Outlet works of spillway tunnels

Les ouvrages de sortie des galeries de déversoir

¹ M. Sc. Tech. On leave from Kwame Nkrumah University of Science and Technology, Kumasi, Ghana.
² Manchester College of Science and Technology.

Résumé

L'article décrit des essais en laboratoire à petite échelle, avec un modèle comportant une conduite débitant de l'eau sur un plan horizontal et situé au niveau du plafond de la conduite. Ce jet d'eau s'étale, et l'on détermine les filets liquides de l'écoulement en explorant les champs des vitesses et des charges totales (voir la figure 3). La figure 4 montre la répartition de l'énergie totale dans les différentes sections transversales, et la figure 5 représente les profils supérieurs. On montre, à partir de ces mesures, que des bajoyers courbes, et dont le tracé est donné par l'équation : z/d0 = C (x/E0)1.6 + 0.5 contiendront tout juste 85 % de l'écoulement si C = 2, et 95 % de l'écoulement si C = 2,75 (x étant la distance suivant l'axe de la conduite, z la distance horizontale à travers l'écoulement, et E0, l'énergie cinétique relative de la conduite de sortie). Par ailleurs, le profil superficiel est donné, approximativement, par la relation : y = A1d02K/x exp ) - αz2/x2) dans laquelle y est la hauteur verticale du plan d'eau, A1 est une constante dont la valeur est fonction de la forme de la sortie, K et α sont des fonctions dépendant du nombre de Froude relatif à la sortie U02/gd0 = F0. Des conduites présentant une section triangulaire, avec le sommet du triangle en bas, étalent l'écoulement sensiblement plus rapidement que des conduites de section circulaire, ou triangulaire avec le sommet en haut (voir la figure 6). Des essais ont également été effectués avec une pyramide de faible hauteur (une bosse) disposée symétriquement sur le plan aval, de manière à établir un gradient de pression latéral dans l'écoulement. On a pu constater que le jet s'étalait plus rapidement lorsque cette bosse était présente que lorsqu'elle était absente (voir la figure 8 b). L'efficacité de cette bosse est fonction de sa position et de ses caractéristiques géométriques. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une bosse de la forme n° 4 (voir le tableau 1), située à l'endroit indiqué par le nombre de Froude relatif à la sortie (tableau 2). Enfin, on a étudié le comportement d'une combinaison de la bosse, et des bajoyers, disposés de manière à constituer ensemble un véritable bassin de dissipation se terminant par un déversoir à son extrémité aval. Un ressaut se manifestait dans ce bassin, et on a observé l'emplacement le plus rapproché du déversoir correspondant à un ressaut convenable. La figure 10 montre que l'emploi de la bosse n° 4 a pour effet d'augmenter de 15 % le nombre de Froude pour lequel le bassin de dissipation perd toute son efficacité. La figure 11 montre le fonctionnement comparatif de plusieurs bajoyers courbes différents. Les divers observateurs ont éprouvé des difficultés en ce qui concerne l'interprétation d'un ressaut convenable, de sorte qu'il serait nécessaire que toutes décisions concernant une étude particulière de ce genre soient prises par l'ingénieur ayant exécuté l'étude en question.