Formation Assainissement
publicité
1 ENGEES Formation continue LES NOTIONS DE BASE D’HYDRAULIQUE UTILES EN ASSAINISSEMENT Thierry ADAM, Chef de projet DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 2 Rappels d’hydraulique • Notion de « débit » (Q) : flux hydraulique à travers une section de canal. • Un écoulement est dit « permanent » lorsque le débit reste constant au niveau d’une section. Sinon, l’écoulement est transitoire. • Un écoulement est dit « uniforme » lorsque la section d’écoulement reste identique d’amont en aval. Sinon, l’écoulement est varié. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 Caractéristiques d’écoulement a. Stationnarité d’un écoulement b. Uniformité d’un écoulement DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 3 4 Répartition des vitesses U • Au sein d’une section, la vitesse (V) n’est ni uniforme, ni constante. • On définit une vitesse moyenne (U). • U = Q/S est la « vitesse d’écoulement». • En régime permanent et uniforme, U est une constante. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 5 Écoulements à surface libre • Un écoulement est dit « à surface libre » lorsqu’il s’effectue à la pression de l’atmosphère ambiante. Sinon, on parle d’écoulement « en charge » (P>Patm) ou « sous vide » (P<Patm). y (ou h) S P B=dS/dh Rh=S/P Dh=S/B I U=Q/S Tirant (ou hauteur) d’eau Section mouillée Périmètre mouillé Largeur au miroir Rayon hydraulique Profondeur hydraulique Pente du canal Vitesse moyenne DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 Caractéristiques géométriques QUELQUES SECTIONS SIMPLES GEOMETRIE yn PERIMETRE MOUILLEE SECTION MOUILLEE Pm = 2 × y n + b S m = b × yn b yn m Pm = 2 × yn × 1 + m2 + b S m = b × yn + m × yn 1 b ( 1 Pm = yn × 1 + 1 + m 2 m ) Sm = m × yn2 2 yn Pm = D × D yn Q θ 2 D2 Sm = × (θ + sin θ ) 8 2 × yn θ = 2 × arccos(1 − ) D DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 6 7 Exercice n°1 • Calculer le rayon hydraulique du collecteur DN500 mm de la rue principale à ROMAGNY : – à pleine section, – à mi-section. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 Régime turbulent ou laminaire • Un régime d’écoulement est dit « turbulent » lorsque les forces d’inertie dépassent les forces de viscosité du fluide. Sinon, le régime est laminaire ou visqueux. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 8 9 Régime fluvial ou torrentiel • Un régime d’écoulement est dit « fluvial » lorsque la vitesse moyenne est inférieure à la célérité des ondes de gravité. Sinon, le régime est torrentiel. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 10 Exercice n°2 • Caractériser le régime d’écoulement dans la canalisation DN500 mm de la rue principale à ROMAGNY (pente 0,7 %) : – Pour un débit de 140 l/s (mi-section), – Pour un débit de 285 l/s (pleine section). DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 11 Théorème de Bernoulli • Énergie d’un fluide : – Notion de « charge » : H = z + P/ρg + V²/2g – Notion de « charge spécifique » : H’ = h + λ U²/2g • Théorème de Bernoulli (régime permanent uniforme) : – Fluides parfaits : H=constante ; – Fluides réels : dH= j (pertes de charge en m/m) – Fluides réels à surface libre : H’=constante. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 12 Régime permanent uniforme Théorème de BERNOULLI : λ U² 2g H’ H’ = constante dH = j = i = dz h est la hauteur normale h Ligne de charge Ligne piézométrique z DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 Hauteur normale d’écoulement H’ = h + λ U²/2g = h + λ Q²/2gS² = h + A/h² DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 13 Caractérisation d’un d’écoulement en régime permanent DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 14 Formule de Chézy DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 15 27.11.06 Formule de Manning-Strickler DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 16 27.11.06 17 Formule d’ajutage DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 18 DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 19 Formule de seuil DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 20 Exercice n°4 • Calculer le débit capable du collecteur DN500 mm de la rue principale à ROMAGNY : – à pleine section, – à mi-section. DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 21 ENGEES Formation continue DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX D’ASSAINISSEMENT Thierry ADAM, Chef de projet DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06 22 Choix du risque hydrologique NORME EUROPEENNE EN 752-2 relative aux réseaux d’évacuation et d’assainissement à l’extérieur bâtiments Objectif de protection des personnes et des biens contre les inondations performances en l’absence de spécification locale particulière DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités 27.11.06
