Letteratura scientifica selezionata sul tema "Canal hydraulique"

Jusqu'à ces dernières années, les études détaillées des ouvrages hydrauliques étaient réalisées quasiment systématiquement par le biais de modèles physiques. Si l'utilisation de modèles physiques permet de bien appréhender le comportement hydraulique des ouvrages, ils sont en général coûteux, requièrent un temps de mise en œuvre important et ne peuvent représenter que les phénomènes hydrauliques pour lesquels ils ont été définis par similitude. De nos jours, grâce à la puissance de calcul toujours plus grande des ordinateurs et au développement des logiciels spécialisés, la modélisation numérique 3D est devenu un outil flexible et puissant pour accompagner et compléter la modélisation physique, voire même la remplacer dans certains cas. Cet article décrit les apports et enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques. Il présente, dans un premier temps, comment la modélisation numérique 3D a d'abord été validée sur une large gamme de phénomènes hydrauliques, puis comment elle est exploitée par Tractebel sur plusieurs grands projets, pour analyser et optimiser la conception ou l'exploitation des structures hydrauliques en appui des méthodes analytiques et modèles physiques. Des exemples d'applications complémentaires sont présentés tels que la modélisation de grands évacuateurs de crues, un canal d'amenée, une prise d'eau usinière, ou encore les phénomènes d'entraînement d'air et de dissipation d'énergie dans un ressaut hydraulique ou dans une fosse d'érosion. Les possibilités et les limites de la modélisation 3D sur ces divers sujets sont discutées. Des méthodes de modélisation simplifiées ont été développées pour répondre à des questions spécifiques de manière optimisée. Les procédures élaborées pour chaque cas particulier sont décrites de manière à fournir des processus indicatifs pour le déploiement de la modélisation hydraulique 3D dans des projets d'ingénierie, et ainsi y apporter une valeur ajoutée. En se basant sur l'expérience de Tractebel, les limites et défis qui restent à surmonter sont discutés, avec un accent mis sur la modélisation de l'entraînement d'air.

Les alertes sur la raréfaction de la ressource en eau souterraine et la prochaine mise en chantier du canal Seine-Nord-Europe donnent de l’intérêt à la compréhension a posteriori du dossier géologique de la Rigole du Noirieu. C’est un exemple de dérivation d’une masse d’eau d’un bassin versant vers un bassin adjacent. Au passage, on constate l’intérêt de publier la description des observations géologiques temporaires qu’offrent les fronts d’exploitation de carrières ou les talus de voies de communication (route, rail). Et cette révision révèle aussi la nécessité de reprendre une analyse précise des relations entre les terrains crétacés et leur couverture thanétienne. Une lacune de l’ordre de 10 millions d’années a laissé quelques témoins d’une activité tectonique et sédimentaire non négligeable, considérée dans le contexte de l’évolution géologique de l’Europe occidentale.

Dans la méthodologie mise en œuvre par EDF pour le diagnostic d’état d’une structure hydraulique de grand linéaire (type digue de canal), les reconnaissances complémentaires géophysiques ont un poids important pour pouvoir effectuer le diagnostic en minimisant les contraintes sur l’exploitation du canal. Un plot d’essais, représentant 300 ml sur les 22 km d’un canal, a été réalisé afin d’évaluer in-situ la pertinence de la démarche usuelle. Cet article résume ce plot d’essai et les résultats obtenus. L’enseignement méthodologique tiré confirme la pertinence d’avoir une approche graduelle, des méthodes dont la production est la plus grande (PS) vers celles qui présentent le plus de contraintes d’acquisition (acoustique), mais en passant également par une nouvelle étape avec la combinaison ERT&PP. Cet enchainement de mesures demande toutefois une forte anticipation et de prendre le temps de croiser les nombreuses sources d’informations pour converger vers un diagnostic collégial, à l’image de la démarche du domaine médical.

Dans le cadre de la mise en oeuvre du diagnostic permanent (arrêté du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d’assainissement), la communauté d’agglomération Limoges Métropole réalise des études de diagnostic et de faisabilité de l’instrumentation d’une trentaine de points de son réseau de collecte et de transport des eaux usées. Parmi les déversoirs d’orage à l’étude, le by-pass de l’usine de prétraitement des Casseaux est déjà instrumenté par un dispositif de mesure de débit de type hauteur/vitesse. Le canal de by-pass peut être alimenté par une surverse haute située en entrée d’usine, ou par un long déversoir courbe situé à l’aval de l’usine dans un bassin de stockage de 8500 m3 environ. L’analyse des données de mesures actuelles a notamment permis de déterminer les gammes de débits déversés et de constater que le by-pass peut être alimenté par les deux déversoirs de manière indépendante ou simultanée : cette complexité hydraulique rend nécessaire le recours à de la modélisation 3D. En effet, dans ce cas, l’objet d’une telle modélisation est de vérifier si l’écoulement dans la section de mesure existante est suffisamment homogène pour permettre une mesure fiable du débit dans les différentes configurations de fonctionnement possibles et, le cas échéant, d’adapter la méthode de mesure ou d’en proposer une nouvelle. Les premiers résultats de modélisation 3D ont mis en évidence la difficulté de mesure de la vitesse dans le canal de by-pass, compte tenu des perturbations de l’écoulement lorsque le déversoir du bassin est sollicité. Une solution envisagée pourrait être la définition, par modélisation 3D, d’une loi hauteur/débit propre à chaque déversoir afin de s’affranchir des conditions non propices à la mesure de la vitesse dans le canal de by-pass.

Une simulation numérique par des éléments finis des écoulements transitoires à surface libre dans les canaux prismatiques est présentée. Dans cette étude, l'écoulement est supposé unidirectionnel dans un canal de faible pente. Le modèle mathématique est constitué d'un système de deux équations aux dérivées partielles de type hyperbolique résolu numériquement par la méthode des éléments finis. Pour définir les fonctions d'interpolation dans la forme intégrale des résidus pondérés, la méthode de Galerkin a été utilisée. Dans les applications, différentes sections prismatiques sont examinées. Les régimes transitoires étudiés sont dus à des manœuvres de vanne placée en aval du canal, l'extrémité amont étant connectée à un réservoir de niveau constant. Dans ces conditions, le régime transitoire correspond à une évolution de l'écoulement d'un régime permanent initial vers un régime permanent final. Ces deux régimes sont supposés uniformes à débit constant défini par la formule de Manning. Les résultats obtenus concernent l'évolution des paramètres hydrauliques en différentes sections du canal, suite à la manœuvre en aval. Deux cas de manœuvres sont considérés ; le cas d'une ouverture et le cas d'une fermeture. L'étude a permis d'analyser la propagation des ondes de surface et la réflexion de ces ondes sur les deux extrémités du canal. En particulier, les résultats numériques montrent que lorsque la largeur du lit du canal est très petite (cas de la section triangulaire), les fluctuations des profondeurs sont rapidement amorties.

Motive par les besoins en etudes de surete pour les reacteurs a eau pressurisee (rep), ce travail concerne l'evacuation de la puissance residuelle du corium (materiaux fondus) apres la fusion du coeur d'un rep. Une des solutions de refroidissement consiste a noyer l'exterieur de la cuve. La gamme de parametres du probleme (flux de quelques mw/m#2, grande geometrie, pression de 0. 1 a 0. 5 mpa, inclinaison variable) est eloignee des cas classiques explores. Une analyse bibliographique des modeles d'ebullition en canal est fournie. Peu de correlations sont valables dans la gamme de parametres du probleme. Des experiences de flux critique sont analysees. Leurs resultats sont difficilement extrapolables en dehors de leurs domaines experimentaux propres. L'experience sultan est presentee. Sa section d'essai (s. E. ) est un canal rectangulaire inclinable chauffe sur une face de 4 m de long et 15 cm de large. Sont etudiees, deux epaisseurs du canal 3 et 15 cm, deux pressions 1 et 5 bar, deux sous-saturations a l'entree 0 et 50c et trois inclinaisons verticale, 45 et 10/l'horizontale avec chauffage vers le bas. L'instrumentation permet la detection du flux critique et la mesure des pertes de charge et du profil de temperature sur l'axe et sur plusieurs traversees. Des profils de taux de vide sont mesures sur plusieurs traversees. Les pertes de charge sont monotones croissantes en fonction de la vitesse massique (absence des courbes en 's'). Un fort effet de recirculation dans le canal est constate. En position verticale, le flux critique est toujours atteint en ebullition saturee. Une representation de l'ecoulement est donnee et une nouvelle correlation de calcul de la generation nette de vapeur (gnv) est proposee et sera utilisee dans les divers calculs. Des calculs de perte de charge avec le logiciel 1d multiphasique cathare sont compares aux mesures. La nouvelle correlation de gnv permet d'approcher d'une maniere satisfaisante les resultats experimentaux. Un modele simple de calcul des pertes de charge est developpe et teste. Il tient compte, en ebullition sous-saturee, de la couche diphasique en developpement. Les resultats semblent satisfaisants. Enfin, deux correlations de flux critique construites a partir des points sultan sont proposees.

Cette thèse est consacrée à la préparation de l’homogénéisation d’un écoulement en canal à travers une grille ; elle s’attache en particulier à mettre en évidence le rôle de tous les groupements adimensionnels significatifs du problème : les classiques d’abord (nombres de Reynolds, Foude, Weber et Bond), puis ceux obtenus à partir de tous les paramètres liés à la grille (hauteur, épaisseur, période et proportion des trous). Un chapitre est basé sur des hypothèses simplifiées (fluide parfait et obstacle plein) ; il permet de se concentrer sur les effets compétitifs de « Foude », « Weber » et de la hauteur de l’obstacle, sur la forma de la surface libre. Les deux derniers chapitres reprennent le problème complet et tentent de déterminer la longueur de la zone perturbée (épaisseur de couche limite) et la hauteur de la frontière libre au niveau de l’obstacle, laquelle doit être contrôlée pour éviter les inondations
This thesis is devoted to the preparation of the homogenization of a flow through a grid in an open channel ; it is particularly concerned with the influence of all the significant non dimensional numbers which occur in the problem : first of all the classical ones (Reynolds, Foude, Weber and Bond numbers) ; then, those obtained with the parameters linked to the grid (height, thickness, holes period and percentage). One chapter is based on simplified hypotheses (ideal fluid and continuous obstacle) ; it enables to focus on the effects of the Foude and Weber numbers, and of the obstacle height, on the shape of the free surface. The last two chapters consider the complete problem and try to determine the length of the perturbed zone (boundary layer thickness), and the free surface height around the obstacle (whiche has to be controled in order to avoid floodin)

La société du Canal de Provence gère un réseau de capteurs de mesures hydrauliques disséminés sur un large périmètre. L'ensemble de ces mesures est télégéré à partir d'un superviseur qui collecte et centralise les données en temps réel. Ce travail présente un outil logiciel opérationnel et exploité, qui permet l'analyse et la critique des mesures pour détecter les valeurs aberrantes à partir de mesures validées. Ces mesures sont réconciliées sous la contrainte du respect des équations de bilan et selon leur nature, de la positvité des valeurs. Deux sites tests ont été choisis pour valider l'application. Le premier est constitué par les ouvrages principaux du canal et les mesures analysées sont des débits journaliers, confrontés à un modèle statique. Le second est un site mixte qui intègre un réseau de distribution sous pression, un canal de transport et des réservoirs. Les mesures effectuées en temps réel sont intégrées dans un modèle pseudo-dynamique qui intègre les paramètres tels que les retards de propagation. La procédure compare les valeurs réconciliées à des tests statistiques classiques pour détecter et diagnostiquer des défaillances afin de mieux orienter les contrôles et les services de la maintenance. La nécessité d'obtenir un jeu de mesures valides indépendamment de la disponibilité des mesures dans la base de données, sans solliciter le degré de redondance du système a conduit à proposer une méthode originale de reconstruction de mesures. Les valeurs absentes de la base sont reconstruites à partir d'une analyse en composante principale effectuée sur des historiques récents. Les résultats sont injectés dans le jeu de mesure brut pour obtenir des mesures équilibrées. Un khi2 bâti sur les résidus de bilan des mesures analysées traduit le degré de confiance des valeurs réconciliées obtenues. Cette thèse présente les outils mathématiques utilisés, ainsi que les résultats obtenus après deux années d'exploitation du logiciel.

Interrogeant les rapports entre ordre social et irrigation, cette thèse étudie la trajectoire d'un dispositif hydraulique intermédiaire relevant à la fois de l'état et d'une gestion collective locale: l'Association Syndicale du Canal de Manosque (France). Pour cela, ce travail se penche sur les controverses au cours des quelles à partir des années 1990 le devenir du canal fut l'objet de disputes entre une société parapublique, les services de l'état, des élus locaux et la population locale. Je montre alors comment les interventions des ingénieurs de la société parapublique sur ce canal créent du politique. Elles ouvrent un jeu de pluralisme légal. Elles interfèrent avec les tensions structurelles entre les autorités dans la définition de leur sphère de compétence. Elles reconfigurent les dépendances réciproques au sein de la population locale autour de l'eau et du foncier. Elles s'accompagnent de l'émergence d'arènes de négociation. La "modernisation" des arrosages est ainsi un processus conflictuel conduisantà une reconfiguration de l'espace hydraulique, juridique, social et public tandis que la société parapublique fait entrer une partie des eaux dans des régulations marchandes, l'association syndicale change de nature en organisant les intérêts d'acteurs stratégiques autour de la gestion des externalités produites. Cette thèse invite ainsi à adopter une démarche qui privilégie la dimension relationnelle, interne et externe, de ce qui relève de l'état, de l'industrie, du collectif et des individus autour de l'eau. Elle propose de considérer les limites entre ces divers domaines de la vie sociale comme le résultat d'un processus conflictuel et négocié
Questioning the relatioship between social order and irrigation, this thesis explores the trajectory of an intermediary hydraulic apparatus that combines state and collective action: l'Association Syndicale du Canal de Manosque (france). This study investigates the controversies since the 1990s abiut the future of the irrigation canal that have involved engineers of a paragovernmental enterprise, state agents, elected representatives and members of the local population. It shows how interventions of these engineers around the canal generatepolitical tensions. They create a game of legal pluralism. They interfere with structural tensions between authorities about the definition of their field of action. They reconfigure dependencies among the local population about water and land access. They accompany the emergence of different negocoations arenas. The modernization of irrigation is thus a conflict-ridden process, which leads to the reconfiguration of hydraulic, juridical, social and public space. Whereas the paragovernmental enterprise put some of the water into market-based regulations, the activity of the association syndicale changesby organizing strategic actor's interests around the management of the externalities produced. This thesis proposes the development of an approach that tackles the internal and external relational aspects of hydraulic affairs as they come under state, industry, collective or individual action. It seeks to consider the limits between these different fields of social life as the outcome of a conflict-ridden and negotiated process

Le travail a pour thème général l'étude des bassins à houle. Dans un bassin de carène de type canal, on se propose d'étudier les commandes en boucle ouverte des batteurs de manière à générer une houle donnée : onde plane ou superposition d'ondes planes. Le modèle représentatif de la propagation de la houle dans le bassin est un système d'équations aux dérivées partielles, équations linéarisées de l'hydrodynamique. Nous avons envisagé deux méthodes de résolution numérique des équations. La première technique est basée sur la méthode des éléments finis en espace et un schéma d'intégration de Newmark en temps. Etant donné que le nombre d'inconnues croît avec la taille du bassin, cette technique est rapidement devenue trop coûteuse en temps calcul et a dû être abandonnée. Par contre, la méthode de décomposition spectrale de l'opérateur stationnaire du problème donne des formules explicites et, par suite, demande un faible coût calcul. C'est pour cette raison que tous les essais ultérieurs ont été pratiqués selon cette seconde méthode. Nous avons tout d'abord appliqué cette technique au calcul du mouvement de la houle dans le bassin. Ensuite, le problème de contrôle a été abordé sous différents aspects. Nous avons effectué la création et l'entretien de la houle par des techniques d'optimisation, avec un ou deux batteurs contrôlables. Enfin, les effets liés au second ordre ont également été étudiés. Enfin, les problèmes de contrôlabilité exacte sont abordés en utilisant les techniques développées par J. L. Lions dans le cadre de la méthode HUM.

Les ouvrages situés dans un milieu fluvial et maritime subissent, durant leur vie, des sollicitations variables hydromécaniques, physicochimiques et climatiques qui contribuent à leur éventuelle détérioration. C'est le cas par exemple des piles de ponts, des fondations d'éoliennes en mer (offshore, par exemple les mono-pieux) et d'autres ouvrages portuaires. Parmi les phénomènes qui en résultent, l'affouillement local a été identifié comme l'un des principaux facteurs. Aux Etats-Unis, au cours des 30 dernières années, un millier de ponts se sont effondrés à cause de défaillances liées à l'érosion. Cependant, les facteurs engendrant ce phénomène restent un problème à régler de façon radicale. Afin de mettre en lumière numériquement les processus d'érosion précédemment cités, un couplage LPT-VOF (Lagrangian Particle Tracking-Volume Of Fluid) a été étudié et intégré dans le code de calculs OpenFOAM@. Le mouvement des particules dans le LPT est gouverné par les trois lois de Newton alors que le mouvement du fluide est localement basé sur l'équation de Navier-Stokes. La possibilité de réalisation d'une collision entre deux particules est alors estimée directement en fonction de leurs positions et de leur vitesse relative pendant un pas de calcul. L'interaction solide-fluide est prise en compte par la force de trainée et les forces de pression s'exerçant sur les particules. Pour valider le couplage entre deux phases fluide-air, les résultats numériques de la rupture de barrage dans un canal hydraulique ont été comparés aux mesures expérimentales de profils de surfaces libres et de vitesses d’écoulement. Ensuite, l'hydrodynamique de l'écoulement autour d'un cylindre vertical à l'échelle semi-industrielle a été étudiée. En présence de phase solide, la variation de la vitesse de sédimentation et de la hauteur d'une particule en fonction du temps est comparée aux résultats expérimentaux issus de la littérature pour différentes viscosités de fluide. Durant la campagne expérimentale, plusieurs essais ont été faits concernant l'érosion d'un lit granulaire placé en aval d'une rupture de barrage. Grâce aux trois diamètres des particules, l'accent est mis sur l'influence de la porosité du lit granulaire sur la profondeur d'érosion. Les comparaisons expérimentales-numériques se montrent très concluantes. Enfin, dans le but d'aboutir à une simulation à taille réelle, une modélisation multi-échelles de l'affouillement autour d'un cylindre vertical a été menée. Les confrontations entre les résultats numériques avec les données expérimentales issues de la littérature nous ont permis d'identifier des zones à risque, d'interpréter le rôle de la porosité, de la cohésion, et des régimes d'écoulement
Structures located in a fluvial and maritime environment undergo variable hydromechanical, physicochemical, and climatic stresses that possibly contribute to their possible deterioration. Bridge piers and offshore wind turbine foundations (monopile and suction monopod foundations) are examples of such structures. Among the resulting phenomena, local scour has been identified as one of the main phenomena resulting from the aforementioned conditions. In the United States, over the past 30 years, a thousand bridges have collapsed due to erosion-related failures. However, the factors causing this phenomenon remain a problem to be radically addressed. To numerically highlight the erosion processes mentioned above, a VOF-LTP (Volume Of Fluid - Lagrangian Particle Tracking) coupling was studied and integrated into the OpenFOAM code. The movement of particles in the LPT is governed by Newton's three laws while the movement of the fluid is locally based on the Navier-Stokes equation. The possibility of a collision between two particles is then estimated directly as a function of their positions and their relative velocity during a computational time step. The solid-fluid interaction is taken into account by the drag force and the pressure forces acting on the particles. The numerical results of dam break flows in a hydraulic channel were compared with experimental measurements of free surface profiles and flow velocities to validate the coupling between two fluid-air phases. Then, the hydrodynamics of the flow around a vertical cylinder on a semi-industrial scale was studied. In the presence of a solid phase, the trajectory and sedimentation velocity of a sphere as a function of time is compared with the experimental results obtained from the literature for different fluid viscosities. During the experimental campaign, several tests were carried out concerning the erosion of a granular bed downstream of a dam break. Three particle sizes were used to focus on the influence of the porosity of the granular bed on the depth of erosion. The numerical results have shown a good adequation with experimental results. Finally, to achieve a full-size simulation, multi-scale modelling of the scour around a vertical cylinder was carried out. The comparisons between the numerical results with the experimental data from the literature have enabled us to identify risk areas, to interpret the role of porosity, cohesion, and flow regimes

Ce travail fournit des resultats sur les ecoulements gravitaires a surface libre en regime laminaire des fluides visqueux ou viscoplastiques. Il est base a la fois sur l'hydraulique classique et sur le comportement viscoplastique des materiaux consideres. Des fluides modeles d'aspect proche des materiaux bruts ont ete selectionnes, puis soigneusement prepares, et caracterises ensuite. D'autre part, sur deux plate-formes nous avons etudie l'ecoulement uniforme, l'ecoulement graduellement varie et le probleme de rupture de barrage. En ecoulement uniforme, notre etude reprend la similitude entre cet ecoulement et l'ecoulement dans les conduites en regime etabli. L'idee de separer les effets visqueux des effets plastiques a permis de representer d'une maniere rationnelle les solutions analytiques de la litterature et aussi d'evaluer : le coefficient de perte de charge dans une section de forme quelconque, et le profil de vitesse dans le plan de symetrie d'une section rectangulaire. Les resultats theoriques sont comparables a ceux des experiences effectuees. En ecoulement graduellement varie, il n'est pas possible en general de se contenter d'une simple extension de l'hydraulique classique. Nous montrons le role du nombre de froude dans le coefficient de perte de charge, et nous confirmons l'interet d'une analyse recente ou la specificite du comportement plastique est bien prise en compte. Dans le probleme de rupture de barrage, les approches theoriques tenant compte de l'inertie, des dissipations visqueuses, de la pente du canal et de la plasticite, sont etablies, comparees et confirmees. En outre, dans les canaux lisses, le phenomene de glissement a ete identifie, et modelise ensuite sur des fluides viscoplastiques.

En période de crue, le rejet d'eaux de drainage dans les émissaires à surface libre apparaît comme une cause possible de formation d'inondations, car il introduit dans le réseau hydrographique des eaux qui auraient pu circuler de manière diffuse en l'absence de drainage (infiltration ou ruissellement). Il apparaît aussi comme une source de pollution du milieu naturel, en déversant des nutriments ou certains traitements phytosanitaires lessivés. Les modifications liées à la présence du drainage sont cependant difficiles à évaluer.En revanche, le rôle du réseau d'émissaires peut être mieux évalué et maîtrisé, dans la mesure où les écoulements empruntent des cheminements connus. La profondeur du débouché des collecteurs enterrés est un facteur aggravant pour la formation de certaines crues car la capacité de transfert des fossés est augmentée par leur approfondissement. Une manière possible de compenser ce facteur est de favoriser le ralentissement des crues dans le réseau en surcapacité.Le débouché des collecteurs joue ainsi un double rôle : il apporte par le rejet des eaux de drainage une contribution aux crues et aux pollutions, mais peut aussi être le point où le fonctionnement du drainage perd de son efficacité si l'on intervient pour ralentir les écoulements dans le fossé.Le présent travail vise à préciser ce double rôle. Il s'appuie sur des expérimentations de terrain, menées sur un réseau de drainage et d'assainissement agricoles en Seine-et-Marne. Les débit de rejet de collecteurs de drainage enterrés sont suivis en continu pendant les crues, conjointement aux débits et hauteurs de l'eau dans le fossé d'assainissement. Les données d'une expérimentation sur modèle réduit hydraulique viennent compléter les observations de terrain. Ce modèle réduit est constitué de la jonction d'une conduite circulaire et d'un canal rectangulaire, alimentés par des débits contrôlés indépendamment.La compréhension des processus hydrauliques de cette jonction particulière, et leur modélisation par une loi de comportement, sont effectuées dans un objectif plus global de connaissance du fonctionnement de certains petits bassins versants agricoles fortement drainés.Ces recherches débouchent sur des conséquences en termes d'ingénierie, pour l'évaluation d'impacts d'activités anthropiques sur le milieu naturel, ou la maîtrise des écoulements afin de réduire les risques d'inondation. Elles améliorent également la connaissance de processus hydrauliques et hydrologiques clés dans le domaine des rejets.

Determination par la methode de fourier de l'equation analytique de la surface libre et de celle du profil de vitesse dans une section quelconque de l'ecoulement. Etude de la propagation des ondes de surface de faible amplitude dans un ecoulement a gradient vertical de vitesse. Etude par une methode d'elements finis bidimensionnels des ondes non lineaires d'obstacle. Verification des resultats theorique obtenus par une etude experimentale en canal hydraulique