Comité Français des Barrages et Réservoirs

doi_cfbr_shf_colloque2017_c01

Contrôle de l’érosion dans les bassins de réception à l’aval d‘évacuateurs de grands barrages : une méthode simplifiée de conception et ses applications


Etienne FROSSARD (TRACTEBEL Engineering)

Éditeurs :

  • Société Hydrotechnique de France - SHF - ISBN : 979-10-93567-16-7
  • Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-04-4

Colloque "Hydraulique des barrages et des digues" - 29 et 30 novembre 2017 - Chambéry, France
Année d’édition 2017

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Title : Plunge pools scour control downstream of large dams spillways : a simplified design method and its applications

Résumé
L’article présente une méthode originale de conception des ouvrages de restitution en sortie d’évacuateurs de crues, visant à contrôler les risques d’érosion à l’aval, moyennant une optimisation rationnelle de la distribution des débits évacués sur la zone d’impact. La méthode est fondée sur une schématisation simplifiée mais rationnelle des actions hydrodynamiques agressives dans les bassins de réception, comprenant l’évaluation des effets des pressions dynamiques, tant en valeurs moyennes qu’en fluctuations de pression, permettant de déterminer la profondeur d’agressivité et le secteur d’agressivité sous l’impact d’un jet tombant dans un bassin. Cette schématisation hydrodynamique rationnelle simplifiée conduit à une expression de la profondeur de la fosse d’érosion, proche de la formule classique de Veronese. L’application pratique de la méthode, à considérer comme outil de conception avant essais sur modèle physique, conduit à diviser les débits évacués en jets séparés, et à organiser ces jets pour en optimiser la distribution des actions potentiellement agressives sur la zone d’impact. L’effet érosif le plus fort venant du débit unitaire à l’impact, l’organisation optimale de l’impact des jets conduit à les distribuer longitudinalement sur la zone d’impact, par rapport à l’axe de la vallée. A titre d’illustration, l’article détaille la solution récemment conçue par cette méthode pour les ouvrages de restitution d’un évacuateur de capacité 7000 m3/s sur un projet de barrage poids de hauteur 121m, solution contrôlée sur modèle physique, puis réalisée et mise en service.

Abstract
The paper presents an original simplified rational method for spillway outlet works design, targeted at controlling scour risks downstream, through rational optimization of spilled discharges distribution over the impact area. The method is based on simplified but rational schematization of aggressive hydrodynamic actions of flow inside of a plunge pool, leading to rational assessment of dynamic pressure effects, both in average stationary effect and in pressure fluctuations, allowing to determine the aggressivity depth and sector of aggressivity under the impact area of a water jet falling into a plunge pool. This rationale hydrodynamic simplified schematization leads to an expression of scour depth, close to the classical Veronese formula. The practical applications of this method, to be considered as a practical design tool before hydraulic model testing, is then to divide the spilled discharge into various water jets or nappes, and to arrange these different nappes in order to optimize the distribution of aggressive potential actions over the impact area. The strongest erosive effect coming from unit discharge at impact, the optimal organization of water nappes impacts leads to distribute these impacts longitudinally, relatively to the valley axis. As an illustration, the paper details the solution recently designed through this method, for a large dam spillway designed for 7000 m3/s discharge on a gravity dam project 121m high, solution checked by detailed hydraulic model testing, then built and commissioned.

Citation
FROSSARD Etienne. Contrôle de l’érosion dans les bassins de réception à l’aval d‘évacuateurs de grands barrages : une méthode simplifiée de conception et ses applications. In Colloque "Hydraulique des barrage et des digues". Chambéry : CFBR-SHF - 29,30 novembre 2017. ISBN 979-10-93567-16-7 & 979-10-96371-04-4. p. 133-141. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_c01


Voir aussi : Colloque "Hydraulique des barrages et des digues"

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