¶ Définition
Seuil frontal fixe ou régulé.
Cet objet est de type singularité. Il ne peut être posé que sur un des deux containers suivants :
Trois options sont disponibles pour cet ouvrage :
- Seuil fixe : mode
No regulation - Seuil régulé en Côte (clapets) : Regulation mode
Elevation - Seuil régulé en largeur (type barrages à aiguilles) : Regulation mode
Width
Les paramètres géométriques et de régulation le cas échéant associés à ces différents modes sont précisés ci-après.
L'option Regulation mode permet de choisir entre deux modes de fontionnement du seuil mobile:
Les équations sont identiques quel que soit le mode de régulation sélectionné.
Seuil fixe
¶ Données et schéma de définition
¶ Géométrie
Le seuil déversant est défini par :
Zweir: la cote du seilWidth: largeur (m)
Seuil régulé en cote
¶ Données et schéma de définition
¶ Géométrie
Le seuil déversant régulé en cote, de type clapet, est défini par :
Zweir max: la cote maximale du seuil lorsqu'il est totalement relevéZweir min: la cote maximale du seuil lorsqu'il est totalement abaisséWidth: largeur (m)- Vmax (cm/s) : la vitesse d'ouverture ou de fermeture du clapet
La régulation est définie via :
- Le noeud sur lequel est prise la consigne de régulation (par défaut l'amont du noeud porant le seuil)
- Le tableau qui précise la consigne de régulation, fonction du débit passant sur le seuil. Si la consigne est constante quel que soit le débit, unbe seue ligne avec un débit nul est suffisante
- les paramètres de régulation (PID)
La cote régulation peut être modifiée durant une simulation via le module externe de contrôle et régulation. On peut également figer le seuil mobile à une cote donnée.
Seuil régulé en largeur
¶ Données et schéma de définition
¶ Géométrie
Le seuil déversant régulé en largeur, de type barrage à aiguilles, est défini par :
Zweir: la cote du seilWidth: largeur (m)- Vmax (cm/s) : la vitesse d'ouverture ou de fermeture du clapet
La régulation est définie via :
- Le noeud sur lequel est prise la consigne de régulation (par défaut l'amont du noeud porant le seuil)
- Le tableau qui précise la consigne de régulation, fonction du débit passant sur le seuil. Si la consigne est constante quel que soit le débit, unbe seue ligne avec un débit nul est suffisante
- les paramètres de régulation (PID)
La régulation peut être modifiée durant une simulation via le module externe de contrôle et régulation. On peut également figer le seuil mobile à une cote donnée.
¶ Coefficient de seuil
Weir coefficient correspond au coefficient de seuil dénoyé.
Submerged coefficient* correspond au coefficient de seuil noyé; il est par défaut défini automatiquement (cf. détail ci-après) mais il peut être forcé par l'utilisateur.
¶ Mode de calcul de la perte de charge (rivière)
Le champ Discharged for headloss computation ne concerne que les objets posés sur un noeud de rivière :
- si l'option
full sectionest activée la perte de charge est calculée par rapport au débit total au noeud amont. - si l'option
river onlyest activée la perte de charge est calculée par rapport au débit transitant dans le lit mineur seul.
L'option full section est activée par défaut. L'option river only ne doit être utilisée que dans le cas d'un lit majeur ne présentant aucun obstacle et sans aucun ouvrage de franchissement.
¶ Qualité
Le bouton quality permet de définir les paramètres de réoxygénation de la chute d’eau créée par le seuil lorsque l’option de calcul physico-chemical est sélectionnée dans le gestionnaire de scénarios.
¶ Equations
Les équations font référence aux points 1 amont de l'écoulement et 2 aval de l'écoulement, avec :
- et vitesses de l'écoulement dans l'axe de la liaison (m/s)
- et ligne d'eau (m)
- et charge (m)
- accélération de la pesanteur .
Les équations supposent (sinon l'écoulement se fait en sens inverse) et , sinon il n'y pas d'écoulement.
Les différents régimes d'écoulement (dans les deux sens) sont définis sur le ldiagrame ci-dessous.
Expression de la charge :
- .
- .
Condition seuil noyé:
| Régime de fonctionnement | Equation |
|---|---|
| Déversoir dénoyé | . |
| Déversoir noyé | . |
La stabilité numérique impose certaines hypothèses dans le calcul des charges amont et aval :
La vitesse n'est pas prise en compte dans le calcul de la charge aval pour la loi de seuil noyé : .
L'expression de la vitesse pour la charge amont passe par le nombre de Froude qui est plafonné à 0.7 :
avec
: largeur du lit mineur au miroir
: section mouillée du lit mineur
: nombre de Froude tel que
avec : débit transitant dans l'ouvrage
pour le sections de type Valley: débit du lit mineur pour l'option river bed only et débit total pour l'option full section
¶ Paramètres
Le coefficient de seuil déversant en régime dénoyé (Weir coefficient de l'interface) est défini par l’utilisateur, il est généralement égal à sa valeur théorique: 0.58.
L’utilisateur peut rentrer une valeur plus faible pour tenir compte d’un coefficient de contraction latérale de la veine fluide lorsque , où est la largeur du canal, du collecteur ou du lit mineur de rivière pour la hauteur d'eau considérée en amont de la vanne. On recommande d’appliquer le coefficient de correction « alp » suivant sur :
| b/b0 | alp = Cd/0.6 |
|---|---|
| 1 | 1 |
| 0.8 | 0.8 |
| 0.6 | 0.6 |
| 0 | 0.6 |
Le coefficient de seuil déversant ou de vanne en régime noyé est égal à ; alp est un facteur de correction qui tient compte du rapport de section s/S où :
- s est la section sur le seuil calculée sous la cote d'eau aval,
- S est la section mouillée dans le collecteur aval de la liaison.
| s/S | alp |
|---|---|
| 0 | 1.0 |
| 0.3 | 1.0 |
| 0.6 | 1.0 |
| 0.8 | 1.87 |
| 0.9 | 3.12 |
| 0.95 | 5 |
Sans correction, dans le cas où
Note
La formulation retenue pour le déversoir dénoyé est la même que pour celle de la vanne Gate en régime Déversoir dénoyé.Toutefois le critère de passage du régime dénoyé en régime noyé et la définition du coefficient Cn sont différents:
- Condition de passage en régime noyé :
- Pour les Weir :
- Pour les Gate :
- Le coefficient Cn:
- Pour les Weir : avec alp fonction du rétrécissement que crée l'ouvrage par rapport au lit mineur ou au collecteur (re-calculé à chaque pas de temps),
- Pour les Gate : formulation indépendante de mais fonction du rétrécissement que crée l'ouvrage par rapport au lit mineur ou au collecteur (re-calculé à chaque pas de temps). L'utilisateur peut cependant imposer une valeur fixe.
La simplification faite pour les Gate est rendue nécessaire pour satisfaire la continuité de débit entre tous les régimes qui sont beaucoup plus nombreux que dans le cas du Weir. Le critère de transition entre l’écoulement noyé et l’écoulement dénoyé est considéré comme physiquement plus précis dans la formulation Weir.