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Niveau d’eau et prise d’eau
L’incidence de dénivellation de l’eau dans les canaux et le débit y afférent fluctue en fonction de la typologie de la prise d’eau employée.
En effet, du point de vue gravitaire, le niveau d’eau en amont a une corrélation sur le débit notamment si l’on se réfère à une prise d’eau à ciel ouvert.
Par contre, celle qui est dite noyée n’influe que peu sur le débit. Un exemple typique de ce dispositif s’illustre par les brèches ou les ouvrages de prise d’eau pourvus de planches amovibles où l’eau à déverser est à contact avec l’air libre.
Paradoxalement, les siphons, les goulottes ou la prise d’eau à vanne, l’eau n’est pas en contact direct avec l’air libre ou une prise d’eaunoyée.
Régulateur mobile manuel
La partie principale est une vanne (ou une série devanne) qui est manoeuvrée chaque fois que la distribution de l’eau l’exige, et chaque quel’incident se produit dans le canal et pose soit une surélévation ou un abaissement du plan d’eau. ‘inconvénientL principal réside dans la variation excessive du plan d’eau en cas du mauvais manœuvre ou de mauvais fonctionnement du réseau. C’est un dispositif peu faible. Pour cette raison, on combine souvent un déversoir statique avec des vannes manuelles.
En cas de grosses variations prévues dans le débit,les vannes doivent être manoeuvrées manuellement pour rétablir le niveau.
En cas de petites variations prévues ou fortuites, le déversoir règle automatiquement le plan d’eau.
Ainsi, un dosage entre la fonction de la vanne et celle du déversoir doit être correctement choisi. Souvent on choisit que le 1/3 ou le 1/4 du débit puisse passer sur le déversoir dans les limites élevés de la variation du plan d’eau et lereste par les vannes.
Principe de fonctionnement
La partie mobile unique de la vanne comporte, rigidement assemblés, une charpente libre d’osciller autour d’une ligne de paliers horizontale, un tablier cylindrique portant le flotteur, et des soutes à lest d’équilibrage.
La poussée hydraulique sur le tablier passe par l’axe et n’a pas d’effet sur l’équilibre. Grâce 1 à la forme en secteur du flotteur et à la dispositi on des soutes à lest, le centre de gravité peut être amené dans une position telle que les couplesCf et Cp engendrés respectivement par la poussée d’Archimède F et le poids P soient égaux etopposés pour toute position de la vanne lorsque le niveau amont est à la côte de l’axe o.
Si, le niveau amont monte, la vanne ouvre car Cf> Cp.
Si,le niveau amont baisse, la vanne ferme car Cf < Cp.
La manoeuvre se poursuit jusqu’à ce que le niveau amont ait repris sa consigne.
Les conditions de l’équilibrage sont que le centrede gravité de la vanne soit dans le plan contenant l’axe d’articulation et perpendiculaire à la bases de flotteur, à une distance de l’axe telle que:
P.d = 1000/3 (R3 – r3) 1 (9.
Partiteurs proportionnels à rapport de répartition constante
Le principale caractéristique de ces partiteurs est que le partage permanent du débit en deux parties ou davantage s’effectue dans une section de contrôle où la vitesse de l’écoulement est supérieure à la vitesse critique, c’est-à-dire qu’il y a un écoulement torrentiel ou une chute dénoyée.
Il en résulte une certaine perte de charge dans l’ouvrage, du fait du passage de l’écoulement sur un seuil ou dans une section contractée ou qu’il ait une chute; toutefois, ces contraintes disparaissent quand il s’agit simplement de partager le débit en deux écoulement rigoureusement égaux, sous réserve cependant que les dispositions de l’ouvrage soient symétrique, que la rugosité soit uniforme, que lesparois du canal soient parallèles sur 5 à 10 mètres en amont du partiteur, et enfin que ce partiteur ne soit pas influencé par le remous de l’un ou l’autre des canaux dérivés.
La figure 18 représente un partiteur proportionnel à rapport de répartition constant, de conception simple et de faible précision tandis que la figure 19 un partiteur proportionnel à rapport de répartition constant de grande précisionà quatre compartiments.
Calcul hydraulique
Pour calculer le débit, on utilise la formule générale: 2g H 2 Q mL (13).
Avec Q = débit du canal d’alimentation.
m = coefficient de débit du seuil épais.
L = largeur de la section de contrôle.
H = hauteur d’eau au-dessus du seuil.
m = 0,38 pour un seuil ayant son extrémité à anglevif.
m = 0,41 si cette extrémité est arrondie, avec un ayonr de 5 à 10 cm..
Mais en général, m varie de 0,38 à 0,41.
La longueur du seuil, LI, devra être égale à 3,5 Hc.
avec Hc est la hauteur critique qui est égale à 3 q2.
g L = 10 Hc et H = 1,5 Hc.
Description et caractéristiques générales
Comme ce qu’on a vu précédemment, la position de lasection de contrôle n’est pas définie avec la précision nécessaire pour permettrede diviser le débit en deux parties inégales de rapport constant.
Un ouvrage sera maintenant examiné dont le seuil est de section longitudinale triangulaire, à pente douce en amont et en aval.
La hauteur d’eau à la section de contrôle est égale à la hauteur critique, quel que soit le débit et elle est située exactement au sommet du triangle. La hauteur minimale de la crête du seuil au-dessus du niveau du radier de la prise est égale à la hauteur du ressaut lorsqu’il se forme à une distance 2Hc en aval de la crête ou du seuil.
Distribution en fonction de la demande
Au lieu que la distribution d’eau soit fonction des superficies irriguées, comme c’est le cas pour la distribution proportionnelle ou par rotation, elle peut être fondée sur les demandes exprimées par les exploitants ou les groupes d’exploitants. Dans ce cas, l’eau est dérivée uniquement vers les canaux desservant des champs dont les exploitants ont demandé qu’ils soient irrigués.
Prenant compte de la variabilité de la demande, il importe d’avoir la maîtrise de la durée et de l’ampleur des irrigations.
Dans le cas de réseaux simples et peu étendus, on en peut souvent maîtriser que la durée de l’irrigation sans être en mesure de modifier le débit. Notons que l’éventualité des pertes d’eau grandit lorsque la demande est relativement faible en comparaison de la capacité du canal.
Dans les réseaux plus complexes, il est souvent possible de régler l’écoulement, de sorte que la demande peut aussi porter sur le débit.
Pour pouvoir adapter le débit à la demande, il est indispensable que le réseau des canaux soit pourvu de « régulateurs transversaux».
L’augmentation ou la réduction de l’ouverture permet de régler le débit. Pour que la distribution soit équitable et efficace, il faut procéder à des mesures au point de réglage du débit.
Et en fin, la précision et l’efficacité de la distribution de l’eau en foncions de la demande dépendent de la plus ou moins grande souplesse du ystème, et notamment de la quantité d’eau disponible, compte tenu des autres demandes exprimées, de la capacité des divers canaux, du degré de précision des régulateurs de débit et enfide l’habileté des agents d’exploitation.
Déversoirs traoézoïdaux normalisés (Cipoletti)
Ces déversoirs trapézoïdaux normalisés ont une forme trapézoïdale (voir figure 26), les côtés du trapèze étant inclinés selon une pente de1 (horizontalement) pour 4 (verticalement). Toutes les conditions concernant l’exactitude sont citées ci-dessous:
La face amont de la paroi devra être lisse et perpendiculaire à l’axe du canal.
La face amont de la plaque métallique de l’échancrure devra être lisse, plane et dans le même plan vertical que la face amont de laparoi.
La crête toute entière devra avoir une surface horizontale, plane, avec une arête mince et placée à angle droit, face à l’amont. L’épaisseur de la plaque devra être comprise entre 1 et 2 mm. Les deux extrémités des déversoirs devrontêtre rigoureusement de la même épaisseur que la plaque horizontale.
Il est préférable que la distance entre la crête etle fond du canal d’approche ne soit pas inférieure à deux fois la hauteur d’eau au-dessus de la crête; cette distance ne sera en aucun cas inférieure à 30 cm. C’est la « pelle» du déversoir.
Il est préférable que la distance entre les côtés ud déversoir et les côtés du canal d’approche ne soit pas inférieure à deux fois la hauteur d’eau au-dessus de la crête; cette distance ne sera en aucun cas inférieure à 30 cm. L’air devra circuler librement au-dessous et sur les côtés de la nappe déversante.
La mesure de la charge sur le déversoir devra êtreprise comme étant la différence de côtes entre la crête et 1 a surface du plan d’eau amont, cette dernière étant relevée en un point qui est, par rapport au déversoir, à une distance de quatre fois la charge maximale sur la crête. On installe habituellement en ce point une échelle limnimétrique dont le zéro de la graduation est placé à la même cote que la crête du déversoir.
Le débit de ces déversoirs trapézoïdaux normaliséset donné par la formule de Cipolleti: Q 1,86LH 3 / 2 (16).
Déversoirs rectangulaires contractés normalisés
On a mis au point plusieurs formules pour calculer le débit des déversoirs rectangulaires à crête mince et à contraction complète. La plus connue et la plus généralement adoptée est la formule de Francis:
Q = 1,84 (L – 0,2 H) H3/2 (17).
Q = débit en m3/s.
L = longueur de la crête, en mètres.
H = différence entre la cote de la crête du déversoir et celle de la surface du plan d’eau dans le bassin amont, en mètres.
Toutes les conditions concernant l’exactitude des mesures et énumérées au paragraphe II-2-4-1 pour les déversoirs trapézoïdaux sont valables aux déversoirs rectangulaires.
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Table des matières
CHAPITRE I -PRISES D’EAU DE DISTRIBUTION ET NIVEAU D’EAU DANS LES CANAUX DE DISTRIBUTION EN CHAMPS
I-1 METHODES DE PRELEVEMENT D’EAU
I-1-1 Brèche
I -1-1-1 Avantages
I-1-1-2 Inconvénients
I-1-2.Goulotte
I-1-2-1 Avantages
I-1-2-2 Inconvénients
I-1-3 Vanne
I-1-3-1 Avantages
I-1-3-2 Inconvenient
I-1-4 Siphon
I-1-4-1 Avantages
I-1-4-2 Inconvénients
I-2 CHOIX DE LA METHODE APPROPRIEE
I-2-1 Niveau d’eau dans le canal de distribution
I-2-2 Gestion du débit
I-2-3 Méthode d’irrigation
1-2-3-1 Irrigation par ca1ants ou par submersion
1-2-3-2 Irrigation par sillons
1-2-4 Calendrier des irrigations
1-2-4-1 La durée d’ irrigation
1-2-4-1-1 Durée peu de temps
1-2-4-1-2 Durée longue
1-2-4-2 Fréquence des apports d’eau
1-2-4-3 Nombre de parcelles à irriguer
1-2-5 Situation spatiale des champs
1-3 DEBIT
1-3-1 Débit fictif continu
1-3-2 Débit d’équipement
1-3-3 Débit nominal du tronçon
1-4 NIVEAU D’EAU DANS LES CANAUX DE DISTRIBUTION
1-4-1 Niveau d’eau et prise d’eau
1-4-2 Ajustement du niveau d’eau
1-4-2-1 Ouvrages régulateurs
1-4-2-1-1 Rôles
1-4–2-1-2 Caractéristiques générales
1-4–2-1-3 Conception générale et dimensionnement
1-4–2-1-4 Typologie
a) Régulateur fixe
b) Régulateur mobile manuel
c) Régulateur à commande hydraulique automatique
CHAPITRE II – DISTRIBUTION DE L’EAU DANS LE RESEAU DE CANAUX
II -1 GENERALITES
II -2 DISTRIBUTION
II-2-1 Distribution proportionnelle
II-2-1-1 Division du débit
II-2-1-2 Ouvrages de division proportionnelle du débit
II-2-1-2-1 Partiteur
II-2-1-2-2 Typologie
a) Partiteurs proportionnels à rapport de répartition constant
11-2-2 Distribution rationnelle
II-2-2-1 Main d’eau
II-2-2-2 Principe
II-2-2-3 Division du temps
II-2-2-4 Ouvrages de dérivation
II-2-3 Distribution en fonction de la demande
CHAPITRE III – OUVRAGES DE MESURE DU DEBIT
III-1 GENERALITES
III-2 DEVERSOIRS EN1.1INCE PAROI
III-2-1 Généralité
III-2-2 Choix du types
III-2-3 Propriétés hydrauliques.
III- 2-4 Typologie
III-2-4-1 Déversoirs trapézoïdaux normalisés (Cipo-Ietti)
lIl-2-4-2 Déversoirs rectangulaires contractés nonnalisés
III-2-4-3 Déversoirs triangulaire à 90° nonnalisés
III-3 CANAUX JAUGEURS
III-3-1 Description
III-3-2 Propriétés hydrauliques
III-3-3 Conditions submergées
III-3-4 Mesure du débit
III-3-4-1 Conditions d’écoulement dénoyé
III-3-4-2 Conditions d’écoulement noyé
III-3-5 Choix des dimensions un canal Parshall
CONCLUSION GENERALE
RESUME
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