CFBR

doi_cfbr_shf_colloque2017_a01

Patrick Le Delliou — 2017-12-20T10:58:02Z

Evacuateur de crues de secours du barrage de Titaaviri 2

Géraldine MILESI, Yanis OUKID (TRACTEBEL)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Emergency spillway of Titaaviri 2 dam

Résumé
Le barrage de Titaaviri 2 est un ouvrage en remblai de hauteur 27 m situé sur l'île de Tahiti en Polynésie française. Il a été mis en service en 1990 et est exploité par le Maître d'ouvrage, Marama Nui, filiale d'Electricité de Tahiti. Lors de sa conception, la crue de dimensionnement de son évacuateur latéral était de 277 m3/s. Suite à la révision des études hydrologiques et à l'évolution des critères de conception, les études de réhabilitation de 2011 ont conduit à considérer une crue de projet de 215 m3/s correspondant à une période de retour de 5 000 ans. La capacité du déversoir était donc suffisante pour évacuer cette crue, par contre les revanches par rapport aux niveaux des écoulements, que ce soit en crête du barrage ou dans le coursier de l'évacuateur étaient trop réduites. La modélisation hydraulique 2D a en effet montré des surhauteurs importantes au niveau du bajoyer rive droite en raison d'une dissymétrie du coursier. Par ailleurs, se posait la problématique du risque d'éboulement de la falaise à laquelle l'évacuateur est accolé en rive gauche, des éboulements ayant déjà eu lieu proche du barrage en aval et des blocs de pierres tombant régulièrement dans l'évacuateur. Pour se prémunir contre un tel risque et améliorer la sécurité de l'ouvrage existant, il a ainsi été décidé de mettre en place un parapet en crête du barrage et de réaliser un évacuateur de secours sur son parement aval ainsi qu'une zone tampon entre les 2 évacuateurs. Cette zone permet de récupérer les éventuels déversés de l'évacuateur principal et d'absorber tout ou partie d'un éventuel éboulement.

Abstract
Titaaviri 2 is a 27 m high earthfill hydroelectric dam, located in the island of Tahiti, French Polynesia. It was put into service in 1990 and is exploited by the owner, Marama Nui, subsidiary of Electricity of Tahiti. Its spillway was initially design for a 277 m3/s flood. Thereafter, the revision of the hydrological studies and the evolution of the design criteria, led to consider a peak design flood of 215 m3/s, corresponding to a 5 000 year flood. The capacity of the spillway was thus sufficient to evacuate the design flood, but the freeboards with regard to the sidewalls of the spillway channel and the crest of the dam were insufficient. Indeed, the 2D hydraulic modeling showed an important increased of the water surface level on the right sidewalls, due to asymmetrical hydraulic conditions in the channel. Besides, there is a risk of rockslide from the cliff located on the left abutment of the spillway, a major rockslide having already occurred downstream of the dam and some rocks falling regularly in the channel spillway. As a result, it was decided to heighten the crest of the dam, to build an emergency spillway on the downstream face of the dam as well as a buffer zone between the two spillways. This zone allows to collect the potential overflowing of the main spillway and to absorb all or part of a potential rockslide. The emergency spillway was designed so that over the period of restoration of the main spillway further to a collapse (1 year), the probability of occurrence of the design flood of the emergency spillway is of the same order as that of the 5 000 year flood over the period of dam operation (50 years). It allows evacuating a 100 year flood in the case of a total obstruction of the main spillway. In normal condition, it starts flowing only from the 100 year flood. It is constituted by 10 independent steps, 25 m wide and 3 m high. The rehabilitation works were carried out from 2013 till 2016.

Citation
MILESI Géraldine, OUKID Yanis. Evacuateur de crues de secours du barrage de Titaaviri 2. 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. 3-15. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_a01

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:50:24Z

Hydraulique des barrages et des digues

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

Téléchargement : Actes du colloque

Thèmes du colloque

Conception des évacuateurs de crues et sollicitations
Modélisation hydraulique
Erosion et affouillement
Bilans, retours d'expérience et perspectives
Comportement des barrages et des digues

Citation
Comité Français des Barrages et Réservoirs & Société Hydrotechnique de France. Colloque "Hydraulique des barrages et des digues". Chambéry : CFBR-SHF, 29 et 30 novembre 2017. ISBN 979-10-93567-16-7 & 979-10-96371-04-4.
doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_a02

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:50:10Z

Études de recalibrage de l'évacuateur de crues du barrage de la Grande Rhue et conception originale d'un ouvrage autonome

Yann FOURNIE (SHEM)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Rehabilitation studies of the Grande Rhue complex dam spillway - Uncommon design of an automatic gated system

Résumé
L'article détaille les études hydrauliques et techniques menées pour le recalibrage de l'évacuateur de crues du barrage de la Grande Rhue. Les équipements existants à rénover, la configuration du site avec ses spécificités hydrauliques et les critères de projet sont présentés. L'objectif est d'augmenter de 45% la débitance de l'ouvrage, en conservant un fonctionnement autonome (manœuvre sans source externe d'énergie) et automatique (sans besoin d'actionnement humain) pour le futur aménagement. Les différentes solutions de réhabilitation étudiées sont évoquées : ajout de passes supplémentaires, remplacement par un seuil passif de type « touches de piano » (PKweir) ou labyrinthe, optimisation hydraulique du seuil avec reconstruction des ouvrages existants. Pour chaque variante analysée, les principaux critères de conception ainsi que les études hydrauliques réalisées, les difficultés rencontrées et les conclusions obtenues sont présentés. L'article montre l'intérêt de combiner les modélisations numériques avec les tests sur modèle physique pour étudier des écoulements hydrauliques complexes, optimiser et valider les solutions envisagées. Plusieurs équipements particuliers à fonctionnement autonome sont présentés : clapet avec balancier et contrepoids, vannes segment manœuvrées avec contrepoids et flotteurs. L'article expose les spécificités, les avantages et inconvénients de ce type de réhabilitation inhabituelle. Les hypothèses et paramètres structurants pour la conception du système de manœuvre autonome sont décrits, ainsi que les multiples optimisations réalisées sur les équipements pour en améliorer la fiabilité. L'article évoque finalement les principales contraintes de chantier pour la construction d'un ouvrage vanné, ainsi que les points d'attention à anticiper lors des études.

Abstract
The paper details hydraulic and technical studies carried out for the rehabilitation of the Grande Rhue dam spillway. Existing equipment to be replaced, site configuration with its hydraulic specificities, and project's criteria are presented. The main purpose of the project is a 45% increase of the spillway discharge capacity, while keeping the same principle of automatic control system (no outside power source and without need of human action) for the planned new spillway. The multiple rehabilitation solutions studied are described : addition of new gated bays on the bank, replacement of the spillway with PK weir or labyrinth type weir, creation of an ogee crested weir with optimization of existing hydro mechanical equipment and civil engineering structures. For each alternative analyzed, the main design criteria as well as hydraulic studies completed, difficulties uncounted and obtained conclusions are exposed. The paper describes the employed methodology to carry out studies with regard to the numerous project's criteria and hydraulic phenomena. It shows the interest in combining numerical modelings with tests on physical model in order to study complex hydraulic flows, optimize and validate options. Two designs with automatic regulating system are presented : flap gate with balancer arms and counterbalance weight, radial gates operated with counterbalance weights and displacers. The paper presents specificities, major design parameters, advantages and inconveniences of these types of uncommon rehabilitation. Multiple optimizations achieved to increase the robustness of automatic radial gates are described. Finally, the paper mentions main constraints for gated works construction, as well as focal points to anticipate during studies.

Citation
FOURNIE Yann. Études de recalibrage de l'évacuateur de crues du barrage de la Grande Rhue et conception originale d'un ouvrage autonome. 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.16-29. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_a02

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_a03

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:49:54Z

Influence de la géométrie du quadrant amont et comportement hydraulique sous forte charge des seuils profilés standard

Sébastien ERPICUM, Michel PIROTTON (Université de Liège-ArGEnCo-HECE), Benoît BLANCHER, Julien VERMEULEN (EDF-CIH)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Effect of the geometry of the upstream quadrant and hydraulic behavior under high head of the ogee-crested weir

Résumé
Afin d'étudier l'évolution du comportement hydraulique des seuils standard pour des charges supérieures à la charge de dimensionnement, plusieurs profils ont été testés sur une plateforme d'essais spécifiquement dimensionnée et instrumentée. Ces profils ont été définis en regard des profils réels des seuils des barrages exploités par EDF et de la géométrie de la littérature la plus utilisée en pratique. Les essais expérimentaux ont été complétés par des modélisations numériques qui ont fourni des résultats généralement semblables. L'analyse permet de démontrer que le coefficient de débit augmente avec la charge jusque pour des rapports de charge de l'ordre de 5.5. Cette évolution peut être valablement approximée par les relations en puissance de la littérature. Pour des rapports de charge supérieurs à 5.5, le coefficient de débit subit une diminution brutale en passant d'une valeur de l'ordre de 0.6 à une valeur de l'ordre de 0.55 matérialisée au sein de l'écoulement par l'apparition d'une zone de faible vitesse à proximité du radier du seuil (la lame décroche du seuil). L'analyse permet également de démontrer une nette diminution du coefficient de débit lorsque le quadrant amont du seuil présente une charge de dimensionnement apparente supérieure à deux fois celle du quadrant aval (diminution de l'ordre de 10%). En revanche, aucun effet n'est perceptible sur l'évolution du coefficient de débit lorsque le quadrant amont présente une charge de dimensionnement apparente inférieure à celle du quadrant aval.

Abstract
In order to study the variation of the hydraulic characteristics of ogee-crested weirs for upstream heads higher than the design head, several profiles have been tested on an experimental facility specifically designed and instrumented. These profiles have been defined regarding the real profiles of spillways of dams operated by EDF as well as the most used geometry of the literature. The experimental tests have been supplemented by numerical modeling, whose results were found to be very similar. The analysis shows that the discharge coefficient increases with the upstream head until head ratios around 5.5. This evolution follows very well the power equations from the literature. For higher head ratios, the discharge coefficient abruptly decreases from a value around 0.6 to a value around 0.55. This decrease corresponds to the apparition between the main flow and the weir of a low velocity area (the lower nappe does no more correspond to the weir profile). The analysis also shows a significant reduction of the discharge coefficient (around 10%) if the upstream quadrant design head is higher than 2 times the design head of the downstream quadrant. On the contrary, no modification of the discharge coefficient is measured if the upstream quadrant design head is smaller than the downstream quadrant one.

Citation
ERPICUM Sébastien, PIROTTON Michel, BLANCHER Benoît, VERMEULEN Julien. Influence de la géométrie du quadrant amont et comportement hydraulique sous forte charge des seuils profilés standard. 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 30-41. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_a03

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_a04

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:49:41Z

Entrapment of drift wood at ogee-crested spillways with piers : Influence of woody debris characteristics on blocking probabilities.

Paloma FURLAN, Michael PFISTER, Anton J. Schleiss (Laboratory of Hydraulic Constructions - LCH), École Polytechnique Fédérale de Lausanne), Jorge MATOS ( Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Titre : Entrainement de bois flottant dans un déversoir à crête standard avec piliers :Influence des caractéristiques de bois flottant en probabilités de blocage

Résumé
Les déversoirs sont des structures de sécurité des barrages pour permettre le passage des crues. Ils déversent de l'eau pour éviter le débordement et ses éventuels dommages structuraux au niveau du barrage et de l'environnement en aval. Néanmoins, il peut être dangereux de supposer qu'une inondation ne porte que de l'eau claire. Les grands bois flottants (LWD en anglais) sont souvent transportés par les rivières vers des réservoirs pendant des événements de fortes précipitations. Le comportement du bois flottant dans les déversoirs est encore un sujet inconnu. L'accumulation et le blocage du bois flottant dans les déversoirs est un problème important car il peut changer la charge sur structure et aussi le fonctionnement du déversoir en réduisant sa capacité de décharge et en augmentant le niveau de l'eau dans le réservoir. Une fois ce point atteint, des nouvelles conditions sont développées en amont du réservoir comme l'augmentation de la charge ou l'élargissement des zones inondées. La littérature fournit principalement des connaissances sur l'effet du bois flottant pour les ponts sur des rivières avec des vitesses d'écoulement relativement élevées. Cependant, les effets et les conséquences dans les conditions d'écoulement des réservoirs sont pratiquement inconnus. La connaissance des processus de blocage du bois flottant dans un déversoir peut être vitale en ce qui concerne l'évaluation de la sécurité d'un barrage. Le présent document résume une série d'expériences de laboratoire où des différentes caractéristiques du bois flottant ont été liées à des probabilités de blocage dans un déversoir de crête standard équipé avec piliers.

Abstract
Spillways are safety elements of dams that allow to release floods. They spill water to avoid overtopping with its potential structural damages at the dam and the downstream environment. Nevertheless it may be unsafe to assume that a flood only carries clear water. Large woody debris (LWD) are often transported by rivers into reservoirs during heavy rainfall events. There is still a lack of knowledge regarding the behaviour of LWD at spillway inlets. The accumulation and blockage of LWD at spillway inlets is a significant problem as it can change the load on the structure and also the functioning of the spillway by reducing the discharge capacity and increasing the reservoir water level. Once this point is reached, new conditions upstream are developed for the reservoir as head increase or enlargement of inundated areas. Literature provides mainly knowledge on the effect of LWD at bridges in rivers with relatively high flow velocities. However, information of the effects and consequences for reservoir approach flow conditions is generally unknown. Knowledge of the LWD blockage processes at a reservoir spillway may be vital regarding the safety evaluation of a dam. The present paper summarizes a series of laboratory experiments, where different LWD characteristics were related to blocking probabilities at an ogee-crest spillway equipped with piers.
Citation
FURLAN Paloma, PFISTER Michael, MATOS Jorge, SCHLEISS Anton J. Entrapment of drift wood at ogee-crested spillways with piers : Influence of woody debris characteristics on blocking probabilities. 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 42-51. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_a04

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_a05

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:49:22Z

Gestion durable de la forêt alluviale ligérienne pour limiter l'aléa de rupture de digue

Stéphane Braud, Sébastien Patouillard, Jean Maurin (DREAL Centre-Val de Loire)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Sustainable management of the river Loire alluvial forest to limit the levee breach hazard

Résumé
L'incision du lit de la Loire Moyenne a provoqué une exondation plus fréquente et plus longue des bancs et chenaux secondaires, ce qui a permis à la forêt alluviale de s'y développer. En 15 ans, sur certains sites, la forêt a colonisé le lit moyen sur plus d'une centaine de mètres de large, ce qui peut correspondre à des réductions de 50% de la largeur initiale. À Sully-sur-Loire, une modélisation hydraulique a montré que, si la forêt alluviale colonisait plus de 45% de la largeur d'écoulement, la rehausse du niveau d'eau pour une crue vicennale pouvait atteindre environ 40 cm au droit de la zone végétalisée. En augmentant le niveau d'eau pour un même débit, cette évolution peut, par conséquent, conduire à augmenter l'aléa de rupture de digue. Le défi consistait donc à définir un objectif de gestion de la forêt alluviale permettant de limiter l'aléa de rupture de digue tout en accompagnant la dynamique fluviale de la Loire et en respectant les engagements internationaux liés à la préservation du patrimoine naturel. Ainsi, la démarche retenue repose sur une estimation de l'augmentation de l'aléa de rupture de digue liée au développement de la forêt alluviale, permettant d'intervenir de façon ciblée, au droit des zones à enjeux.

Abstract
The severe incision of the main branch of the Loire Moyenne river led to a decrease in frequency and flood duration of side channels and alluvial bars. Thus, the alluvial forest was able to develop in these areas. In some places, the forest has colonized the riverbed on more than one hundred meters wide in 15 years, corresponding toareductionof50%oftheinitialwidth. A hydraulic model showed that, if the alluvial forest would colonize more than 45% of the riverbed, the water level during a flood could increase by more than 40cm. This evolution could heighten the levee breach hasard. The challenge was therefore to define a management strategy for alluvial forests that would limit the levee breach hasard whilst accompanying the Loire river dynamics and respecting the international commitments linked to the preservation of the environment. So, the approach adopted allows programming of management actions in a targeted way for zones with stakes.

Citation
BRAUD Stéphane, PATOUILLARD Sébastien, MAURIN Jean. Gestion durable de la forêt alluviale ligérienne pour limiter l'aléa de rupture de digue. 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 50-62. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_a05

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_b01

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:49:11Z

Modélisation tridimensionnelle de l'évacuateur de crue du barrage de la Verne

Julien SCHAGUENE, Olivier BERTRAND, Pierre-Etienne LOISEL, Caroline GIRARD (ARTELIA Eau et Environnement)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : 3D numerical modeling of Verne dam's spillway

Résumé
La modélisation numérique des écoulements hydrauliques complexes bénéficie des nouveaux moyens de calcul et devient un outil chaque jour plus performant, permettant d'appréhender des phénomènes avec une précision et une fiabilité croissante. Elle devient par conséquent une alternative crédible à la modélisation par modèle réduit. Construit en 1991, le barrage de la Verne est un ouvrage zoné en terre, à noyau central étanche en matériau argileux avec recharges en enrochements. Alimenté par la Verne, sa retenue à la hauteur normale a un volume de huit millions de mètres cubes. En rive gauche du barrage, l'évacuateur de crue est formé d'un seuil à surface libre de profil Creager, à entonnement latéral, et d'un coursier d'évacuation en partie couvert, se terminant par une cuillère de dissipation. L'exploitant du barrage souhaite répondre à la question de définition de la crue de sureté ; confirmer la courbe de débit déversé en fonction du niveau de la retenue ; confirmer que la hauteur des bajoyers du coursier est suffisante pour contenir la crue extrême et s'interroge sur la trajectoire de la gerbe en sortie de cuillère. Sur la base d'un modèle numérique tridimensionnel, ARTELIA a mené une étude de définition des capacités hydrauliques de l'évacuateur de crue. Le modèle représente fidèlement l'ouvrage et résout à la fois les phases « eau » et « air » avec la possibilité d'un passage en charge au niveau de la partie couverte du coursier. La validité des résultats obtenus par modélisation s'appuie sur des études précédentes, et en particulier sur la modélisation physique réalisée lors de la conception du barrage.

Abstract
Numerical modeling of complex hydraulic flow takes advantage of the new computing power and becomes more and more efficient every day, allowing understanding phenomena with increasing accuracy and reliability. It therefore becomes a credible alternative to scale modeling. Built in 1991, the Verne dam is a zoned earthfill structure with clay core and rockfill facing. Its reservoir, filled by the river Verne, at the normal height, has a capacity of eight million cubic meters. On the left bank of the dam, the spillway consists of a side channel weir with a Creager profile, and a partially covered spillway chute, terminated by a flip bucket. The operator of the dam expressed the need to assess the safety flood discharge ; to confirm the spillway stage-discharge curve ; to confirm that the height of the sidewalls is sufficient to contain the extreme flood ; and wonders about the direction taken by the water jet downstream of the flip bucket. Using a three-dimensional numerical model, ARTELIA carried out a study to define the hydraulic capacities of the structure. The model faithfully represents the structure and solves both the water and air phases with the possibility of a pressure flow in the covered part of the spillway chute. The validity of the results obtained by numerical modeling is based on previous studies, and particularly with scale modeling that was carried out during the dam design phase.

Citation
SCHAGUENE Julien, BERTRAND Olivier, LOISEL Pierre-Etienne, GIRARD Caroline. Modélisation tridimensionnelle de l'évacuateur de crue du barrage de la Verne. 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 65-75. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_b01

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_b02

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:48:59Z

Apports et enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques

Christophe DAUX ,Vincent LIBAUD, Yanis OUKID (TRACTEBEL Enginnering)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Practical capacities and challenges of 3D CFD modeling in design and rehabilitation of hydraulic structures

Résumé
Jusqu'à ces dernières années, les études détaillées des ouvrages hydrauliques ont été réalisées presque systématiquement par le biais de modèles physiques. Les modèles physiques sont en général coûteux et chronophages, et ne peuvent représenter que les phénomènes hydrauliques dépendants de la loi de similitude pour laquelle le modèle a été défini. De nos jours, la modélisation numérique 3D peut compenser ces points faibles et fournir un outil flexible et puissant pour accompagner et compléter la modélisation physique, ou même la remplacer dans certains cas. Cet article décrit les enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques. Il présente, dans un premier temps, comment la modélisation numérique 3D a d'abord été validée sur une large gamme de phénomènes hydrauliques, puis comment elle est exploitée par Tractebel sur plusieurs grands projets, pour analyser et optimiser la conception ou l'exploitation des structures hydrauliques en appui des méthodes analytiques et modèles physiques. Des exemples d'applications complémentaires sont présentés tels que la modélisation de grands évacuateurs de crues, un canal d'amenée, une prise d'eau usinière, ou encore les phénomènes d'entrainement d'air et de dissipation d'énergie dans un ressaut hydraulique ou dans une fosse d'érosion. Les possibilités et les limites de la modélisation 3D sur ces divers sujets sont discutées. Des méthodes de modélisation simplifiées ont été développées pour répondre à des questions spécifiques de manière optimisée. Les procédures élaborées pour chaque cas particulier sont décrites de manière à fournir des processus indicatifs pour le déploiement de la modélisation hydraulique 3D dans des projets d'ingénierie, et ainsi y apporter une valeur ajoutée. En se basant sur l'expérience de Tractebel, les défis qui restent à surmonter sont discutés, avec un accent mis sur la modélisation de l'entraînement d'air.

Abstract
Until recent years, detailed studies of hydraulic structures were made almost systematically by hydraulic physical models offering great capabilities to understand the hydraulic behaviour of the studied flows. On the other hand, physical models are in general rather expensive and time consuming, and can only represent some hydraulic phenomenon of interest. This depending on the similarity law for which they have been calibrated. Nowadays, given the increasing computational capabilities and further development of user-friendly interfaces, 3D CFD modelling can balance these issues and provide a flexible and powerful tool to support physical modelling, or even replace it in certain cases. The numerical modelling of complex hydraulic flows is becoming more and more efficient and cost effective, providing a powerful tool for hydraulic analysis, from preliminary to detailed studies. This article describes how the 3D CFD tool has been first validated on a large range of hydraulic phenomena, then how it is exploited by Tractebel on several large projects to analyse and optimize the design or operation of hydraulic structures. Several way to exploit 3D CFD models are developed, either at early stages of the design process, ahead or together with a physical model in order to optimize it exploitation. Application examples are presented, among which the modelling of large gated overflow and orifice spillways, headrace channel, powerhouse intake, air entrainment modelling for energy dissipation in a hydraulic jump or in a plunge pool… Possibilities and limitations of the 3D CFD tool on these various topics is discussed. Simplified modelling methods have been developed to address specific issues, in an optimized way. The procedures developed for each particular case is described so as to provide indicative frameworks for deploying 3D CFD tools in engineering projects, and provide added value. Based on Tractebel experience, the challenges that have still to be overcome are discussed, with an emphasis put on the modelling of air entrainment.

Citation
DAUX Christophe, LIBAUD Vincent, OUKID Yanis. Apports et enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques. 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 76-90. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_b02

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_b03

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:48:44Z

Qualification avec validation sur modèle physique d'un code numérique 3D (FLOW3D) en hydraulique des barrages

Grégory GUYOT, Julien VERMEULEN (EDF-CIH)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Assessment of a 3D hydrodynamic numerical code applied to hydraulic structure

Résumé
Jusqu'à présent, la représentation des phénomènes hydrodynamiques ou des écoulements dans des géométries complexes nécessitait la réalisation de modèles réduits hydrauliques. Depuis une vingtaine d'années, l'approche par le calcul numérique tridimensionnel des écoulements s'est développée. Néanmoins, la question de la validité des résultats fournis par les logiciels de CFD reste posée. Dans ce contexte, Le Centre d'Ingénierie Hydraulique d'EDF (EDF-CIH) utilise depuis une dizaine d'années le code volumes finis : Flow3D®. Le but est d'exploiter ce code comme un outil d'ingénierie à part entière. A ce titre, EDF-CIH s'est imposé de qualifier ce code pour les différents domaines d'applications avant de l'utiliser pour ses projets.

Abstract
Until now the fine representation of the complex hydraulic phenomena have been related mainly to physical modeling for industrial purposes. EDF has been testing the 3D CFD code “Flow 3D©” for free-surface flow simulation for ten years. Flow 3D is a commercial CFD Code using volume of fluid (VOF) method with a rectangular mesh. In this study it is assumed that flow is liquid water with an interface simulated by the VOF method. The main difficulty of using VOF methods to capture the water levels is the relevance and the stability of their numerical results. In the field of 3D free surface hydraulic, it has been decided by EDF to test how reliable Flow3D is.

Citation
GUYOT Grégory, VERMEULEN Julien. Qualification avec validation sur modèle physique d'un code numérique3D (FLOW3D) en hydraulique des barrages. 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 91-102. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_b03

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.

doi_cfbr_shf_colloque2017_b04

Patrick Le Delliou — 2017-12-13T09:48:32Z

Outil d'estimation de la distribution complète des cotes de retenue atteintes en crue pour un barrage capacitif

Christian LASSUS, Julien VERMEULEN, Thomas VIARD (EDF-CIH), Emmanuel PAQUET, Nicolas ROUILLON (EDF-DTG)

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

Téléchargement : Actes du colloque

Title : Software probabilizing water levels in dam-reservoirs during floods

Résumé
Aujourd'hui, EDF-DTG génère à l'aide de la méthode SCHADEX des centaines de milliers de crues synthétiques de toutes intensités avec des dynamiques très variées. Cet article détaille l'ensemble du travail réalisé par EDF-CIH pour le développement d'un outil performant, dédié au traitement de ces scénarios hydrologiques. Cet outil, nommé MELχOR, est capable de simuler le passage de 200 000 hydrogrammes dans un barrage capacitif en 2 à 3 heures de calcul. La sûreté de l'ouvrage vis-à-vis du risque de crue est finalement étudiée de manière plus robuste par le biais de la distribution de la cote maximale atteinte lors de ces crues.

Abstract
Nowadays,EDF-DTG generates, using the SCHADEX method, hundreds of thousands of synthetic floods having a wide range of intensities and dynamics. This paper details all the work carried out by EDF-CIH for the development of an efficient tool allowing to process all these hydrological scenarios. This software, called MELχOR, can simulate the transit of 200,000 hydrographs through a dam-reservoir within 2 to 3 hours of computing. The safety of the dam toward flood risk is finally assessed in a more robust way thanks to the distribution of maximum water level reached during these floods.

Citation
LASSUS Christian, VERMEULEN Julien, VIARD Thomas, PAQUET Emmanuel, ROUILLON Nicolas. Outil d'estimation de la distribution complète des cotes de retenue atteintes en crue pour un barrage capacitif. 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. 103-114. doi : 10.24346/cfbr_shf_colloque2017_b04

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

Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale – Pas de Modification 3.0 France.