Notice sur les déversoirs : synthèse des lois d'écoulement au droit des seuils et déversoirs

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Description

Cette notice est le résultat d’une synthèse bibliographique des lois d’écoulement autour des seuils qui se veut la plus exhaustive possible des formules existantes de la littérature sur les seuils et des lois de débit qui leur sont associées.
Elle décrit tout d’abord le fonctionnement hydraulique des déversoirs et recense ensuite l’ensemble des travaux qui leur a été consacré. Elle permettra à ses utilisateurs de déterminer rapidement l’impact de tel ou tel ouvrage, d’en réaliser le dimensionnement à l’aide des formules appropriées et de l’intégrer ensuite au sein de codes de calculs hydrauliques.

Cette notice a été rédigée à l’intention des équipes techniques de services de l’Etat ou des collectivités ainsi que des bureaux d’ingénierie. Elle s’adresse plus particulièrement aux services susceptibles de conduire un projet ou d’apporter une assistance dans le cadre d’une étude comprenant le dimensionnement d’ouvrages hydrauliques de type déversoir.

Sommaire

1. Notations

2. Caractéristiques géométriques des déversoirs

3. Introduction

4. Rappel de quelques notions hydrauliques

5. Méthode générale de calcul du débit transitant par un seuil

5.1. Définition du type de crête du seuil
- 5.1.1. Généralités
- 5.1.2. Incertitude sur le type de crête du seuil
- 5.1.3. Particularités du seuil à crête épaisse
  - 5.1.3.1. Caractéristiques suivant la plage de valeurs de h1/C
  - 5.1.3.2. Déversoir à crête épaisse et longue de longueur finie ou non finie
5.2. Régimes d’écoulement

6. Conditions préalables

6.1. Protocole de prise de mesure
6.2. Condition d’aération pour un déversoir à crête mince
- 6.2.1. Pourquoi doit-on aérer un déversoir à crête mince ?
- 6.2.2. Comment aérer un déversoir à crête mince ?
- 6.2.3. Calcul du débit d’air pour aérer un déversoir à crête mince

7. Déversoir à crête mince

7.1. Préalable aux déversoir s à crête mince : vitesse d’approche et coefficient Cv
- 7.1.1. Généralités
- 7.1.2. Formule du coefficient Cv pour un déversoir à crête mince
7.2. Déversoir à crête mince en écoulement dénoyé
- 7.2.1. Déversoir rectangulaire sans contraction latérale
  - 7.2.1.1. Formule préconisée : KINDSVATER et CARTER
  - 7.2.1.2. Autre formule de débit : formule de POLENI
  - 7.2.1.3. Autre formule de débit : formule de REHBOCK
- 7.2.2. Déversoir rectangulaire avec contraction latérale
  - 7.2.2.1. Forme de la crête d’un déversoir rectangulaire
  - 7.2.2.2. Formule préconisée : KINDSVATER et CARTER
  - 7.2.2.3. Autre formule de débit : formule de POLENI
- 7.2.3. Déversoir à échancrure triangulaire
  - 7.2.3.1. Description et forme de la crête
  - 7.2.3.2. Caractéristiques propres à un déversoir à crête triangulaire
    - 7.2.3.2.1. Déversoir à contraction complète
    - 7.2.3.2.2. Déversoir partiellement contracté
  - 7.2.3.3. Formule préconisée : KINDSVATER
  - 7.2.3.4. Autre formule : formule de CONE
  - 7.2.3.5. Autre formule : formule générale
  - 7.2.3.6. Cas particulier, α = 90° : formule de THOMSON
- 7.2.4. Déversoir trapézoïdal
  - 7.2.4.1. Généralités
  - 7.2.4.2. Cas général : formule de GOURLEY et GRIMP.
  - 7.2.4.3. Cas particulier : tg α = ¼, déversoir de Cipolletti, formule de CIPOLETTI
- 7.2.5. Déversoir circulaire
  - 7.2.5.1. Généralités
  - 7.2.5.2. Cas général : formule d’après les résultats de STAUS et VON SANDEN (1926)
- 7.2.6. Déversoir incliné
  - 7.2.6.1. Généralités
  - 7.2.6.2. Cas général : formule de POLENI (18ème siècle)
- 7.2.7. Déversoir oblique
  - 7.2.7.1. Généralités
  - 7.2.7.2. Cas général : formule d’AICHEL (1953)
- 7.2.8. Déversoir avec courbe de débit à équation linéaire
  - 7.2.8.1. Généralités
  - 7.2.8.2. Formulation de débit
- 7.2.9. Déversoir labyrinthe
  - 7.2.9.1. Généralités
  - 7.2.9.2. Formulation de débit
7.3. Noyage d’un déversoir à crête mince
- 7.3.1. Déversoir à crête mince en écoulement noyé en dessous
  - 7.3.1.1. déversoir sans ressaut ou avec ressaut éloigné
  - 7.3.1.2. déversoir avec le pied de la nappe déversante recouvert par le ressaut
- 7.3.2. Déversoir à crête mince en écoulement noyé, pour h2/h1 < 0,9
- 7.3.3. Déversoir à crête mince en écoulement noyé, pour h2/h1>0,9

8. Déversoir à crête épaisse

8.1. Détermination du coefficient Cv pour un déversoir à crête épaisse
8.2. Noyage d’un déversoir à crête épaisse
- 8.2.1. Déversoir à crête épaisse en écoulement dénoyé
- 8.2.2. Déversoir à crête épaisse en écoulement noyé
8.3. Déversoir à crête épaisse de longueur longitudinale finie
- 8.3.1. Déversoir rectangulaire à arête arrondie en amont sans contraction latérale
  - 8.3.1.1. Description
  - 8.3.1.2. Détermination de la nature de l’écoulement
  - 8.3.1.3. Formulation en écoulement dénoyé
  - 8.3.1.4. Autre formule de débit
  - 8.3.1.5. Formulation en écoulement noyé
- 8.3.2. Déversoir rectangulaire à arête vive en amont sans contraction latérale
  - 8.3.2.1. Description
  - 8.3.2.2. Détermination de la nature de l’écoulement
  - 8.3.2.3. Formulation en écoulement dénoyé
  - 8.3.2.4. Formulation en écoulement noyé
- 8.3.3. Déversoir triangulaire
  - 8.3.3.1. Description
  - 8.3.3.2. Détermination de la nature de l’écoulement
  - 8.3.3.3. Formulation en écoulement dénoyé
  - 8.3.3.4. Formulation en écoulement noyé
8.4. Déversoir à crête épaisse à longueur longitudinale non finie
- 8.4.1. Déversoir à crête épaisse et section longitudinale trapézoïdale
  - 8.4.1.1. Description
  - 8.4.1.2. Détermination de la nature de l’écoulement
  - 8.4.1.3. Formulations en écoulement dénoyé ou noyé

9. Annexes

9.1. Abaque de coefficients de débit pour un déversoir à crête mince triangulaire à contraction complète pour α =90° ; 53,8° et 28,4°
9.2. Principe du débit maximal pour un déversoir à crête épaisse

10. Normes AFNOR (Association Française de NORmalisation)

11. Bibliographie et références internet