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27.11.06DDAF du Haut-Rhin - Sous-Direction de l’Équipement des Collectivités
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ENGEES ENGEES Formation continueFormation continue
LES NOTIONS DE BASE D’HYDRAULIQUE
UTILES EN ASSAINISSEMENT
Thierry ADAM, Chef de projet
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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.
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Caractéristiques d’écoulement
b. Uniformité d’un écoulement
a. Stationnarité d’un écoulement
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Répartition des vitesses• 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.
U
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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) Tirant (ou hauteur) d’eauS Section mouilléeP Périmètre mouilléB=dS/dh Largeur au miroirRh=S/P Rayon hydrauliqueDh=S/B Profondeur hydrauliqueI Pente du canalU=Q/S Vitesse moyenne
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Caractéristiques géométriquesQUELQUES SECTIONS SIMPLES
GEOMETRIE PERIMETRE MOUILLEE SECTION MOUILLEE
b
y n
byP nm +×= 2 nm ybS ×=
b
y n
m1 bmyP nm ++××= 212 nnm ymybS ×+×=
yn
m1
( )211 myP nm ++×= 2
2 nm ymS ×=
yn
D
Q
2θ
×= DPm
( )θθ sin8
2
+×=DSm
)21arccos(2D
yn×−×=θ
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Exercice n°1
• Calculer le rayon hydraulique du collecteur DN500 mm de la rue principale à ROMAGNY :– à pleine section,– à mi-section.
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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 ouvisqueux.
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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.
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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).
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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.
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Régime permanent uniformeThéorème de BERNOULLI : H’ = constante
dH = j = i = dzh est la hauteur normale
Ligne de charge
Ligne piézométrique
z
h
U² 2g
λ
H’
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Hauteur normale d’écoulementH’ = h + λ U²/2g = h + λ Q²/2gS² = h + A/h²
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14Caractérisation d’un d’écoulement en régime permanent
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15Formule de Chézy
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16Formule de Manning-Strickler
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Formule d’ajutage
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Formule de seuil
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Exercice n°4
• Calculer le débit capable du collecteur DN500 mm de la rue principale à ROMAGNY :– à pleine section,– à mi-section.
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ENGEES ENGEES Formation continueFormation continue
DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX D’ASSAINISSEMENT
Thierry ADAM, Chef de projet
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Choix du risque hydrologiqueNORME EUROPEENNE EN 752-2
relative aux réseaux d’évacuation et d’assainissement à l’extérieur bâtimentsObjectif de protection des personnes et des biens contre les inondations
performances en l’absence de spécification locale particulière
DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES
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