Etude de la dissipation d’énergie à l’aval du Déversoir en Touches de Piano

Abstract

Le déversoir est un organe intégré à un aménagement hydraulique pour faire passer les crues exceptionnelles en toute sécurité. Etant donné que la capacité d’évacuation de déversoir est directement proportionnelle à la longueur de la crête, plusieurs types de déversoirs ont été développés dans le but d'augmenter la longueur du seuil déversant pour une largeur donnée. Le PK-Weir représente une solution très satisfaisante pour l’évacuation des crues dans des bonnes conditions de sécurité. Lorsque des crues atteignent la retenue, des débits et des volumes d'eau considérables doivent être restitués directement à l'aval dans le cours d’eau. Ceci peut provoquer la dégradation du lit du cours d’eau qui sera endommagé par des affouillements à l’aval immédiat du barrage qui peuvent mettre en danger la stabilité de cet ouvrage et les toute la région situé aux alentour aval du cours d’eau. La protection de la zone aval d'un ouvrage est donc indispensable. Par conséquent, il faut prévoir, en un endroit bien précis, un ouvrage appelé dissipateur d'énergie, pour convertir un écoulement à haute énergie mécanique en un écoulement à faible énergie mécanique. Le surplus d'énergie est dissipé en énergie de turbulence, en chaleur et en énergie sonore. L’intégration d’un PK-Weir sur un barrage existant n’est cependant pas évidente car la lame déversée possède une énergie résiduelle qu’il s’agit de dissiper à l’aval du barrage. Chaque situation constituant un cas particulier, le recours à la modélisation physique s’impose dans la majorité des cas. Les ouvrages de retenue réalisés sur un cours d'eau créent une dénivellation plus ou moins importante entre les niveaux d'eau situés à l'amont et à l'aval du barrage. Pendant les périodes de crues, les eaux sont restituées directement à la rivière si la retenue est pleine. L'importante différence de niveaux entre évacuateur de crues et la partie aval de la retenue peut provoquer des débits considérables à haute vitesse. Pour éviter des modifications importantes et non contrôlées du lit de la rivière sous l'effet de ces eaux, des ouvrages de dissipation d'énergie sont souvent indispensables. Le PK-Weir peut-être installé dans un cours d’eau dans un but de surélever le plan d’eau pour le stockage partiel ou de réguler le niveau d’eau. Comme il peut être installé au sommet des barrages poids comme évacuateurs de crues. La dissipation d’énergie dans ces deux cas est différente. Le choix du type du dissipateur dépend des conditions hydrauliques, topographiques et géologiques du site. Il est interessant de procéder à l’étude des différents cas possible de dissipation d’énergie pour les deux cas d’installation du PK-Weir.Pour atteindre cet objectif, le présent travail a été scindé en deux parties. La première constituée de trois chapitres, concerne une étude bibliographique qui donne un état des connaissances sur les déversoirs non rectilignes et les ouvrages de dissipation d’énergie. La seconde partie scindée en deux chapitres qui s’intéresse à l’expérimentation sur modèles réduits de quatre types d’installation du PK-Weir, les deux premiers cas se rapportent à l’installation du PK-Weir sur le radier du canal avec et sans dispositif de dissipation d’énergie. Les deux derniers cas concernent l’installation du PK-Weir sur socle à parement aval incliné avec et sans marches d’escalier.