seuil libre; déversoir; profil Creager; quadrant aval; charge de dimensionnement; spillway; free surface weir; Creager profile; downstream quadrant; design head
Abstract :
[en] In order to study the variation of the hydraulic characteristics of ogee-crested weirs for upstream heads higher than the design head, several profiles have been tested on an experimental facility specifically designed and instrumented. These profiles have been defined regarding the real profiles of spillways of dams operated by EDF as well as the most used geometry of the literature. The experimental tests have been supplemented by numerical modeling, whose results were found to be very similar. The analysis shows that the discharge coefficient increases with the upstream head until head ratios around 5.5. This evolution follows very well the power equations from the literature. For higher head ratios, the discharge coefficient abruptly decreases from a value around 0.6 to a value around 0.55. This decrease corresponds to the apparition between the main flow and the weir of a low velocity area (the lower nappe does no more correspond to the weir profile). The analysis also shows a significant reduction of the discharge coefficient (around 10%) if the upstream quadrant design head is higher than 2 times the design head of the downstream quadrant. On the contrary, no modification of the discharge coefficient is measured if the upstream quadrant design head is smaller than the downstream quadrant one. [fr] Afin d’étudier l’évolution du comportement hydraulique des seuils standard pour des charges supérieures à la charge de dimensionnement, plusieurs profils ont été testés sur une plateforme d’essais spécifiquement dimensionnée et instrumentée. Ces profils ont été définis en regard des profils réels des seuils des barrages exploités par EDF et de la géométrie de la littérature la plus utilisée en pratique. Les essais expérimentaux ont été complétés par des modélisations numériques qui ont fourni des résultats généralement semblables. L’analyse permet de démontrer que le coefficient de débit augmente avec la charge jusque pour des rapports de charge de l’ordre de 5.5. Cette évolution peut être valablement approximée par les relations en puissance de la littérature. Pour des rapports de charge supérieurs à 5.5, le coefficient de débit subit une diminution brutale en passant d’une valeur de l’ordre de 0.6 à une valeur de l’ordre de 0.55 matérialisée au sein de l’écoulement par l’apparition d’une zone de faible vitesse à proximité du radier du seuil (la lame décroche du seuil). L’analyse permet également de démontrer une nette diminution du coefficient de débit lorsque le quadrant amont du seuil présente une charge de dimensionnement apparente supérieure à deux fois celle du quadrant aval (diminution de l’ordre de 10%). En revanche, aucun effet n’est perceptible sur l’évolution du coefficient de débit lorsque le quadrant amont présente une charge de dimensionnement apparente inférieure à celle du quadrant aval.
Disciplines :
Civil engineering
Author, co-author :
Erpicum, Sébastien ; Université de Liège - ULiège > Scientifiques attachés au Doyen (Sc.appliquées)
Pirotton, Michel ; Université de Liège - ULiège > Département ArGEnCo > HECE (Hydraulics in Environnemental and Civil Engineering)
Blancher, Benoit
Vermeulen, Julien
Language :
French
Title :
Influence de la géométrie du quadrant amont et comportement hydraulique sous forte charge des seuils profilés standard
Alternative titles :
[en] Effect of the geometry of the upstream quadrant and hydraulic behavior under high head of the ogee-crested weir
