Étude de la dissipation d'énergie sur un coursier en marches d'escalier en aval d'un évacuateur de crue de type PKW

Abstract

Le présent travail s'inscrit dans la continuité d'une précédente étude menée par Erpicum et al. en 2011. 1 L'objectif principal du travail est de vérifier, de manière expérimentale, l'exactitude du postulat qui affirme que, dans certaines situations, recourir à l'utilisation d'un déversoir en touches de piano (PKW) en crête d'un coursier en marches d'escalier, en lieu et place d'un déversoir libre standard, pourrait conduire à une augmentation de la dissipation d'énergie, à longueur de coursier identique, ou encore, que les caractéristiques géométriques particulières des déversoirs en touches de piano permettraient d'atteindre l'écoulement uniforme sur des longueurs réduites de coursiers en marches d'escalier (en comparaison avec des seuils libres standards). L'objectif secondaire, mais d'intérêt tout aussi grand, est d'établir des démarches analytiques théoriques permettant, aussi bien pour l'écoulement uniforme que pour l'écoulement non uniforme, de prédire la dissipation d'énergie sur de tels ouvrages, à partir de données classiques (ex : pente et géométrie du coursier, géométrie des marches du coursier, débit,…). En vue de répondre à ces deux objectifs, une série de campagnes d'essais ont été menées sur un modèle au laboratoire (HECE). Ces essais ont consisté en l'acquisition de paramètres hydrauliques permettant de calculer la dissipation d'énergie se produisant sur le modèle. Notons que ce travail propose une méthode de traitement des signaux expérimentaux. Dans un premier temps, sur base de ces résultats expérimentaux, le postulat de départ de l'étude a pu être confirmé. Dans un second temps, l'analyse et l'interprétation de ces résultats ont permis de définir des critères fixant l'apparition de l'écoulement uniforme (ou non uniforme) en fonction du type de seuil en crête de l'ouvrage. Finalement, à partir des résultats expérimentaux, de raisonnements physiquement basés et de la littérature, de nouvelles relations analytiques ont été proposées pour chaque régime d'écoulement (uniforme et non uniforme) et les deux types de seuils (libre et PKW). Ces équations théoriques présentent des corrélations avec l'expérimental plus ou moins importantes suivant la forme d'équation considérée et le set de résultats expérimentaux considéré pour le calage des paramètres.