CH 01 Notions Base

CHAPITRE 1Notions de base en hydraulique

1.1 INTRODUCTION

De pair avec lvolution de lagriculture, le contrle de leau et les structures qui lui sont asso-cies se dveloppent un rythme acclr. La construction de canaux adquats, le recalibragedes cours deau, la construction de ponceaux ou dvacuateur de crue ne sont que quelquesexemples rencontrs par lingnieur dans lamnagement des cours deau en milieu agricole.Pour faire face tous ces amnagements, lingnieur ou le technicien doit connatre les lois delhydraulique.

Le prsent chapitre prsente sommairement les lois et les notions de base dhydraulique quelingnieur ou le technicien doit connatre.

1.2 COURS DEAU, CANAL, MISSAIRE

De nombreux termes sont utiliss pour dsigner les structures dans lesquelles leau scoule.Voici les principales dfinitions selon le dictionnaire Larousse :

Cours deau : Un fleuve, une rivire, un canal.

Canal : Un cours deau artificiel creus par lhomme et utilis soit pour la navigationou le flottage, soit pour lirrigation ou lasschement de certaines rgions.

missaire : Canal dvacuation des eaux de drainage.

Rivire : Tout espce de cours deau abondant, et particulirement celui qui se jettedans un fleuve.

Ruisseau : Cours deau peu considrable.

De toutes ces dfinitions, nous constatons que le terme cours deau est le plus gnral, alorsque canal et missaire deviennent de plus en plus spcifiques. Dans ce texte, nous ne

2 NOTIONS DE BASE EN HYDRAULIQUE

ferons pas rfrence lutilisation des structures de transport des eaux. Alors, nous nutilise-rons que les termes cours deau et canal.

La figure 1.1 prsente le cours deau dans son contexte plus large. Le niveau deau et lespaceoccup par le cours deau varie en fonction de son dbit. Les principaux termes sont:

Lit mineur : lit du cours deau en coulement normal.

Lit majeur : tendue quoccupe le cours deau lors des crues, incluant les zones inon-des.

Lit dtiage ou chenal dtiage : partie du cours deau occup lors des tiages.

Plaine dinondation : zone de terrain inonde lorsque le cours deau est en crue.

Figure 1.1 Cours deau dans son environnement.

1.3 CARACTRISTIQUES DUN COURS DEAU

Avant de prsenter les lois de lhydraulique, la connaissance des caractristiques se rapportantaux canaux et aux cours deau simpose. Voici les principales dfinitions utiles (Figure 1.2) :

Section (A) : Section normale la direction de lcoulement et au travers de laquelleleau scoule (L2).

Primtre mouill (P) : Longueur de la ligne de contact entre le canal et leau dans unplan normal la direction de lcoulement (L).

3CARACTRISTIQUES DUN COURS DEAU

Figure 1.2 Canal trapzodal et dfinition des termes.

T

t

yr

b

d

1

zy

Rayon hydraulique (Rh) : Rapport entre la section dcoulement (A) et le primtremouill (P) (L).

[1.1]Rh=AP

Profondeur dcoulement ou hauteur deau (y) : paisseur deau dans le cours deauau--dessus du fond (L).

Pente des talus (z:1) : La pente dun talus est le dplacement horizontal pour unelvation unitaire du talus (L/L).

Largeur au fond ou largeur au plafond (b) : Largeur du cours deau au bas de la sec-tion (L)

Largeur de surface (t) : Largeur de la surface libre de leau dans le canal (L).

Largeur du canal ou largeur douverture (T) : Largeur du canal dune rive lautre(L).

Revanche (yr) : Hauteur libre considre au--dessus du plan deau lors du design oudiffrence entre la profondeur du cours deau (d) et la profondeur dcoule-ment (L).


Profondeur hydraulique (D) : Rapport entre la section dcoulement et la largeur dela surface libre de leau (L).

[1.2]D =At

Facteur dcoulement critique (Z) : Facteur considr lors du calcul de lcoulementcritique(L).

[1.3]Z= A D =A3t

Facteur dcoulement uniforme (A Rh2/3) : Facteur considr lors du calcul de la pro-fondeur dcoulement (L5/3).

Le tableau A.1 (Appendice A) prsente les quations des principales caractristiques prc-demment dfinies pour les principaux types de canaux. Lorsque nous sommes en prsence decours deau naturels, la gomtrie est irrgulire et les mthodes graphiques simposent pourvaluer les diffrents paramtres.

1.4 TYPES DCOULEMENT

Les diffrents types dcoulement sont classifis selon les variations du dbit ou les variationsdes sections dans un cours deau.

coulement stable(steady flow) :

Lcoulement est considr stable lorsque le dbitdemeure constant une section donne. Lcoulementtend tre stable dans les rivires sauf pendant lespriodes de ruissellement intense.

coulement instable(unsteady flow) :

Lcoulement est instable lorsque le dbit varie unesection donne. Ce type dcoulement se rencontredans les canaux de diversion, les canaux de terrasse, lesvacuateurs de crue, etc.

coulementuniforme: Lcoulement est considr uniforme lorsquil eststable et que sa vitesse dcoulement est stable dunesection lautre. Le canal ou le cours deau doit avoirune section et une pente constantes.

5TYPES DCOULEMENT

coulement nonuniforme :

Lcoulement est considr non uniforme lorsque savitessemoyenne change dune section lautre du coursdeau. Lcoulement est non uniforme lorsque la sec-tion dun cours deau varie. Il est aussi non uniforme lentre dun ponceau, au--dessus dun barrage. Il existedeux types dcoulement non uniforme :

1. lcoulement graduellement modifi lorsque lesmodifications de lcoulement seffectuent graduelle-ment (cours deau de section non constante);

2. lcoulement rapidement modifi lorsque les modifi-cations surviennent brusquement ( lentre dun pon-ceau).

1.5 COULEMENT ET NERGIE

1.5.1 Loi de la continuit

La premire loi qui dcrit un coulement est la loi de la continuit:

[1.4]V =QA

V = vitesse moyenne de leau (L/T)

Q = dbit (L3 /T)

A = section dcoulement (L2)

1.5.2 Loi de conservation de lnergie

Lnergie par unit de poids en un point peut tre dcrite en terme de hauteur de colonne deau :

[1.5]E = nergie potentielle+ nergie de pression+ Energie cintique

[1.6]E = z+ y+ V2

2g

= coefficient de rpartition des vitesses (1.0 -- 1.3) *

g = constante dacclration gravitationnelle (L/T2)

* gale lunit lorsque les pentes sont faibles (cas gnral).


En accord avec la loi de la conservation de lnergie, lnergie totale dun point aval est gale lnergie totale dun point amont plus les pertes dnergie par friction que cause lcoulement(Figure 1.3) et permet dcrire la loi de la conservation de lnergie :

[1.7]z1+ y1+ 1V

21

2 g= z2+ y2+ 2

V22

2 g+ hf

hf = perte dnergie en terme de hauteur de colonne deau**

Figure 1.3 Rpartition de lnergie dans un coulement surface libre.

NIVEAU DE RFRENCE

V12

2 g

V22

2 gy1

y2

z1 z2

hf

1S0

La ligne dcrivant lnergie totale en tout point est la ligne dnergie (Figure AUCUN LIEN )et la variation de cette ligne correspond la perte dnergie absorbe par lcoulement. Lors-que les coefficients de rpartition de vitesse (1, 2) galent lunit et que les pertes de charge(hf) sont nulles, nous retrouvons lquation de Bernouilli.

Dans le cas dun coulement uniforme o la section dcoulement est constante, la lignednergie, la surface dcoulement et la ligne de fond du canal sont parallles. Dans un tel cas,la pente du canal, le gradient hydraulique (Sw) et le gradient dnergie sont gaux :

[1.8]S = Sw =hfL

** Aussi connu sous le nom de perte de charge.

7TYPES DCOULEMENT

1.5.3 nergie spcifique

Lnergie spcifique est dfinie comme lnergie par rapport la ligne de fond du canal oucours deau. En considrant lquation [1.7] o z = 0, lnergie spcifique scrit :

[1.9]Es = y+ V

2

2 g

[1.10]Es = y+ Q2

2 g A2

Lquation [1.10] montre que pour une section et un dbit donns, lnergie spcifique est uni-quement fonction de la profondeur dcoulement (la section tant fonction de la forme et de laprofondeur dcoulement). Lorsque nous traons la courbe dnergie spcifique pour un dbitdonn et un type de section (Figure 1.4), nous remarquons quil existe deux profondeurs

Figure 1.4 Courbes dnergie spcifique.

dcoulement pour un mme niveau dnergie, sauf quand le niveau dnergie est minimum.Le ressaut (Figure 1.5 ) est le cas le plus familier qui dmontre lexistence de deux profondeursdcoulement pour un mme niveau dnergie spcifique.

Lorsque le niveau dnergie est minimum, nous sommes en prsence de la profondeur critiquedcoulement (yc). Elle est obtenue lorsque dEs/dy = 0, soit lorsque le nombre de Froude (F)gale lunit :


Figure 1.5 Le ressaut.

[1.11]F =V

g D= 1

F = nombre de Froude

D = profondeur hydraulique = A/t

Aprs quelques transformations, nous obtenons :

[1.12]Z= Qg

Z = facteur de profondeur critique dcoulement = F(yc)

une profondeur critique dcoulement correspond une vitesse critique dcoulement (Vc) etune pente critique dcoulement (Sc). La vitesse critique se calcule facilement laide delquation [1.4] lorsque lon connat la profondeur critique dcoulement et la pente critiquesvalue par lun des modles dcrivant lcoulement uniforme (section 1.6).

1.5.4 Rgime dcoulement

La notion de profondeur critique dcoulement permet de classifier les diffrents rgimesdcoulement uniforme (Figure 1.6).

Rgime critique dcoulement : lorsque la profondeur dcoulement gale la profon-deur critique dcoulement, ou que la pente du canal (ou cours deau) galela pente critique de lcoulement.

Rgime fluvial (subcritique) : Lorsque la profondeur dcoulement est plus grandeque la profondeur critique, ou que la pente du cours deau est plus faibleque la pente critique de lcoulement.

9TYPES DCOULEMENT

Rgime torrentiel (supercritique) : lorsque la profondeur dcoulement est plus fai-ble que la profondeur critique, ou que la pente du cours deau est plusgrande que la pente critique de lcoulement.

Figure 1.6 Rgimes dcoulement.

COULEMENTFLUVIAL

COULEMENTCRITIQUE

COULEMENTTORRENTIEL


1.5.5 Quantit de mouvement

Nous venons de voir que dans tout phnomne hydraulique, lnergie est conserve et il en estde mme pour la quantit de mouvement en accord avec la seconde loi de Newton. La varia-tion de quantit de mouvement par unit de temps dune masse deau coulant dans un canal estgale la rsultante des forces extrieures agissant sur cettemasse. En appliquant ce principe unemasse deau coulant sur une pente (Figure 1.7) nous obtenons lquation de base suivante :

[1.13]Qwg 2V2 1V1= P1 P2+W sin Ff

w = poids spcifique de leau

= coefficient de la quantit de mouvement en fonction de la rpartitiondes vitesse (1.01 -- 1.12)

P1 et P2 = forces de pression

W = poids de la masse deau

Ff = force externe de friction

Figure 1.7 Application du principe de conservation de la quantit de mouvement.

Lutilit de cette quation est de pouvoir valuer la hauteur en aval de lcoulement dun res-saut (Figure 1.5). La difficult avec lquation dnergie [1.7] rside dans le fait quil est diffi-cile dvaluer la perte dnergie par friction interne alors que lquation de la quantit de mou-vement ne requiert que la connaissance des forces externes.

11TYPES DCOULEMENT

1.6 COULEMENT UNIFORME : LES PRINCIPALES QUATIONS

1.6.1 Chzy

Chzy a t, en 1769, le premier prsenter une formule pour dcrire les coulements surfacelibre et uniforme dans les canaux. Elle est prsente sous la forme :

[1.14]V = C Rh S

V = vitesse moyenne de lcoulement (L/T)

Rh = rayon hydraulique (L) )

S = pente hydraulique ou pente du cours deau (L/L)

C = coefficient de rsistance (L1/2/T)

Elle est considre comme lquation gnrale en hydraulique et peut facilement tre dmon-tre thoriquement. Elle est base sur les hypothses que la force de rsistance lcoulementest proportionnelle au carr de la vitesse de lcoulement et que la surface de rsistance estgale au produit du primtre mouill et de la longueur du canal.

Les modles qui ont t dvelopps par la suite, utilisent, en gnral, lquation de Chny danslaquelle ils cherchent mieux dcrire le coefficient C.

1.6.2 Ganguillet et Kutter

En 1869, deux ingnieurs suisses, suite de nombreux relevs principalement sur de grandesrivires, dcrivent une quation pour dcrire le coefficient C de lquation deChzy. Elle estconnue sous le nom de formule Kutter :

[1.15]C=23+ 0,00155S +

1n

1+ 23+ 0,00155S nRh

n = coefficient de rugosit

Elle a t largement utilise en Allemagne, en Angleterre, aux U.S.A. dans le pass et lestencore au Qubec aujourdhui. Elle peut tre prsente sous forme dabaque ou de tables.

1.6.3 Manning

En 1809, un ingnieur irlandais nomm Manning prsenta une formule qui, par la suite, a trduite la forme que lon connat :

[1.16]V =1n Rh

23S12


o le coefficient de Chzy a pour valeur :

[1.17]C=1n Rh

16

V = vitesse de lcoulement (m/s)

Rh = rayon hydraulique (m)

S = pente (m/m)

n = coefficient de rugosit de Manning

Cette formule a t drive des formules existantes et vrifie par 170 relevs qui sont tirsprincipalement des expriences de Bazin (Chow, 1959).

En 1936, le comit excutif de la Third World Power Conference recommande lutilisation dela formule deManning lchelle internationale (Chow, 1959). Par la suite, elle est devenue laplus usite pour le calcul des coulements uniformes en canaux ouverts. Les ingnieurs la pr-frent cause de sa simplicit et de sa facilit dutilisation.

Plusieurs noms sont associs la formule de Manning, soit parce quils aient prsent la formesimplifie ou quils aient obtenu une formule semblable de faon indpendante. Ces nomssont G.H.L. Hagen en 1876, Philippe--Gaspard Gauckler en 1868 et Strickler en 1923 (Chow,1959).

Chow (1959) rapporte que Bankhmeteff et Feodoroff ont compar la formule de Manning,Kutter et Bazin en utilisant les quations de distribution de vitesse. Leurs rsultats montrentque la formule de Manning est la meilleure de celles considres.

cause de sa simplicit, la formule deManning peut se transposer en une abaque simple duti-lisation (Appendice C). Pour les sections de gomtrie simple, la formule de Manning permetde calculer directement la profondeur normale dcoulement (Figure B.1) et la profondeur cri-tique dcoulement (Figure B.2).

1.6.4 Autres formules

Plusieurs autres formules ont t drivesmais elles ont connu une utilisation plutt restreinte,car elles possdaient souvent une prcision moindre que celle de Manning ou Kutter sans treplus simples. Les plus connues sont celles de Bazin (en 1897), Powell (en 1950).

cause de la variabilit observe de lexposant du rayon hydraulique Rh (0,65 0,84), cer-tains hydrauliciens ont essay de dcrire cet exposant. Ces formules sont plutt prsentescomme des cas particuliers. Elles sont rencontres principalement dans le cas des conduitesfermes comme celles des gouts.

13COEFFICIENT DE RUGOSIT

1.7 COEFFICIENT DE RUGOSIT n

1.7.1 Variabilit

Lune des plus grandes difficults lors de lutilisation de la formule de Manning ou de Kutter,est la dtermination du coefficient de rugosit n. Pour les deux formules, les coefficients derugosit n sont presquidentiques lorsque les pentes sont suprieures 0,0001 et que lesrayons hydrauliques sont compris entre 0,3met 10m (1.0 pi -- 30 pi). Les coefficients de rugo-sit n sont identiques pour les deux formules lorsque le rayon hydraulique gale 1.0 m.

Le coefficient de rugosit n est influenc par plusieurs facteurs dont voici une descriptionsommaire :

Rugosit du lit et des parois : La granulomtrie du lit du cours deau ou de son pri-mtre mouill influence le coefficient de rugosit. Plus la granulomtrieest grossire, plus la rugosit est leve.

Irrgularits dans le lit : Les irrgularits dans le fond du cours deau telles que lesdpressions, les lames de sable occasionnes par lenvasement, lensable-ment ou de lappouillement dans le cours deau. Le matriel transportdans le fond du cours deau par lcoulement contribue augmenter larugosit.

Changement dans la section : Des changements graduels et peu frquents dans lasection du cours deau ont peu dinfluence sur la rugosit gnrale ducours deau. Par contre, des changements frquents et brusques influentsur lcoulement dune faon quivalente une augmentation de la rugo-sit du cours deau.

Obstacles : La prsence dobstacles, tels que les grosses pierres, ponceaux, freinentlcoulement et amnent une augmentation quivalente de la rugosit.

Vgtation : La prsence de vgtation sur les berges (talus) et dans le fond du coursdeau accrot la rugosit. Lorsque cette vgtation est plus basse que lademi hauteur de lcoulement, les crues couchent la vgtation et ramnentle coefficient de rugosit un ordre de grandeur de 0,05 0,06. Les plan-tes en priode vgtative sont plus fortes et rsistent mieux lcoulement.En priode morte, elles sont moins rsistantes; en hiver et au printemps, lecoefficient de rugosit peut tre plus faible quen t.

Rectitude ou sinuosit du cours deau : Les mandres et les courbes augmentent larsistance lcoulement et amnent une augmentation quivalente de larugosit. Une courbe raide offre une plus grande rsistance lcoulementquune courbe longue et rgulire. Pour une seule courbe, laccroissementquivalent est infrieur 0,003.

Le coefficient de rugosit n peut tre dtermin selon quatre mthodes :

1. la mthode des facteurs;

2. les tableaux des valeurs typiques;


3. lexamen des cours deau dont le coefficient de rugosit n est connu;

4. lapproche analytique en fonction de la rpartition des vitesses.

1.7.2 Mthode des facteurs

Compte tenu de linfluence des diffrents facteurs, le coefficient de rugosit est valu en addi-tionnant la valeur de rugosit du lit, linfluence des autres facteurs, de la faon suivante :

[1.18]n = n0+ n1+ n2+ n3+ n4 n5

n0 = coefficient d la rugosit du lit

n1 = coefficient d linfluence des irrgularits

n2 = coefficient d linfluence des variations de section

n3 = coefficient d linfluence des obstructions

n4 = coefficient d linfluence de la prsence de vgtation

n5 = coefficient d la sinuosit du cours deau

Cette mthode est utilisable pour les petits et moyens cours deau, mais elle est douteuse pourles grands cours deau dont le rayon hydraulique est suprieur 4.5 m (15 pieds ).

Le tableau D.1 de lappendice D prsente les valeurs des diffrents coefficients.

1.7.3 Tableaux des valeurs typiques

Les relevs de nombreux cas ont permis de construire des tableaux (tableauD.2) utiliss par lesingnieurs.

1.7.4 Lexamen des cours deau et des canaux

Chow (1959) prsente les photographies de nombreux cours deau, canaux en terre ou bton-ns dont le coefficient de rugosit n a t mesur. Lobservation de ces photographies peutdonner au dbutant une bonne ide des coefficients de rugosit.

Les cas prsents correspondent des coefficients de rugosit variant de 0,012 0,125.

1.7.5 Mthode analytique

Des mthodes analytiques ont t dveloppes pour valuer le coefficient de rugosit partirde la distribution de vitesse dans un canal et des asprits de son primtre mouill. Cesmthodes ne sont pas utilisables lors du design et leur intrt est beaucoup plus de vrifier lavalidit des lois empiriques comme celle de Manning ou les tableaux existants.

15COEFFICIENT DE RUGOSIT

1.7.6 Section complexe dcoulement

Lvaluation du coefficient de rugosit n et du dbit dun cours deau scoulant dans uneplaine dinondation (Figure 1.8) est plus complexe que dans le cas dun simple canal possdantune gomtrie simple. Dans un tel cas, le cours deau prsente plusieurs primtres qui ont descoefficients de rugosit diffrents. Il suffit de mentionner que le lit de la rivire est en gnralnu et que les berges sont couvertes dune vgtation plus ou moins abondante.

Figure 1.8 Section dun cours deau en priode dinondation.

Lamthode la plus simple divise le cours deau en sections dcoulement homogne et le dbittotal est gal au dbit de chacune des sections (Figure 1.8).

[1.19]Q = V1A1+ V2A2+ V3A3

[1.20]Q =A1n1

Rh123S12+

A2n2

Rh223S12+

A3n3

Rh323S12

et le coefficient de rugosit moyen n est :

[1.21]n =AiRhi23 Aini Rhi23

Chow (1959) prsente dautres mthodes dvaluation qui sont semblables celle--ci.


1.8 COULEMENT NON UNIFORME

1.8.1 coulement graduellement modifi

Lorsque la section dcoulement change graduellement cause de la prsence dun obstaclecomme un barrage, un pilier ou un ponceau, les quations dcrivant lcoulement uniforme nesappliquent pas. Lcoulement est alors graduellement modifi (Figure 1.9) peut tre dcritpar lquation diffrentielle suivante drive de lquation dnergie :

[1.22]dHdx

= dzdx+ cos dl

dx+ d

dxV22g

Figure 1.9 coulement graduellement modifi.

Cette quation est surtout utile pour calculer la surface libre de lcoulement qui est appelecourbe de remous. La dtermination des courbes de remous est traite au chapitre 5.

17CONCLUSION

1.8.2 coulement rapidement modifi

Lcoulement rapide modifi se produit en gnral lorsque lcoulement passe du rgime flu-vial au rgime torrentiel ou linverse. Ce type dcoulement se rencontre dans les chutes, lesressauts et les ponceaux. Si lquation dnergie dcrit ltat final ou initial de cet coulement,elle nous permet difficilement den prdire les tats intermdiaires. En gnral, ces situationsdcoulement rapidement modifi sont dcrites par des modles semi--empiriques.

1.9 CONCLUSION

Ce chapitre nous a permis de connatre les principales notions dhydraulique ncessaires lacomprhension des phnomnes hydrauliques qui existent dans les cours deau. Ces connais-sances allies celles des procdures de design et de dimensionnement des cours deau four-niont lossature de base pour entreprendre toute tude ou tout design de cours deau.

BIBLIOGRAPHIE

Anonyme, 1954. Handbook ofChannelDesign for Soil andWaterConservation. United StateDepartment of Agriculture, Soil Conservation Service. SCS--TP--61.

Chow, Ven Te, 1959. Open--Channel Hydraulics. McGraw--Hill, Toronto.

Schwab, G.O., R.K. Frevert, T.W. Edminster et K.K. Barnes, 1966. Soil and Water Conserva-tion Engineering. John Wiley and Sons, New York.

Simon, A.L., 1976. Practical Hydraulics. John Wiley and Sons, Toronto.


ANNEXE A GOMTRIE DES CANAUX

19ANNEXE B SOLUTION DE LA FORMULE DE MANNING

ANNEXE B SOLUTION DE LA FORMULE DE MANNING


ANNEXE C PROFONDEUR NORMALE DCOULEMENT

Figure C.1 Courbes de la profondeur normale dcoulement (Manning).

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

0,10 1,00 10,00yb

ARh23

b83

b

y 1z z = 12

z = 6

z = 4z = 3z = 2z = 1,5

z = 1Qn

S12b83

21ANNEXE D COEFFICIENT DE RUGOSIT

ANNEXE D COEFFICIENT DE RUGOSIT n

Tableau D.1 Coefficient de rugosit n: mthode des coefficients

n = n0+ n1+ n2+ n3+ n4n5

Caractristiques Valeurs

MatrielTerreRocGravier finGravier grossier

n0

0.0200.0250.0240.028

IrrgularitsAbsentesFaiblesModresImportantes

n1

0.0000.0050.0100.020

Variations de la sectionGraduellesAlternance occasionnelleAlternance frquente

n2

0.0000.0050.010--0.015

ObstructionsNgligeablesFaiblesApprciablesImportantes

n3

0.0000.010--0.0150.020--0.0300.040--0.060

Vgtationy* < 3--4 hauteur de vgtationy < 2 hauteur de vgtationy = 1 hauteur de vgtationy < 1/2 hauteur de vgtation

n4

0.005--0.0100.010--0.0250.025--0.0500.050--0.100

Degr de sinuosit Faible 1.0 -- 1.2**

Modr 1.2 -- 1.5Svre > 1.5

n5

1.001.151.30

* hauteur dcoulement

** =Longueur de mandre

Ligne droite


Tableau D.2 Valeurs typiques des coefficients de rugosit n (Chow, 1959)

Type de cours deau et description Minimum Normal Maximum

A. EXCAVE OU DRAGUE

a. En terre, droit et rgulier

1. Propre et rcent 0.016 0.018 0.0202. Propre, aprs quelques crues 0.018 0.022 0.0253. En gravier, section uniforme, propre 0.022 0.025 0.0304. Avec herbes courtes, un peu de mauvaises her-bes

0.022 0.027 0.033

b. En terre, sinueux et paresseux

1. Sans vgtation 0.023 0.025 0.0302. Enherb, quelques mauvaises herbes 0.025 0.030 0.0333. Mauvaises herbes denses et plantes aquatiquesdans un canal profond

0.030 0.035 0.040

4. Lit pierreux et mauvaises herbes sur les talus 0.025 0.035 0.0405. Lit caillouteux et talus propres 0.030 0.040 0.050

c. Excav par une Dragline

1. Sans vgtation 0.025 0.028 0.0332. Quelques broussailles sur les talus 0.035 0.050 0.060

d. Excav dans le roc

1. Sans asprit et uniforme 0.025 0.035 0.0402. Dchiquet et irrgulier 0.035 0.040 0.050

e. Non entretenu

1. Mauvaises herbes denses, hautes eaux 0.050 0.080 0.1202. Lit propre, broussailleux sur les talus 0.040 0.050 0.0803. Idem, avec hautes eaux 0.045 0.070 0.1104. Broussailles denses, hautes eaux 0.080 0.100 0.140

B. COURS DEAU NATURELS

B.1 Ayant moins de 30 m de large en priode de crue

a. Cours deau dans une plaine

1. Propre, droit, sans cuvette, section pleine 0.025 0.030 0.0332. Idem, mais avec plus de pierres et de mauvaisesherbes

0.030 0.035 0.040

3. Propre sinueux, avec quelques cuvettes et ban-des de sable

0.033 0.040 0.045

4. Idem mais avec quelques pierres et mauvaisesherbes

0.035 0.045 0.050


Type de cours deau et description MaximumNormalMinimum

5. Idem, basses eaux, sections et pente moins effi-caces

0.040 0.048 0.055

6. Idem que (4) mais plus pierreux 0.045 0.050 0.0607. Paresseux, cuvettes profondes, mauvaises her-bes

0.050 0.070 0.080

8. Beaucoup de mauvaises herbes, cuvettes profon-des ou section inonde avec une grande partieoccupe par des broussailles ou des dbris

0.075 0.100 0.150

b. Cours deau de montagne, sans vgtation dans le cours deau, berges abruptes,recouvertes de broussailles et darbres et inondes en priodes de hautes eaux

1. Lit: graviers, cailloux et quelques grosses pierres 0.030 0.040 0.0502. Lit: cailloux et dnormes pierres 0.040 0.050 0.070

B.2 Cours deau en plaine dinondation

a. Pturage, sans broussailles

1. Herbe courte 0.025 0.030 0.0352. Herbe longue 0.030 0.035 0.050

b. Surfaces cultives

1. Sans culture (sol nu) 0.020 0.030 0.0402. Culture sarcle mature 0.025 0.035 0.0453. Culture de plein champ, mature 0.030 0.040 0.050

c. Broussailles

1. Broussailles parses et grandes mauvaises her-bes

0.035 0.050 0.070

2. Un peu de broussailles, arbres, en saison morte 0.035 0.050 0.0603. Idem, mais en t 0.040 0.060 0.0804. Broussailles de moyennes denses, en saisonmorte

0.045 0.070 0.110

5. Idem, mais en t 0.070 0.100 0.160

d. Arbres

1. Saules denses, cours deau droit, en t 0.110 0.150 0.2002. Sol dbois, souches darbres sans repousses 0.030 0.040 0.0503. Idem, mais avec une forte croissance de repous-ses

0.050 0.060 0.080

4. Grands arbres, quelques arbres renverss, sous--bois clairsem, niveau de leau sous les branches

0.080 0.100 0.120

5. Idem, mais o le niveau deau atteint les branches 0.100 0.120 0.160


PROBLMES SRIE 1.

1.1. Dterminez la section, le primtre mouill et le rayon hydraulique dun canal trap-zodal possdant une base de 2 m, une profondeur de 1 m, une profondeur dcoulementde 1 m et des talus de pente 1:1.

1.2. Dterminez la vitesse de lcoulement de leau dans le canal de la question prcdente.La pente du cours deau est de 0.1% et le coefficient de rugosit est de 0,018

1.3. Dterminez le dbit que peut transporter le canal de la question prcdente.

1.4. Dterminez le dbit que peut transporter un canal trapzodal possdant une base de 2m, une profondeur de 1 m et des talus de pente 1,5:1. La pente du cours deau est de0.15% et et le coefficient de rugosit est de 0,022.

1.5. Dterminez la section, le primtre mouill et le rayon hydraulique dun canal triangu-laire possdant une profondeur de 0,5 m, une profondeur dcoulement de 0,4 m et destalus de pente 4:1.

1.6. Dterminez la vitesse de lcoulement de leau dans le canal de la question prcdente.La pente du cours deau est de 0.4% et le coefficient de rugosit est de 0,025.

1.7. Dterminez le dbit que peut transporter le canal de la question prcdente.

1.8. Estimez le coefficient de rugosit (Manning) dun cours deau droit, propre et dont lefond est en limon argileux.

1.9. Estimez le coefficient de rugosit (Manning) dun cours deau lgrement sinueux dontle fond est recouvert de cailloux de 10 cm de diamtre.

1.10. Estimez le coefficient de rugosit (Manning) dun cours deau de la question 1.4. si lasection du canal est occup par des herbes de 90 cm de hauteur.

1.11. Dterminez la vitesse de lcoulement de leau et le dbit que peut transporter le canalde la question prcdente.


1.12. Dterminez le dbit que transporte le cours deau suivant coulant dans une plainedinondation.

4 m

8 m

3 m2 m

30 m

4

11

4

Type de sol : loam sableux.

Canal principal : en terre, prsence de quelques cailloux au fond, pente des talus 1:1

Berges : enherbes, mais lherbe est fauche (longueur 10 cm).

Pente du cours deau : 0.0001.

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CH 01 Notions Base