Topic outline

  • Description du cours

    Collapse all Expand all

    image du cours

    Module : Les écoulements à surface libre

    Niveau : 1ère année master Ressources Hydrauliques

    Unité : UE Fondamentale : UEF 1.1.2

    Crédits : 4

    Coefficients : 2

    Semestre : 1

    Volume horaire global : 45h00

    Mode d’évaluation : 40% Contrôle Continu+ 60% Examen

    Volume horaire hebdomadaire : 1h30 cours + 1h30 TD

    Présentation du cours :

    L’hydraulique à surface libre est une branche de l'hydraulique et de la mécanique des fluides qui s’intéresse aux écoulements de liquides dans un canal avec une surface libre. La compréhension des écoulements à surface libre et de leurs interactions avec l'environnement est d'un intérêt essentiel pour garantir une gestion responsable et concevoir des aménagements qui tiennent profit des rivières tout en préservant l'environnement des impacts négatifs.

    Ce cours est articulé en six chapitres.  Au fil des séquences, notions théoriques s’alterneront avec des exercices. Afin de consolider les connaissances, les étudiants seront encouragés à répondre aux différents questionnaires et tests.

  • Fiche de contact


    Contatct

    Enseignants : Atallah M’hamed et Djellouli Fayçal

    Département : Génie civil et hydraulique

    Institut : Technologie

    Centre universitaire Nour Bachir d'EL-Bayadh

    Email : mhamed.atallah.dz@gmail.com ; fdjellouli@yahoo.com

    Lieu de contact : salle des enseignants




  • Carte conceptuelle


  • Objectifs du cours

    Objectifs

    A l'issue du cours d'écoulement à surface libre, l'étudiant sera capable de :

    1. Connaitre les écoulements à surface libre et les équations qui les régissent.
    2. Comprendre les problèmes typiques des écoulements permanents, uniformes et variés.
    3. Appliquer les équations gouvernantes pour calculer la surface d’eau et dessiner les courbes de remous
    4. Examiner l’influence de quelques singularités sur l’écoulement (changement de pente, de radier, de section)
    5. Choisir entre les différentes méthodes de jaugeage des écoulements à surface libre

  • Pré-recquis

    Pré-recquis

    Des connaissances préalables sont nécessaires que l'étudiant doit connaitre en vue de suivie efficace de ce cours 

    1. Bases en mathématique
    2. Notions en MDF


    • quiz icon
      Quiz
      Prétest Quiz

      Les tests suivants permettent à l'apprenant de tester ses connaissances acquises préalablement.

  • Table des matières

    Chapitre  1 : Rappel de quelques notions d’hydraulique général

    Chapitre 2 : Régime uniforme

    Chapitre 3 : Régime permanent varie

    Chapitre 4 : Mouvement graduellement varie

    Chapitre 5 : Mouvement brusquement varie (le ressaut hydraulique)

    Chapitre 6 : Application à l’étude d’autres régimes variés

    Examens finaux avec corrections

  • Chapitre 1 : Rappel de quelques notions d’hydraulique général

    pg_ch1

    Dans ce chapitre, un rappel sur les notions d'hydraulique générale appliquées aux écoulements à surface libre sera effectué. Nous commençons ce chapitre par une description des paramètres hydrauliques de la section transversale des canaux. On présente ensuite les différents types et régimes d'écoulements. L'équation de l'énergie sera également présentée.

    Les objectifs de ce chapitre sont :

    1. Connaître les propriétés géométriques et hydrauliques d'un écoulement à surface libre ;
    2. Classifier un écoulement selon son régime et la variation des propriétés géométriques et hydrauliques ;
    3. Utiliser l'équation de l'énergie.

  • Chapitre 2 : Régime uniforme

    pg_ch2

    Dans ce chapitre, on présente les équations de l'écoulement uniforme et permanent à surface libre. Nous commençons ce chapitre par une description des approximations d'écoulement uniformes. On présente ensuite les différentes relations pour le coefficient de frottement, dont la connaissance est nécessaire pour résoudre tous problèmes en hydraulique fluviale. Les calculs de vitesse et de débit sont également abordés.

    Les objectifs de ce chapitre sont :

    1. Connaître les différentes relations pour le coefficient de frottement ;
    2. Calculer la vitesse, le débit et la profondeur normale pour un écoulement uniforme ;
    3. Appliquer les lois d'écoulement aux cas de canaux composés et composites.

  • Chapitre 3 : Régime permanent varié


    pg.ch3

    Les notions d'énergie spécifique et celle de régime critique, qui en découle, sont essentielles dans l'étude des écoulements à surface libre. En effet, elles permettent de classer les différents types d'écoulement, et de prédéterminer l'allure de la ligne d'eau. Dans un premier temps, on étudiera l'énergie spécifique dans une section puis nous verrons comment elle évolue le long d'un courant.

    Les objectifs de ce chapitre sont :

    1. Définir l'énergie spécifique et connaître comment elle varie en fonction de la profondeur, de la vitesse et du débit.
    2.   Comprendre le concept de profondeurs conjuguées avec l'énergie spécifique et dérivez les conditions d'écoulement critique ;
    3.  Calculer la profondeur critique.

  • Chapitre 4 : Mouvement graduellement varié

    pg_ch4

  • Chapitre 5 : Mouvement brusquement varié (le ressaut hydraulique)



    pg_ch5

    Ce chapitre est consacré à l'étude des écoulements brusquement varié (EBV). Nous allons décrire le phénomène du ressaut hydraulique, présenter sa mise en équation et illustrer ses utilisations pratiques.

    Les objectifs de ce chapitre sont :

    1.   Connaître la notion du ressaut hydraulique leur propriétés et leur utilisation ;
    2.   Comprendre les concepts de l'impulsion totale et des profondeurs conjuguées d'un ressaut hydraulique ;
    3.   Identifier les différents types de ressauts hydrauliques ;
    4.   Calculer les profondeurs conjuguées d'un ressaut hydraulique.

  • Chapitre 6 : Application à l’étude d’autres régimes variés

    pg_ch6

    On présente, dans ce chapitre, les transitions qu'on rencontre si la section du canal change brusquement. Les écoulements noyés et dénoyés sous une vanne de fond seront également abordés.

    Les objectifs de ce chapitre sont :

    1.  Connaître les transitions dans les canaux découverts et les notions d'écoulements noyé et dénoyé ;
    2. Appliquer les équations de l'énergie et de l'énergie spécifique ;
    3. Calculer le débit d'une vanne de fond.

  • Examens finaux avec corrections

    EXAMEN FINAL

    Dans cette section nous vous proposons une opportunité précieuse de consolider vos connaissances et de vous préparer efficacement pour vos examens. Vous y trouverez une série d'examens finaux soigneusement conçus, accompagnés de corrections détaillées. Ces examens vous permettront d'évaluer votre compréhension des concepts clés abordés dans le cours, ainsi que de vous familiariser avec le format et le niveau de difficulté des questions. En travaillant à travers ces examens et en analysant attentivement les corrections, vous pourrez identifier vos points forts et vos lacunes, et ainsi vous concentrer sur les domaines nécessitant une attention particulière.

  • Références

    bib

    1. Akan, A. O. (2006). Open channel hydraulics. Butterworth-Heinemann.
    2. Chanson, H. (2004a). Environmental hydraulics of open channel flows. Elsevier Butterworth-Heinemann.
    3. Chanson, H. (2004b). The hydraulics of open channel flow: An introduction (2nd ed.). Elsevier Butterworth-Heinemann.
    4. Chaudhry, M. H. (2008). Open-channel flow (2nd ed.). Springer.
    5. Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications (Chapter 13: Open-Channel Flow). McGraw-Hill.
    6. Graf, W. H., & Altinakar, M. S. (1998). Fluvial hydraulics: Flow and transport processes in channels of simple geometry. John Wiley & Sons.
    7. Henderson, F. M. (1966). Open channel flow. Macmillan.
    8. Jain, S. C. (2001). Open-channel flow. John Wiley & Sons.
    9. Jan, C.-D. (2014). Gradually-varied flow profiles in open channels: Analytical solutions by using Gaussian hypergeometric function. Springer.
    10. Jeppson, R. W. (2011). Open channel flow: Numerical methods and computer applications. CRC Press.
    11. Knight, D. W., McGahey, C., Lamb, R., & Samuels, P. G. (2010). Practical channel hydraulics: Roughness, conveyance and afflux. CRC Press.
    12. Moglen, G. E. (2015). Fundamentals of open channel flow. CRC Press.
    13. Munson, B. R., Young, D. F., Okiishi, T. H., & Huebsch, W. W. Fundamentals of fluid mechanics (Chapter 10: Open-Channel Flow). John Wiley & Sons.
    14. Sellin, R. H. J. (1969). Flow in channels. Macmillan.
    15. Srivastava, R. (2008). Flow through open channels. Oxford University Press.
    16. Sturm, T. W. (2001). Open channel hydraulics. McGraw-Hill.
    17. Subramanya, K. (2009). Flow in open channels (3rd ed.). Tata McGraw-Hill.
    18. White, F. M. Fluid mechanics (Chapter 10: Open-Channel Flow). 4 ed., McGraw-Hill Professional.

  • Un site pour les étudiants de l'hydraulique