[PDF] Hydrodynamique des digues et barrages en terre. Exposé d

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LAHOUILLEBLANCHE/N05/6-1973

Hydrodynamique

desdiguesetbarragesenterre.

Exposéd'introduction

pal'C.Thirriot

LM.F.,Toulouse

Introduction

Diguesetbarragesenterre sontpreuvesdecoopération

Alliancevoulue

parl'homme,ellepeutaveclesdigues, desfleuvesetrivières encrueoubienaveclesbarrages pleins lementmaisdemanièredésordonnée parlanature.Ilpleut lorsqu'on d'eauoù,souslavoilequiclaquedans levent,iloubliera lecloaquequisomnoledanssaville,

àl'étiagedansla

torpeurdel'été.

àtoutescestâches.

pyramidale, ilestlegardiend'unebienplusgrandemasse d'eau.Souslecoupd'unebourradesismique, ilestàpeine parcourud'unfrisson.Mais ilfautprotégersapeaudes lapementslancinantsdel'eauénervée parEole.Oubien encore 401
demarne.

àleurs

fragiLes. ouvragesenterre.

Etl'ingénieurcontemporainestenpasse

derivaliseraveclesPharaons danslacourseauxdimen sions.Danslaplanche l,nousdonnonsquelquesexemples debarragesrécents ouencoursdeconstruction.Etpour mieuxillustrerlesproblèmesnés d.erecordsdedimensions, nousprésentonssurlaplanche

2,leschémasimplifiédu

barragedeNourekqui,

ànotreconnaissance,avecses

catégories. deretenueoudeprotectionsont d'unepartl'évaluation ousousl'ouvrage, etd'autre desparements ousouslabase,intervenantdansdesques desoulèvement

Commelaloid'écoulementde

Darcyconduitenrégime

permanent defiltration nepas tionsauxfrontières, ilapuêtreproposédessolutions de

calculnumérique(tellecelleauxélémentsfinis),l'onputArticle published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1973024

1/Quelquesexemplesdebarragesetterre.

5 4 3

2/BarragedeNourek(Tadjikistan-UR.S.S.).

Volumeremblois56Mm

3 (Volumeargile7,7Mm 3) 4 6 402

C.THIRRIOT

14barragesaccidentés

par glissementdetalus a 20 u "cr a -5 '"c a -0 15 a .0 '"-0 .0 E 0 z

Typesd'écoulementsuivantledomaine.

Classement

desproblèmeshydrodynamiques jourd'huiencore, 25
nomique.

Cependant,

dethéoriciensdela mécaniquedesfluides, iln'aqu'uneminceimportance devantlesproblèmes demécaniquedessols,géniecivilet ouvrages.

Ceciexplique

lamodestiedupointdevuedel'hydrau quisuit.

Actuellement,raressontlesouvrages

degrandesdimen En

D'aprèsSherard

etLonde,lesrisquesdedéfaillancesaug mentent siladimensionmoyennedesgrainsdiminuepour atteindrelacertitudederupture pourdesmassifshomo gènesconstituésuniquementd'argile (fig.3).Aussi,àla ont-ilsadoptélaformule d'unnoyauargileuxétanche flanquédechaquecôté dezonederecharge,mélangede cile constituédematériaux

élevé.

Après

cesremarques préliminaires,onpeutdistinguer d'unemanièreschématique etarbitraire,troiscirconstances del'ouvrageetdu terrain defondation(fig.4).

31D'aprèsSherardetP.Londe.

fuite, imperméable,cequiramèneensomme

àl'étudeducas

filtrant mentaval, parrabattementdelasurfacelibre.Nous d'écoulement.

PERJ'vfÉABLE.

Serre-Pançon

Mattmark

Digues

duDanube

Mattmark,Nourek)correspond

àunlitalluvionnairetrès

profond. 41
403
silicatealuminate (fig.5).Ilfaudraitencoreajouterles coulisorganiquesplusrécents.

Comptetenu

deladispersionetdesdéfautsd'homo 10- 6 mis. coulisdans lementdiphasiquedefluidesnonnewtoniens enmilieu lebarrage. (inférieureà20 m)àcausedurefusàl'enfoncement.Pour plusoumoinsparfait. paruneparoimoulée

àSerre-Ponçon.

àMattmark.

àAssouan.100m

150m
225m

PEUCONTRASTéES(fig.4.3).

d'oùseraient extraitslesmatériauxconstituant lebarrage.Maiselleest plusplausible pourunediguedeprotectionquinejoue parla nappealluviale, onpeutadmettrependantunecourtedurée unécoulem.entdans leremblaiàconditionqueledébit defuitenesoitpastroggrand, necréepasdesubmersion Un l'hypothèse couches.

Ajouter

problèmehydrodynamique déjàrencontréavecledeuxième typedesituation(fig.4.2) d'unouvragehomogène.Bien sûr,pourutilisercetteanalogie, ilfautadmettrequedans

Sinousadmettons

cettehypothèsecommepremière (fig.6).

Ily aquelquesannées,nousavonsétudiéuntel

problème encollaborationavecM.PierreGuevel,pro b,

Perméabilitérésultante

"'IO-6m/5 6/

5/Compositiondescoulisd'injection.

Planz

Ëcoulementuniforme

7/ 404
>J; 'fî 1J:, g' F" D"

C.THIRRlüT

!:lH/2A

1,0-----..

0,7510,5

C q =0,2• 0,3 0 0,5+ 0,9, '+".:::'01 '±-"'-"r1 ['e/e* i::;..., 0,25 0,5

8/°

gonaledeslignespotentielles etdeslignesdecourant,le coefficient dedébitC q =(\)il-\)i2)/CPt-CP2)estconservé.

Silecalculanalytiqueainsi

menépermetd'obtenirune exemple décrire singularitételqu'unangle. dispositifd'étanchéité

EID=e.Celui-cipeutd'ailleurs

être

tatsafférentsauxcasasymptotiquesde lapalplanche (P autourd'ungrapheunique: X/L 1,0 Cas A 1 HOm=2

0,60,80,40,2

0,8+l\-H-+--',---f\'

9/Variationdel'amplitudeextrême.

sionsP cementetéconomiquedevolume.

Ecoulementspermanentsoutransitoires.

filtration 8 10- 6 10- 8

à10-

6 m/jour).Comparativement,dansleszonesde recharge, dans l'ouvragedeNourek,pourlesflancselleestde cules tions unnouveaurégimed'équilibre.

Aussi,

filtration nonpermanents. difficilesà 405

Niveauhaut

méthodesanalogiques,Parmicelles-ci, lesanalogiesélec de présentée parG.Schneebelien1955surlemodèle hydrauliquedubarragede

Serr.e-Ponçonconstruitpour

l'estimationdudébitdefuite clanslesalluvionssousla coupure. le delasurfacelibreet instant.Ainsi, denombreusesreprises,utilisécette techniqued'analogie

Hele-Shawetnousdonnonssurlesplanches10et

Il graphiques.

Influencedelacapillarité.

15,5 23
".~g 62,5
75
~~~~~::::::::=:=====i.'37,5-'175 _325 650

Niveaubas975-1050

dansleréservoir. filtration, onpeutobtenirquelquesrenseignementssigni ficatifs.

Zdelasurface

libre

àl'intérieurdumassifest:

o.oZoZ oXKZoX=Pat linéaire.

EncollaborationavecJ.P.Villeneuve,nousavons,ily a

Z

Dupuitenrégimepermanent.)

A l'évolutiondesamplitudes delafluctuationdeniveauen fonctionde ladistanceàlafaceamontdumassif. peutintroduireleconceptdedistance depénétration tionT. annuelledeniveau delaretenueconduitdanslenoyauà lementcommepermanentdanslenoyau.Mais, parcontre, la

200menviron.

Alavidange,

dufaitdelafortecourburedelasurface libre, pour plusà quelasurfacelibreétaitconfondueavec lasurfaceà cheetnetteentrelazone clumassifporeuxremplied'eau etla capillairesontdanslesmilieuxporeux

àfinegranulométrie,

débit

Toujoursàpropos

del'étudedeSerre-Ponçon,G.Schnee beli,àlasuitedespremiersessais surmodèleréduitqui paranalogieélec trique

A.Russo

Spenaetrapportéesdans

l'Energiaelettricaen1954.De soncôté,àl'Institut deMécaniqueclesFluides,G.Matta de6 %dudébitpareffetcapillaire.

Maisjusque-là,

onsupposaitencorequ'ilexistaitune séparation secomplique leniveaudans mentmodifiée. théorique.Cependanttoutrécemment

R.AllanFreezedu

centrederechercheIBMà

NewYork,publiaitdes

fluence ment

àtroisdimensions,maisfait interveniraussides

406

C.THIRRIOT

avantd'entreprendre untelcalculcoûteuxetdélicat,de comparerlebénéficesur lajustessedelasimulationetle coûtdelamiseenoeuvred'untelprogramme. Dans dudébitdanslazone nonsaturée,nous avonspournotre

SchwarzCristoffellecassimplifié

àl'extrêmededigueà

hauteurquotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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