Hydraulique fluviale TD2
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M1 TUE412 Hydraulique fluviale Hydraulique fluviale TD2 Protection contre les crues de la ville de Reblochon (premier épisode) d’après Jean-Pierre Vandervaere, auto-test LSTUE1 1. Les ingénieurs Andouillette (Marguerite), Boudin et Cervelas marchent le long de la rivière Gigondas à Reblochon, du pont aval au pont amont (photo). Ils constatent que la profondeur est plus faible à l’aval qu’à l’amont. Revenus à leur point de départ, ils constatent en lisant l’échelle que le niveau n’a pas varié pendant le temps de leur promenade. - Andouillette : « Le débit est le même pour toutes les sections de la rivière » : VRAI ou FAUX ? Boudin : « L'énergie de l'eau est la même en tout point de la rivière » : VRAI ou FAUX ? 2. Ils conviennent donc que le régime est permanent. Andouillette : « La profondeur diminue vers l’aval, donc la vitesse y est plus grande ! » Boudin : « C’est vrai, la profondeur diminue, mais pour la vitesse, ce n’est pas évident, il faudrait mesurer » Qui a raison ? 3. Mais c’est l’énergie qui les fait gamberger à nouveau : Andouillette : « L’énergie diminue toujours d’amont en aval » Boudin : « Je connais un cours d’eau où elle reste la même » Cervelas se moque de Boudin : « Et moi, je connais un cours d’eau où elle augmente vers l’aval » Que pensez vous de ces trois idées. 4. En régime permanent d'écoulement fluvial (subcritique), tout frottement se traduit par une perte d'énergie. Andouillette : « … et donc la profondeur d’écoulement diminue. C’est ce qu’on constate ici. » Boudin : « Tu oublies que nous ne sommes dans un cas particulier : la largeur n’est pas uniforme. Si elle l’était, la profondeur augmenterait ». Cervelas : « Si la largeur était uniforme, la profondeur le serait aussi , mais à condition que…». Qui a raison ? - 5. Cervelas : « Et quand on est en écoulement torrentiel (supercritique) ? » 6. Finalement, c’est très difficile de caractériser l’écoulement dans la rivière Gigondas ; c’est ce que constatent nos amis qui regardent la rivière en un point donné de leur promenade. Andouillette : « En effet, si je connais le débit mais pas l’énergie totale de l’eau, il y a une infinité de couples possibles pour la vitesse moyenne V et pour le niveau de la surface libre y ». Boudin : « Tu exagères il y en a deux seulement » Cervelas : « Mais non, l’hydraulique c’est facile : si je connais le débit, il n’y en a en fait qu’un couple (y,V), il n’y a qu’à utiliser la formule de Manning-Strickler.». Qui a tort ? Qui a raison ? - 7. Andouillette : « Tu confonds tout : c’est dans le cas où je connais l’énergie totale de l’eau qu’il n’y a qu’un couple (y,V) possible. C’est sur ce principe que repose la détermination du débit par une courbe de tarage » Boudin : « Deux couples (y,V) dans ce cas aussi ! » Cervelas : « Ah non, si on ne connaît pas le débit, il y en a une infinité » Qui a tort ? Qui a raison ? - 8. Bon, supposons alors que nous connaissions à la fois le débit et l’énergie. Combien y a t’il de couples (y,V) ? Andouillette : « Un seul ici encore » Boudin : « Deux ! » Cervelas : « Une infinité ! » Qui a tort ? Qui a raison ? Philippe Belleudy – nov.2006 TUE412_TDfluv_2.doc / Page 1 M1 TUE412 Hydraulique fluviale 9. Quelques jours plus tard, ils sont à nouveau devant la même section située entre les ponts ; celleci est précisément équipée d’une échelle limnimétrique. Le temps de siroter un demi, puis un autre demi, ils constatent que le niveau augmente lentement : Andouillette : « le débit en amont est supérieur au débit en aval. » Boudin : « le débit en aval est supérieur au débit en amont. » Cervelas : « Mais non, les deux ponts sont trop proches, les débit y sont donc identiques. » Qui a tort ? Qui a raison ? Protection contre les crues de la ville de Reblochon (deuxième épisode) Le vieux pont du roi Diot (de Savoie) (le pont aval) est protégé de l’érosion régressive par un seuil maçonné (photo). En aval du pont, la Gigondas a une géométrie sensiblement uniforme et sa pente est régulière : section rectangulaire de largeur b=60m, pente S0=0 .0006. Il n’y a pas d’influence aval notable avant plusieurs kilomètres en aval. La cote du fond à l’aval immédiat du seuil est zf =200 m NGF. On se propose de déterminer une relation entre le niveau et le débit (courbe de tarage) dans la section à l’aval du seuil. 10. Andouillette : « Le niveau dans cette section est influencé par le seuil. Je ne connais pas ses caractéristiques, j’attends le TD suivant pour continuer » Boudin : « Le niveau dans cette section ne dépend pas des caractéristiques du seuil ». Cervelas : « Ce n’est pas encore l’heure, on continue ». Quelle que soit l’heure, c’est Boudin qui a raison. Pourquoi ? 11. On dispose pour cette section de deux mesures du débit et des niveaux correspondants : date 18/12/2002 23/04/1998 Y 201.49 m NGF 202.96 m NGF Q 81 m3/s 250 m3/s Aidez Cervelas à déterminer une valeur raisonnable du coefficient de rugosité Strickler de cette section. http://www.structurae.net/fr/photos/img546 12. En attendant la réalisation complète d’un courbe de tarage à cette section, tracez une relation entre le niveau et le débit de cette section. Au delà de la cote z=204 m NGF, la section s’élargit en rive droite et sa largeur totale est b=160 m. Les caractéristiques de rugosité restent les mêmes. 206 cote (m NGF) 205 204 203 202 201 débit (m3/s) 200 TUE412_TDfluv_2.doc / Page 2 Philippe Belleudy – nov.2006 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
