Principe du saut hydraulique et son utilisation dans la conception de sols imperméables
Lisez cet article pour en savoir plus sur le principe du saut hydraulique et son utilisation dans la conception de sols imperméables.
Dans les déversoirs, les régulateurs et autres structures hydrauliques au-dessus ou à travers lesquels le flux passe, la dissipation d'énergie est une considération importante. Cela nécessite une conception appropriée des ouvrages en aval tels que les glacis en pente, les planchers ou les citernes horizontaux et autres dissipateurs d'énergie. La conception de ces ouvrages implique la détermination de l'élévation du sol horizontal et de la longueur du sol ou du réservoir imperméable.
Ces dimensions peuvent être établies à partir de la connaissance des éléments de saut hydrauliques, tels que l’énergie du flux, la profondeur du flux et la profondeur critique de l’eau pour une intensité donnée de la décharge et de l’énergie à dissiper ou une perte de charge dans le saut hydraulique.
Dans des conditions appropriées, lorsqu'un cours d'eau peu profond se déplaçant à une vitesse élevée ou hypercritique rencontre un écoulement lent d'une profondeur suffisante, provoquant une montée abrupte de la surface de l'eau. Cette montée abrupte est appelée saut hydraulique. En d'autres termes, le saut hydraulique dans un canal ouvert est une transition abrupte de la profondeur de l'eau D 1
Où D 1 - profondeur de pré-saut
D 2 = profondeur post-saut (profondeur conjuguée)
Ef 1 = énergie totale de l'écoulement à la section de pré-saut
Ef 2 = énergie totale de l'écoulement dans la section post-saut
H L = Perte de charge en saut hydraulique, ou = énergie à dissiper
= Ef 1 - Ef 2 - hf
(hf est généralement négligé)
q = intensité de décharge
g = accélération due à la gravité
D C = profondeur critique de l'eau
Avec les valeurs connues de q et H L, il est plutôt compliqué de trouver D 1, D 2, Ef 1, Ef 2 à partir des équations ci-dessus. L'aide de courbes peut être prise pour faciliter les calculs. Blench a préparé des courbes pour donner Ef 2 pour différentes valeurs de H L et q, comme l'indique la figure 19.9.
Pour rechercher les valeurs de D 1 et D 2, l’ IS 4997 fournit des courbes en termes de paramètres sans dimension tels que K L / D C
D 2 / D 1 et D 1 / D C. Ainsi, une fois que D C est calculé à partir de la formule, D 1 peut être lu à partir de la courbe D 1 / D C donnée dans IS 4997. En utilisant cette valeur de D 1, D 2 peut également être calculée à partir d'une autre courbe D 2 / D 1 . Les courbes sont données à la Fig. 19.10.
L’inconvénient de l’utilisation de cette courbe est que toute erreur commise dans la recherche de D 1 par interpolation sera reflétée dans la valeur de D 2 et, par conséquent, dans tous les calculs ultérieurs. Pour éviter le report d'une telle erreur d'interpolation, C. Chinnaswamy et E. Sundaraiya, deux ingénieurs de CWC, ont préparé deux courbes distinctes sur le même principe, mais en établissant une relation entre le facteur de perte de charge (H L / D C ) et D 2 / D C et D C / D 1 respectivement. Ces courbes peuvent être adoptées pour déterminer les valeurs de D 1 et D 2 avec avantage. Elles sont illustrées à la Fig. 19.11.
On peut préciser ici que le saut hydraulique ne reste pas stable sur un sol lisse et horizontal et a tendance à se déplacer vers le bas. Une situation peut survenir lorsque la profondeur hypercritique avant saut peut prévaloir sur l’œuvre de protection en aval et l’endommager. Pour éviter une telle situation, un glacis en pente est fourni et il est amené à un tel niveau. En d'autres termes, le niveau du plancher horizontal est tellement fixé qu'un saut hydraulique stable se forme sur le glacis et est contenu dans le sol horizontal imperméable de la pucca. .
Le niveau ou l’élévation du plancher horizontal peut être calculé en déduisant l’énergie spécifique d / s (Ef 2 ) de la ligne d’énergie totale d / s (TEL) ou en déduisant D 2 du niveau de l’eau d / s. Il assure la formation de saut hydraulique sur le glacis. Afin de garantir un écoulement libre de turbulences sur le d / s, la longueur du plancher imperméable horizontal doit être égale à la longueur du saut. La longueur du saut peut être prise égale à 5 fois la différence des profondeurs conjuguées, c'est-à-dire
Longueur du saut L j = Longueur du plancher imperméable horizontal - 5 (D 2 - D 1 ) La longueur du bassin de calage peut être réduite en fournissant des accessoires tels que des bas de caisse bosselés, des blocs de descente, des blocs de bassin au milieu du bassin, etc.
