El Abboudi, Nabil
(2000).
Modélisation des écoulements en charge.
Mémoire.
Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 156 p.
Résumé
La modélisation des écoulements dans les réseaux d'égouts a pour rôle principal la
simulation du comportement hydraulique de ces systèmes. Dans notre cas, la
modélisation sert à mieux gérer les déversements en temps de pluie afin de
minimiser le volume d'eau rejeté dans les milieux naturels. Dans cette optique, un
modèle de gestion des déversements en temps de pluie a été conçu, le modèle
SWIFT. Celui-ci a été développé pour contrôler les ouvrages de régulation des
déversements des eaux usées de la Communauté Urbaine de Québec (C.U.Q).
Parmi les modules hydrauliques qui le composent, on trouve entre autres, le modèle
Muskingum et le modèle piston. Le premier est un modèle qui simule l'écoulement à
surface libre. Quant au deuxième, il n'est utilisé que pour les conduites en charge.
Par conséquent, le modèle ne tient pas compte des transitions entre les régimes
d'écoulement à surface libre et en charge.
L'objectif de ce mémoire est, premièrement, de présenter et d'expliquer les principes
hydrauliques ainsi que les algorithmes mathématiques utilisés pour construire un
modèle simple de simulation des écoulements en charge puis, deuxièmement,
d'essayer de le valider à travers un ensemble de tests, où les résultats obtenus sont
comparés à ceux du modèle SWMM. Ce modèle devrait être en mesure de simuler
les écoulements à surface libre, les écoulements en charge et la transition entre ces
deux régimes d'écoulement. Enfin, ce modèle devrait être capable d'effectuer la
simulation des écoulements dans un contexte de contrôle en temps réel.
Les résultats de ces tests montrent tout d'abord, que les cas de validation se divisent
en deux catégories. La première est constituée de cas de pentes fortes et la deuxième
de cas de pentes moyennes et faibles. Pour la première catégorie, les résultats des
deux modèles sont similaires. Donc, l'hypothèse de l'écoulement uniforme dans une
conduite semble valide dans ces cas. Pour la deuxième catégorie, on constate qu'il y
a une différence entre les résultats obtenus par le modèle développé et SWMM.
Cette différence vient du fait que le modèle considère l'écoulement uniforme et
néglige par la suite l'effet des pertes de charge. Par ailleurs, la condition limite est
considérée en amont de la conduite en aval du réseau et l'effet du refoulement n'est
pris en considération que lorsque la conduite est en charge. Pour pallier ce problème,
le nombre de Froude est utilisé pour décrire et classifier le type d'écoulement à
surface libre. Celui-ci exprime le rapport entre les forces d'inertie et celles de
gravité. Ce travaille montre donc qu'il est nécessaire pour les cas de pente faible de
tenir compte de la condition limite à l'aval du réseau.
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