Chapitre 2 : Charge hydraulique

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Livre

La charge hydraulique est une notion fondamentale pour les écoulements souterrains, en charge ou à surface libre. Dans cette présentation, l'unité de charge est le mètre, mais on peut voir la charge hydraulique comme une énergie en la multipliant par \(\rho\, g\), où \(\rho\) est la masse volumique de l'eau et \(g\) la gravité. Cette énergie est la somme d'une énergie de pression, d'une énergie potentielle de gravité et d'une énergie cinétique. Les principales approximations permettant d'utiliser cette grandeur pour divers types d'écoulements sont présentées ici. L'exemple des écoulements souterrains est abordé dans ce chapitre, le cas des écoulements en charge et à surface libre étant abordé dans les chapitres suivants.

Texte du chapitre à lire dans l'ouvrage : Hydraulique pour l'ingénieur généraliste

DéfinitionCharge hydraulique

La charge hydraulique \(H\) décroit le long de l'écoulement à cause des pertes de charge linéiques \(S_f\) :

\[{dH \over ds} = - S_f \qquad \hbox{avec} \qquad H = {P\over \rho\, g }+ Z + {V^2\over 2\, g} \]

DéfinitionCharge hydraulique des milieux poreux

La vitesse \(V\) des écoulements souterrains étant faible, on néglige l'énergie cinétique :

\[H = {P\over \rho\, g} + Z + {V^2\over 2\,g} \sim {P\over \rho\, g} + Z \]

DéfinitionCharge hydraulique des écoulements à surface libre

La charge s'exprime en fonction de la pression atmosphérique \(P_a\), de la cote \(Z_f\) du fond du canal, de la profondeur \(y\) de la lame d'eau et de la vitesse débitante \(V\) :

\[H = {P_a \over \rho\, g} + Z_f + y + \alpha\, {V^2\over 2\, g} \qquad \hbox{avec}\qquad \alpha \sim 1\]

DéfinitionLoi de Darcy

Dans les milieux poreux, la vitesse débitante du fluide \(V\) est perpendiculaire aux surfaces de constante charge et s'exprime en fonction de la charge \(H\) et de la conductivité hydraulique \(K_h\) à l'aide de la relation de pertes de charge :

\[{dH\over ds} = - {V\over K_h} \]

RemarqueDiaporama du chapitre 2

FondamentalLes vidéos du chapitre 2

Chapitre 2 : Charge hydraulique. 0-Introduction
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 1-Principe
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 2-Poreux
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 3-En charge
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 4-Surface libre
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 5-Darcy 1
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 6-Darcy 2
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 7-Voile
Chapitre 2 : Charge hydraulique. 8-Barrage poreux