La littérature hydraulique et de transport solide

ETUDE DES INFLUENCES DES SINGULARITES GEOMETRIQUES SUR LES COMPORTEMENTS HYDRODYNAMIQUES DES ECOULEMENTS

D’après l’évolution du profil de dépôt observée (chapitre 2), ces 4 types de singularités influent beaucoup sur les phénomènes hydrauliques globaux ou locaux et la formation du dépôt.  Particulièrement, la jonction du collecteur 13 avec celle de la Canebière et les virages de fortes courbures jouent un rôle très important sur la stabilité de dépôt (chapitre 2 et 6). Des jonctions de deux ou plusieurs cours d’eau sont souvent rencontrées en milieu naturel ou en envi­ronnement urbain. Elles produisent des phénomènes hydrauliques spécifiques: formation de dépôt à ces jonctions, gestion du dépôt en leurs amonts, via leurs influences sur les conditions d’écoulement Le fort mélange de deux écoulements augmentent les échanges de quantité de mouvement des particules fluides dans le sens transversal ainsi que dans le sens vertical C’est pour cette raison que l’écoulement dans la zone de jonction devient très turbulent et que sa perte d’énergie locale est très importante (Lin et Soong 1979). La capacité de transport des solides y est aussi beaucoup plus forte qu’ailleurs et pour cette raison, il y a peu ou pas de dépôt Ce phénomène est accentué lors de l’augmentation des débits liquides. Normalement, la jonction peut provoquer une augmentation des tirants d’eau des écoulements en son amont Si les canaux ne sont pas très larges et si le rapport de flux Q21 Qi dépasse une certaine valeur, juste à l’aval de la jonction, une diminution du tirant d’eau peut se produire. Une étude spécifique en est proposée dans le paragraphe suivant

En parcourant la littérature hydraulique et de transport solide, on ne trouve que peu d’articles publiés dans ce domaine. Il apparaît que Modi et al. (1981) sont les premiers à étudier théoriquement ces phé­nomènes à l’aide de la théorie des transformations conformes en supposant que le fluide est un fluide parfait. Ils ont constaté que l’emplacement du point de stagnation S est bien une fonction complexe des geometries de tous les canaux, du rapport des flux Q2/Q1, et de l’angle de la jonction 0. Celui-ci influence l’épaisseur de la zone morte. Pour un angle 9 et des geometries de canaux donnés, si le rapport des flux Ç>21 Qi est petit, L’emplacement du point de stagnation S se trouve au bord AC du canal 2, et l’épaisseur de la zone d’eau morte est faible. Dans le cas contraire, il peut se situer dans le canal principal 1, et l’épaisseur de la zone d’eau morte est grande. Le tirant d’eau en amont du canal 1 est déterminé par cette dernière. Plus l’épaisseur de la zone d’eau morte est grande, plus le tirant d’eau en amont de la jonction est grand. Donc, pour diminuer ce dernier, il faut déplacer le point de stagnation S sur le bord AD , autrement dit, diminuer le rapport des flux Q21 Q¡ et l’angle de la jonction Q

James L. Bost et Ian Reid (1984) ont étudié expérimentalement les caractéristiques de la zone morte à la jonction (son épaisseur – sa longueur) avec trois canaux de geometries identiques, c’est-à-dire bi=b2 = b3, des angles de jonction et des rapports de flux Q21 Q¡ variables. Ils ont comparé leurs résultats de mesures avec ceux prédits par le modèle de Modi et al. (1981) et constaté que l’épaisseur de la zone croit avec l’angle de la jonction Get le rapport des flux Q21 Q¡. La figure 7.2.3-1 montre le rapport de son épaisseur à sa longueur en fonction de l’angle de la jonction et du rapport des flux Q2 / Qt. Les résultats des mesures montrent que le dépôt aux jonctions a souvent une faible épaisseur. Celle-ci diminue lors des événements pluvieux qui y provoquent des érosions brutales, voire totales lorsqu’il s’agit d’une pluie importante. Ce phénomène est dû au mélange fort de deux écoulements qui accentue la turbulence dans cette zone.