qui pourrait &tre prise comme la charge nominale H,. Toutefois, il y a intCr&t du point de vue hydraulique et Cco- nomique ?I dimensionner le seuil pour une charge H , infkrieure. Des expCriences (Escance 1948) ont montrC que le rapport de la charge maximale sur la charge nominale ne doit gukre dCpasser 1.6. Pour les calculs de la forme du seuil, on a adopt6 une valeur de 1.5, ce qui conduit a une charge nominale de calcul de H , = 3.33 pieds ( 1 m) .
Le dCbit par unit6 de largeur de dkversoir s'obtient B partir de la relation suivante:
ce qui donne une valeur de q = 37.5 pieds3/s (3.5 m3/s) par pied de largeur. L e dCbit dans le canal croit a partir du dCbut x = 0 jusqu'h la fin x = L suivant la relation:
avec 0 < x < L, L Ctant la largeur de chaque seuil.
LYCcoulement dans le canal ne peut &tre analysC B partir de 1'Cquation de 1'Cnergie a cause de la grande turbulence qui y existe et de la dissipation importante dYCnergie. On utilise plut6t la mCthode basCe sur le principe de quantitCs de mouvcment (Morris 1963), lequel a kt6 vCrifiC sur rnodkles rCduits et en nature.
La variation de la vitesse dans le canal en fonction de la distance peut &tre choisie de f a ~ o n arbitraire, et on admet gCnCralement une relation de la forme exponentielle.
ou les constantes a et n sont choisies en con- formit6 avec la topographie du site de f a ~ o n A rCduire les excavations.
L'application de la forrnule des quantitCs de mouvement conduit a 1'Cquation suivante pour le profil de surface:
oh y est mesurC par rapport A la position du niveau d'eau au dCbut du canal, soit x = 0. La section transversale du canal et la position du fond doivent donc &tre choisies de f a ~ o n A ce que la ligne d'eau Cvolue proportionnellement a son Cnergie de vitessc.
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L'tquation du fond du canal y, est donnte par I'expression suivante:
h Ctant la profondeur d'eau dans le canal. La cote maximale de la ligne d'eau est fixCe
par I'tlCvation de la cr&te au-dela de laquelle il y a influence du dCbit. On peut m&me tolCrer au dtbut du canal un niveau suptrieur allant jusqu'a la profondeur critique, approximative- ment tgale aux deux tiers de 1'Cnergie spCci- fique.
D'autre part, a la limite aval, le puits fixe une section de contr6le pour I'entrCe de l'eau, qui correspond, dans le cas actuel, a la section critique de 1'Ccoulement. On essaie aussi d'avoir dans le canal une ligne d'eau suffisamment Clevte dans le but d'obtenir une tpaisseur d'eau suffisante pour dissiper l'tnergie de la lame dCversante. On a adopt6 pour le fond une forme circulaire afin de favoriser le passage de 1'Ccoulement du seuil vers le canal.
La valeur optimale de l'exposant n, donnant Ic canal le plus tconomique qui s'ajuste le mieux a la topographie du terrain, ne peut &tre dCterminCe que par essais successifs. I1 y a lieu de rappeler qu'une valeur de n = 8 donne une droite pour la ligne d'eau, tandis qu'elle est concave vers le haut pour n < 1 et concave vers le bas pour n > 3. Aprks quelques essais, nous avons choisi une valeur de n = B et une profondeur d'eau d'environ 11 pieds (3.4 m) a la section aval auquelle correspond approxima- tivement une charge totale de 12 pieds (3.7 m) .
Nous nous sommes aussi arr&tts sur une section semi-circulaire dont le rayon, Cgal a 7.5 pieds (2.3 m ) , est constant le long du canal. La constante dans l'expression de la vitesse est fixte a la section aval x = L = 40 pieds (12.2 m) oh I'aire de la surface d'tcoulement est tgale a 170 pieds2 ( 15.8 m y ) . Pour le dtbit de calcul de 1500 piedsvs (42.5 m3/s), la vitesse s'Cta- blit B 8.8 pieds/s (2.7 m/s) ce qui conduit une premikre estimation de la valeur de la constante a:
et qui permet de dtterminer la position de la ligne d'eau et du fond du canal.
Puils-de'versoir A la limite aval, le canal dCbite dans un puits
par I'intermCdiaire d'un seuil de transition. Pour les charges de calcul, le puits fonctionne suivant un Ccoulement en charge dont 1'Cqua- tion est donnCe par la formule suivante:
[91 H' = C' ~ " 2 ~
oh H' est la perte de charge dans le puits, V la vitesse de 1'Ccoulement et C' le coefficient qui tient compte de la sommc des pertes de charge par frottement et aux singularitts. Dans le cas prCsent les calculs prClCminaires ont conduit a adopter comme diamktre de chaque puits unc valeur de 8 pieds (2.5 rn) .
RCalisation du modele rCduit On a construit pour le dimensionnernent pro-
posC un modkle rtduit a une Cchelle de gComC- trique non distordue de 1 : 16. Les figures 3 et 4 montrent une vue gCnCrale du modkle qui comprend six parties principales 2 savoir:
I. Un rCservoir dc 9 pieds par 7 pieds (2.7 m par 2.1 m ) pour simuler la retenue d'eau du barrage;
2. Deux dtversoirs lattraux syrnCtriques comme Cvacuateurs de crues;
3. Deux puits symCtriques qui sont situts respectivement 2 la sortie de chaque Cvacuatcur lattral;
4. Trois chambres munies de vanncs qui sont relites du c8tC amont 2 la conduite d'amente et du cGtt aval ?I la galeric de fuite;
5. Une conduite d'amenCe qui sera d'abord utilisCe comme galcrie provisoire de dCrivation et qui servira ensuite a vidanger le rCservoir et qui perrnettra aussi d'effectuer des chasses de sCdiments;
6. Un canal de fuite, qui sera utilisC en premier lieu comme galerie provisoire de dCri- vation, e t qui acheminera en fonctionnement normal 1'Ccoulement en provenance soit des dCversoirs, soit de la conduite d'arnenCe ou encore des rbervoirs, vers la rivihe en aval du barrage.
I1 y a lieu de noter que le systkme est symC- trique par rapport a un axe passant par la con- duite dYamenCe et le canal de fuite stparant ainsi les dCversoirs et les chambres en deux parties semblables. Les deux parties ont CtC reproduites sur le modkle Ctant donnC que
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FIG. 3. Vue general du mod8le.
I'opCration des vannes dans les chambres peut conduire B un Ccoulement asymktrique.
Trois vues sCparCes montrant respectivement une vue de plan, une vue de profil et une coupe longitudinale du dtversoir droit apparaissent B la figure 5. Le modkle a CtC construit B l'aide de feuilles de contreplaquC de 2 po (1.9 cm) d'kpaisseur, 1 pied (30.5 cm) B 1'Cchelle du prototype. Les profils transversaux de sections horizontales et verticales ont CtC par la suite juxtaposCs et colCs en respectant la gCom6trie projetke. Le tout a CtC recouvert de fibre de verre et peint de f a ~ o n B assurer 1'CtanchCitC. Pour la construction des dCversoirs, on a utilisC du bCton lCger aussi recouvert de fibre de verre et de peinture.
couvert en plexiglas une partie de la galerie de fuite, spkcialement la fosse d'arnortissement, afin de pouvoir observer les conditions d'Ccou- lement qui y prtvalent.
Le modkle est aliment6 en circuit fermC par une pompe fournissant un dCbit maximal de 5000 gal d'eau par minute (0.38 mVs) B partir d'un grand rtservoir d'un capacitC de 120 000 gal (550 m").
L'exploitation du modkle s'est faite B 1'Cchelle de la similitude de Froude. On a retenu cornrne Cchelle gComCtrique ,iL une valeur de 1: 16. Les autres Cchelles du temps, de la vitesse et du dCbit se dCduisent facilement:
Le r~servoir proprement dit est en acier. Les [ lo ] AV = ,i~11" 1 :4 chambres, la conduite d'arnente et une section du puits vertical ont CtC construites en plexi- xQ = xL1I2 = 1: 1024
glas de f a ~ o n B permettre une visualisation des Les ClCvations du plan d'eau sont donc directe- phCnomknes qui se produisent. On a aussi re- ment B 1'Cchelle gtomCtrique.
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FIG. 4. Vue des diversoirs latkraux.
Exploitation du ModGle: Essais et Interpretation
L'exploitation du modkle a consist6 princi- palement a mesurer les cotes du plan d'eau dans les diffkrentes parties du modkle, a savoir dans le rCservoir, sur les seuils, dans les cham- bres et dans le canal de fuite, en fonction du dCbit. I1 s'agissait, en plus d'observer le com- portement de l'ensemble de l'ouvrage, de faire passer les dCbits de crues estimCs.
La premikre sCrie d'essais a CtC effectuCe sur le modkle rCduit dCcrit prCcCdemment. I1 est apparu que 17ensemble de l'ouvrage fonction- nait selon les prCvisions, a l'exception de la chambre d'amortissement ou le profil du fond pouvait Ctre amCliorC de f a ~ o n 2 rCduire la turbulence et les forces de pression sur le fond et, par voie de consCquence, a amCliorer le rendement de l'ouvrage. La figure 6 montre la modification apportCe au profil du fond (se- conde variante) comparativement au profil de la forme initialc adoptCe (prernikre variante). Dans le but de pouvoir tvaluer la capacitC
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optimale des dCversoirs et des puits, on a effectuC une troisikme sCrie d'essais au cours de laquelle on a CliminC le canal de fuite et la fosse d'amortissement. L'eau i la sortie des puits dCbouchait alors directement l'air libre. Cette troisikme variante a permis d'estimer le pourcentage de rCduction du dCbit entrain6 par la perte de charge dans la singularit6 qui per- met de relier les puits-dCversoirs au canal de fuite, dans lequel 1'Ccoulement redevient a sur- face libre. Sur la figure 6 on indique l'endroit ou s'est effectuCe la coupure.
Les courbes des figures 7 i 11 rCsument les rCsultats obtenus sur le modkle. Les figures 7, 8 et 9 montrent les ClCvations du plan d'eau dans le rCservoir et sur le seuil cn fonction du dCbit respectivement pour le cas des deux vannes fermCes, d'une vanne ouverte et des deux vannes ouvertes. Les dCnivellations sont mesurCes par rapport a la cote de la crete des dCversoirs latCraux, soit 1'ClCvation 0 cm pour le modklc et 470 pieds (143 m) pour le proto- type. Lcs figures 10 et 11 prCsentent les 616va- tions du plan d'eau dans la grande chambre et dans lcs petites chambres en fonction du dCbit pour les diffCrentes variantes CtudiCes et suivant diffCrentes conditions d10p6ration des vannes.
Les courbes de la figure 7 montrent bien que la relation niveau-dCbit suit une loi d'Ccoule- rnent a surface libre pour un dCbit allant jusqu'a 3000 piedsvs (85 mVs) :
[ I l l Q = c L H:V2 D
oh le coefficient CI, prend, suivant les rCsultats obtenus, une valeur de 4.36. La variation du dCbit est alors relativement grande, de 0 2 3000 piedsVs (85 m3/s), pour une variation du niveau d'eau relativement faible de 4 pieds ( 1.2 m ) , soit de 470 a 474 pieds (143 a 144.5 m). A partir de cette valeur 1'Ccoulement devient en charge et suit alors une loi corres- pondante de dCbit:
ou A est une section representative de lYCcoule- ment. L'accroissement supplirnentaire de dCbit est alors beaucoup plus faible pour une meme diffCrence d'C1Cvation du plan d'eau, et cela est d'autant plus vrai que le dCbit est plus ClevC. On voit par exemple qu'une augmentation sup- plCmentaire de 1000 pieds3/s (28.3 m3/s) du
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FIG. 5. Vue en plan, de profil et coupe longitudinal du dkversoir droit.
dCbit sature le systkme, c'est-8-dire que la cote du plan d'eau passe de 474 a 480 pieds (143 A 144.5 m) .
Une cornparaison entre les rCsultats obtenus pour les trois variantes, sur la figure 7, permet de constater que pour les dCbits infkrieurs a 3000 pieds3/s (85 mvs) , le contr6le de 1'Ccou- lement est au seuil tandis que, pour des dC- bits suptrieurs $ cette valeur, la section contr6le est transportke en aval dans la galerie de fuite. Les courbes de dCbit pour les trois variantes CtudiCes permettent d'tvaluer I'influence de la prCsence de la fosse d'amortissement sur
llCcoulement. Une cornparaison entre la deuxikme et la premikre variante permet d'ap- pricier I'amClioration du rendernent obtenu par la modification de la forrne du profil du fond de la chambre d'amortissement comparative- ment au cas (troisigme variante) ou la chambre d'amortissement et le canal de fuite ont CtC enlevis. Dans ce dernier cas I'Ccoulement a la sortie des puits, dont I'ClCvation est h la cote 436.5 pieds (133.1 m) , devenait un jet vertical libre. En appliquant la loi de Torricelli pour le calcul de la vitesse a la sortie V = fi H et puis du dCbit Q = V A , on obtient une valeur de
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FIG. 6. Variantes de la jonction puits - canal de fuite.
5300 pi~ds:~/s (150 rn"/s). Cette valeur est comparable avec celle qui a CtC dCduite cxpCri- mentalement du mod& qui est de 5250 pieds3/s (148.6 m y s ) . Ccci signifie donc que c'est la dimension actuelle des puits qui limite le debit maximal et non pas l'ecoulement sur les dkversoirs lorsquc 1'Ceoulement devient en charge.
En comparant les courbes des figures 8 et 9 a celles de la figure 7, on pcut evaluer la capa- citC du syst2me suivant les diffCrentes condi- tions d'opkration des vannes dans les chambres de contrble. Lorsque le niveau d'eau dans le
rCservoir est la cote 470, le dCbit est Cvidem- ment nu1 pour le cas des vannes fermkes et respectivement de 1200 piedsvs (34 m v s ) et 1800 piedsvs (51 m v s ) pour les cas de une et deux vannes ouvcrtes. I1 est intCressant de noter que le fait d'ouvrir deux vannes n'entraine pas que le dCbit soit doublC a cause des plus fortes pertes d'Cnergie correspondantes. Les figures 10 et 11 montrent les ClCvations du plan d'eau dans les diffCrentes chambres en fonction du dCbit pour les diffkrentes conditions d'opCra- tion des vannes.
Ces rksultats permettent aussi de constater
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FIG. 7. Elkvation du plan d'eau sur le seuil et dans le reservoir en fonction du debit. Deux vannes fermies.
Frc. 8. Elkvation du plan d'eau sur le seuil et dans le reservoir en fonction du dkbit. Une vanne ouverte.
que, contrairement 2i ce qui se passe pour les Le contrale s'effectue au niveau de la fosse faibles dCbits, le fait d'ouvrir les vannes n'en- d'amortissement relike au canal de fuite, oh traine pratiquement pas d'augmentation de la 17Ccoulement redevient A surface libre. I1 y a capacitC maximale d'kvacuation de l'ouvrage. toutefois lieu de rappeler que les vannes ont
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0 I 5 6 0.dlbi1, lo' :ed:S ,prototype
FIG. 9. Elkvation du plan d'eau sur le seuil et dans le reservoir en fonction du debit. Deux vannes ouvertes.
FIG. 10. Elevation du plan d'eau dans la chambre principale en fonction du dCbit.
CtC prCvues pour la vidange du rCservoir et non figures 12 et 13 permettent de constater que pour 1'Cvacuation des crues. C'est au niveau la turbulence est plus forte lorsque les vannes des conditions d'tcoulement dans la fosse sont fermCes et que la surface libre est plus d'amortissement que les conditions d'optration rapidement rttablie lorsque les vannes sont des vannes ont leur plus grande influence. Les ouvertes, ce qui se con~oi t bien si on tient
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FIG. 1 1 . Elevation du plan d'eau dans les petites chambres en fonction du debit.
FIG. 12. Eco~ilement dans la fosse d'amortissernent pour un dibit de 3000 piedsVs (84 mVs) avec les vannes fermCes (premiere variante) .
compte des diffCrentes composantes de 1'Ccoule- le comportement de llCcoulement dans la sec- ment. tion semi-circulaire adoptCe en vue de rCduire
La section du canal latCral est gCnCralement les changements abrupts de 1'Ccoulement. La trapCzoFdale. Le modkle a donc permis d'Ctudier figure 14 montre que, sous des conditions
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FIG. 13. Ecoulement dans la fosse d'amortissernent pour un dCbit de 3000 piedsJ/s (84 n~'/s) avec les vannes ouvertes (premikre variante).
FIG. 14. Ecoulement sur les deversoirs latCraux pour un dCbit de 3000 piedsVs (84 m:'/s) avec les vannes fermCes.
d'opCrations de calcul de 3000 pieds3/s (85 m3/s), le diversement par-dessus le seuil entraine la formation d'un rouleau principal et qu'il y a formation d'un ressaut hydraulique qui emprisonne un roulcau secondaire, lequel vient Cquilibrer en partie le premier pour diriger 1'Ccoulement assez uniformkment dans le puits.
Concllision Les Ctudes sur inod2le rCduit ont montrC que
le type d'ouvragc proposC pour 1'Cvacuation des crues au barrage Savage Mills sur la rivikre Yamaska fonctionnait tel que prCvu selon le dimensionnement prkliminaire. I1 n'y a eu en effet que des modifications nlineures A apporter au niveau de la jonction entrc le puits et le canal de fuite. Les rCsultats ont aussi permis de dCduire les courbes de fonctionnement de 1'Cvacuateur et les conditions limites d'opCra- tion de l'ouvrage.
I1 est concevable que cc type d'ouvrage ayant un caractbre particulier puisse &tre utilisC dans le futur pour d'autres projets prksentant des aspects similaires. En effet la combinaison d'un Cvacuateur latCral et d'un Cvacuateur en puits en vue de rCutiliser la conduite de dCrivation
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pour en faire un canal de fuite peut s'avCrer C' = coefficient de perte de charge Cconomiquement rentable. Dans ce cas il est C, et C,' = coefficient de dCbit important que chaque partie de l'ensemble de g = accClCration de la gravitC l'ouvrage soit dimensionnke de sorte B en H = charge totale respecter 1'Cquilibre global. Dans le cas prCsent, H' = perte de charge lcs Ctudes sur modhle rCduit ont montrC que les H, = charge nominale formules utilisCes pour le dimensionnement L = largeur du seuil ou longueur de prCliminaire des parties de l'ouvrage Ctaient 1'Cvacuateur latCral adCquates pour les conditions d'opCration n = exposant donnCes. q = dCbit par unit6 de largeur
Q = dCbit d'kvacuation Remerciements t = temps
L'auteur dCsire remercier la Direction gCnC- V = vitesse moyenne de 1'Ccoulement ralc des Eaux du Ministkre des Richesses x , y = coordonnCes cartCsiennes naturelles du QuCbec, qui a accord6 l'autorisa- tion de soumettre cet article sur le projet. Des remcrciements s'adressent aussi B M. Noel Caron, inginieur responsable du projet et prin- cipal instigateur de ce type d'kvacuateur, pour sa collaboration Ctroite durant les diffCrentes phases de 1'Ctude. Le dCpartement de GCnie civil de lluniversitC Lava1 a fourni l'assistance technique nCcessaire aux essais sur modkle rCduit.
Notations A = aire de la section d'Ccoulement a = coefficient
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