Dissipation d’énergie

L’écoulement supercritique en particulier a souvent une énergie d’écoulement élevée, qui se compose de l’énergie cinétique requise pour la poursuite de l’écoulement et de l’énergie en excédent. L’énergie en excédent peut entraîner entre autres une érosion des fonds. C’est pourquoi il est important de dissiper cette énergie en excédent. Ce qui peut être réalisé dans le ressaut mentionné précédemment (formé librement ou intentionnellement dans le bassin d’amortissement) ou dans des chutes spécialement conçues à cet effet (en forme d’escalier ou de saut de ski). Un jet libre se forme sur un dos de déversoir avec obstacle en forme de saut de ski, qui jaillit dans l’air et dissipe son énergie après avoir percuté le fond (voir photo en bas à gauche).

On trouve de l’énergie en excédent aux endroits suivants:

  • au niveau d’étranglements de la coupe transversale, par exemple déversoirs, vannes

  • dans des canaux à forte pente ou des pentes abruptes

  • en cas de modifi cation de la profondeur de l’écoulement du fait d’obstacles


HM 162 avec le déversoir à crête d'ogee HM 162.32 et les seuils de HM 162.35

Écoulement supercritique sur le déversoir dénoyé avec dissipation d’énergie consécutive dans le bassin d’amortissement

ho hauteur, vu vitesse d’écoulement de l’eau en amont, W hauteur du déversoir, E charge spécifi que, Q débit, h1 profondeur de l’écoulement minimum, h2 profondeur de l’écoulement après le ressaut, hd profondeur d’écoulement de l’eau en aval, L1 longueur du corps de déversoir, L2 longueur du bassin d’amortissement, ΔE dissipation d’énergie (perte de charge); ligne en pointillés ligne de charge

Les bassins d’amortissement ont les fonctions suivantes:

  • stabilisation du ressaut à un endroit défi ni (la position du ressaut peut sinon varier en fonction de la profondeur de l’écoulement h ou les conditions de retenue dans l’eau en aval)

  • en plus du ressaut, dissipation supplémentaire d’énergie par des éléments de construction tels que blocs de dissipation d’énergie ou seuils

  • protection du fond du canal contre l’érosion et la formation d’affouillement (dépression en forme d’entonnoir ou de cuvette au fond du canal)

  • transformation de l’énergie (cinétique, potentielle) en excédent d’eau en énergie thermique et en énergie sonore; une bonne transformation de l’énergie a lieu avec des nombres de Froude compris entre 4 et 8.

Il est important que le ressaut ne se déplace pas du bassin d’amortissement en direction de l’eau en aval et y provoque un affouillement. A cet effet, il est conseillé d’avoir une retenue légère. On utilise un ratio spécifi que pour calculer la retenue du bassin d’amortissement. Il s’agit du rapport entre la profondeur de l’écoulement réelle h et la profondeur de l’écoulement requise en théorie req. h (“required”).

Le bassin d’amortissement peut être rendu plus effi cace par le biais d’actions diverses. Il est possible d’élargir la section d’écoulement ou d’ajouter ce que l’on appelle des blocs de chute.

Il est possible aussi d’intégrer des blocs de chute et des seuils au fond du bassin d’amortissement des canaux d’essai de GUNT. Ces éléments destinés à la dissipation d’énergie facilitent la transformation de l’énergie, accélérant ainsi sa dissipation.


Formes de construction des bassins d’amortissement

1 avec dépression, 2 avec dépression en forme d’auge, 3 sans dépression;

a étage positif, Q débit, L longueur du bassin d’amortissement, h1 profondeur de l’écoulement au début du bassin d’amortissement, h2 profondeur conjuguée dans le ressaut, hd profondeur d’écoulement de l’eau en aval, req. h2 profondeur d’écoulement requise en théorie