Mécanique des Fluides: Cas réel - Recherche Conseils!

[thomas3031]

Bonjour,

J'ai un problème physique réel de mécanique des fluides. Dans ma famille et dans un terrain en bord de rivière, nous avons creusé un bassin artificiel en dérivation de la rivière. Nous utilisons la pente naturelle du cours d'eau pour alimenter le bassin en parallèle.

La prise d'eau (tuyau + crépine) du canal enterré d'alimentation se situe à 100 m du bassin et ce dernier se rejette par la suite directement dans la rivière en cascade.

Ce canal enterré est fait d'un tuyau de 10 cm de diamètre et sur sa longue course il doit franchir un obstacle (relief du terrain) nous obligeant à amorcer un siphon pour le franchir.

En gros topographiquement - je n'ai pas les bons chiffres mais je peux passer un coup de fil pour les avoir plus précisément si une application numérique doit être faite- il y a 1 m de différence de hauteur (DDH1) entre la prise d'eau dans la rivière et l'entrée du bassin; l'obstacle en relief est grand de 1 m au-dessus de la prise d'eau (DDH2) et se situe à 30m longitudinalement en partant de la prise d’eau sur les 100 existant. Autrement dit, après le relief il y a 70 m de descente sur 2m de hauteur (DDH3) , on a DDH3= DDH1+DDH2. La pente moyenne de l’ensemble du système est donc de 1% (1 m entre le début et l’arrivée sur 100m). Ca c’est pour planter le décor.

Le problème est que nous n’avons pas assez de débit d’eau parvenant au bassin (temps de séjour trop long ne permettant pas un renouvellement suffisamment rapide => faune, flore, couleur de l’eau en pâtissant). Et le siphon s’est désamorcé tout seul au bout de 8 mois. Plus d’eau actuellement ne coule…
Nous allons réamorcer le siphon d’ici peu à l'approche de l'été (pour info nous le faisons avec une pompe à parti du point bas) et cherchons une solution (rapide et économique) pour augmenter le débit en même temps.

Le tout est d’éviter d’avoir recours si possible à la dernière solution qui est de rouvrir la tranchée d’alimentation et rajouter un deuxième tuyau en parallèle (couteuse en temps et en argent forcément). Nous cherchons donc des conseils à nos idées voire des idées.

Première idée : Optimiser le remplissage du tuyau. En effet ce dernier n’est rempli et ne coule qu’à 20% de sa section. A cause du siphon ? A cause de la DDH1 (env 1m) trop faible ? A cause de l’encrassement de la crépine ?
Solutions envisagées : C’est là que le débat fait rage et l’on a besoin d’avis d’expert.

=> Dédoubler la prise d’eau par une double crépine ? 2 têtes d’aspiration pour un seul et même tuyau. Nous somme plusieurs à penser que ça ne fait que diviser par 2 la pression d’aspiration et reviendra au même. Mais ça peut apporter plus d’eau aussi…

=> Agrandir la section de la prise d’eau (avec crépine plus grosse) style cloche d’aspiration ? Plus d’eau qui rentre donc plus de chance de maximiser le remplissage… ?

Deuxième idée : Aller chercher l’eau plus haut dans la rivière par prolongement du tuyau, pour agrandir la DDH et la pression d’aspiration. Seulement, plus haut dans la rivière c’est plus chez nous et on ne veut pas s’attirer des ennuis. (dissimulation de la prise d’eau ou négociation avec le voisinage que l’on ne connait pas, c’est risqué dans un petit village). C’est sûr que ça améliorerai le débit à moindre frai que la dernière solution, mais de combien faudrait-il monter la prise d’eau (en ddh=> longueur de tuyau) pour augmenter significativement le débit ? Car si au final remonter de 30 m ne change pas grand-chose autant faire la dernière solution qui pour le coup est sûre de doubler (ou plus) la mise.

Dernière solution : (Rappel) Ouvrir la tranchée et ajouter un deuxième tuyau en parallèle, peut être même plus gros que le premier car le remplissage du tuyau par l’eau n’est pas maximal.

Si besoin d'un schéma, n'hésitez pas à demander et si certains s'y connaissent en Bernoulli et autres Pascal nous sommes tout ouïe!

Merci à vous,
Hydrauliquement,

Thomas.

[LeJeu]

Bonjour,

J'ai un problème physique réel de mécanique des fluides. Dans ma famille et dans un terrain en bord de rivière, nous avons creusé un bassin artificiel en dérivation de la rivière. Nous utilisons la pente naturelle du cours d'eau pour alimenter le bassin en parallèle.

Thomas.

Salut

Sur le forum, il y a Dlzlogic , qui souvent se fait chahuté ici quand il cause proba
Mais qui, je pense, est expert dans le sujet

Dlzlogic à toi ...

[Valentin03]

Salut, pour ma part:
Je trancherai dans le relief pour élimininer le syphon. 1 m c'est pas la mort.
Si le cours d'eau est sur la propriété,et si la configuration s'y prète, j'établirai un barrage avec déversoir pour élever le niveau de la prise.
Si il y a du courant, une chicane bien pensée peut créer une surpression à la prise.

[Dlzlogic]

Bonjour,
Oui, ce sujet m'avait échappé.
J'ai essayé de tout lire mais il faudrait que je recommence.
Il y a plusieurs points qui m'étonnent, en vrac, le tuyau n'est rempli qu'à 20%, le souci concernant le siphon.
De l'eau dans un tuyau subit une "perte de charge", comparable à la baisse de tension en électricité.
On calcule avec une bonne précision le débit dans un tuyau. Il dépend de la pente, de la section et du coefficient de rugosité du tuyau.
La pente se mesure entre le niveau de la rivière et le niveau d'eau à la sortie du tuyau.
Je pense que si le siphon se désamorce, c'est qu'il y a une fuite, ou que la crépine a été sortie de l'eau.
Je vais tout relire mais en l'absence de renseignements plus précis, je ne peux avoir qu'une simple idée.

D'abord, le fonctionnement optimal de votre tuyau, devrait être avec un remplissage l'une hauteur de 80%. C'est la limite d'un fonctionnement "sous pression". Le débit pourrait être alors de 8 l/s, mais étant donné les pertes de charges, je doute qu'on puisse arriver à ce résultat.
Concernant le désamorçage du siphon, étant donné qu'il y a de l'air dissout dans l'eau, cet air va forcément se concentrer au point le plus haut du siphon, et il va de toute façon se désamorcer Il existe des systèmes de purge mais je ne crois pas que ça puisse fonctionner dans un tel contexte.

[thomas3031]

Bonjour,

Merci pour vos réponses et désolé pour mon message initial un peu brouillon.

@ Valentin : Effectivement amoindrir voire éradiquer le siphon serait l'ideal. Je vais me renseigner voir ce qu'on peut faire.

@ Dlzlogic : Tu vois juste avec une purge au point haut!

Je vous invite à participer à la conversation qui a bien avancé sur un autre forum (lien ci dessous). Jy ait fait un schéma avec les cotes réelles! Ça parle d'air, de purge, de sédimentation, d'application numérique...

http://forums.futura-sciences.com/physique/600634-mecanique-fluides-cas-reel-recherche-conseils.html#post4497967

En vous remerciant!

[Dlzlogic]

Bonjour,
Oh, mais moi, je n'ai fait aucune proposition A propos de purge, j'en vois mal l'utilisation, ça ne fera que désamorcer le truc.
Il y a un point que je n'ai pas évoqué, la profondeur du bassin. A ma connaissance, il est assez rare de changer l'eau d'un bassin dans la nature, par contre, il faut qu'il ait une profondeur de 1.50 mètre.
Pour les calculs, je vous aurais bien conseillé mon site, mais moi aussi, je ne descend pas en-dessous d'un diamètre 100 en PVC.
Bonne continuation sue FS.