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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


14Caractérisation d’un d’écoulement en régime permanent


15Formule de Chézy


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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