Calculateur de déversoir à seuil épais

Un déversoir à seuil épais est un contrôle hydraulique dont la crête est assez longue, dans le sens de l'écoulement, pour que la surface libre devienne parallèle à la crête et qu'un écoulement critique s'y forme. Ce calculateur prend la largeur rectangulaire de la crête, la charge amont mesurée au-dessus d'elle et l'accélération de la pesanteur, puis renvoie le débit volumétrique théorique — le débit Q — d'après la théorie de l'écoulement critique. L'identité est Q égale (deux tiers) à la puissance trois-demis fois la largeur fois la racine de g fois la charge à la puissance trois-demis, ce qui revient à largeur fois profondeur critique fois vitesse critique lorsque la profondeur critique vaut deux tiers de la charge. Gardez des unités de longueur et de temps cohérentes afin que Q soit un volume par temps.

Théorie de l'écoulement critique pour un déversoir à seuil épais

Un déversoir à seuil épais est un seuil ou un contrôle rectangulaire dont la crête est longue dans le sens du courant, en général plusieurs fois la charge amont, de sorte que la surface libre puisse devenir parallèle à la crête et qu'une section d'écoulement critique s'y établisse. Les manuels d'hydraulique opposent cette géométrie au déversoir à mince paroi, où une plaque mince lance une nappe libre et où le coefficient de débit se lit sur une courbe empirique.

Sur une crête épaisse, le contrôle est en théorie l'écoulement critique : le nombre de Froude vaut un, ce qui signifie que la vitesse moyenne sur la profondeur égale la racine carrée de l'accélération de la pesanteur fois la profondeur locale. Le débit volumétrique Q est le produit de la largeur rectangulaire de crête b, de la profondeur critique et de la vitesse critique, ce qui se réécrit d'emblée Q égale (deux tiers) à la puissance trois-demis fois b fois la racine de g fois H à la puissance trois-demis.

Ce calculateur évalue cette identité avec un coefficient de débit théorique égal à un. Il n'incorpore ni Cd de laboratoire, ni facteur de contraction latérale, ni rugosité, ni réduction par noyage ; ces effets appartiennent à une courbe de tarage propre au site. Si la crête est trop courte et que la nappe se détache, l'ouvrage se comporte comme un déversoir à mince paroi et cette formule ne s'applique pas.

Le coefficient (deux tiers) à la puissance trois-demis vaut environ 0.5443 et est renvoyé à côté du débit afin que vous puissiez vérifier la forme fermée contre le chemin par profondeur critique.

Où le débit théorique du déversoir est utilisé

Les concepteurs d'irrigation et de drainage emploient un déversoir à seuil épais comme contrôle robuste, tolérant aux débris, qui mesure aussi le débit du canal lorsque la crête est assez longue pour l'écoulement critique. Une première estimation de Q à partir de la largeur, de la charge et de g dimensionne l'ouverture avant qu'un Cd de laboratoire ou une courbe de tarage de terrain soit disponible, et reste honnête en omettant les corrections de noyage et de contraction jusqu'à ce que ces données existent.

Les laboratoires d'enseignement demandent de comparer le débit mesuré à l'identité théorique (deux tiers) à la puissance trois-demis et de discuter pourquoi un Cd réel est un peu inférieur à un ; un oracle déterministe permet à l'enseignant de générer des corrigés pour des b, H et g arbitraires sans un progiciel complet de fluides numériques.

Les équipes de terrain qui contrôlent un bassin d'amortissement ou la crête d'un évacuateur lors d'une crue peuvent convertir une lecture d'échelle au-dessus de la crête en volume par temps lorsque l'ouvrage est modulaire (libre, non noyé). Gardez les requêtes petites, figez le débit arrondi dans les tests, et vous obtenez des débits de déversoir reproductibles pour les devoirs, les plugins LMS et les workers de bord, sans dresser vous-même un solveur hydraulique.