COURS D'EAU. — ROUES HYDRAULIQUES

DEPENSES d'eau par DIVERS ORIFICES. — Jauger un cours d'eau^ c'est déterminer la dépense ou le volume d'eau qu'il fournit dans une seconde^ et par suite dans un temps donné. Cette dépense varie suivant la vitesse de Teau^ la surface et la forme de Torifice d'écoulement.

Vitesse a la surface. — La vitesse de Teau à la surface d'un canal ou d'une rivière dont on veut déterminer la dépense; s'obtient en jetant dans le plus fort courant un ou plusieurs flotteurs de bois légers, sous forme de disques de 30 millimètres de diamètre environ 'y on observe alors, avec une montre à secondes, le temps que ces flotteurs mettent à parcourir une distance, prise aussi étendue que possible sur la partie la plus régulière du cours d'eau; puis on divise l'espace parcouru par le temps exprimé en secondes, le quotient donne en mètres la vitesse à la surface du courant.

Ex. : Supposons que l'espace parcouru par chacun des flotteurs soit de 50 mètres en 35 secondes ; quelle est la vitesse à la surface du courant?

Si la vitesse n'est pss la même dans toute la longueur du canalj un emploie, pour la déterminer en un lien désigné, un moulinel ou une roue très-légète, dont les patelles trempent faiblement dans l'eau, puis on multiplie le nombre de révolutions qu'elle fait en une minute par sa circonférence moyenne, celle qui correspond au milieu de la partie plongée; le produit exprime alors l'espace parcouru dans une minute, et, en divisant par 60, on a la vitesse à la surface du courant par seconde.

Ex. : Supposons que le moulinet, dont la circonférence moyenne égale l^B, fasse 120 révdutions dans une minute; quelle est la vitesse du courant? i

= 3 mètres.

Vitesse motekkb. — La vitesse obtenue précédemment n'est que celle à la surface du courant; or la vitesse moyenne, celle qui est nécessaire pour le jaugeage du cours d'eau, se déduit de la première en la multipliant par un coefQcient qui varie de 0,75 à 0,90 pour des vitesses à la surface, comprises entre O'^IO et i mètres.

Ex. : Quelle est la vitesse moyenne d'un courant dont .a vitesse à la surface égale 3 mètres?

Soit V cette vitesse, elle égale 0,87 X 3" = 2"6I.

La vitesse moyenne de l'eau dans un canal découvert à pente et à profU uniformes, se détermine par la foivj mule suivante :

Cette formule exige que l'on fasse le nivellement exact de la surface des eaux sur une certaine longueur L aussi étendue que possible^ que Ton mesure la surface A et le contour mouillé S du profil^ enfin que Ton connaisse la pente H des eaux , correspondante à la longueur L.

Ex. : Quelle est la vitesse moyenne de Teau dans un canal à section rectangulaire uniforme, présentant une largeur de 3*" 50, une. profondeur de 1™20 sur une étendue de 140 mètres, avec une pente de O^OS?

La surface du profil ou A = 3"50 x 1°20 = 4"<ï 20.

Le contour mouillés = 3"^50 + 2 x 1,20 = 5">90.

4 /4.™q-aO 0,08 V = 56,86 X y -^^ X ï^- 0,072, = i"065.

Ainsi, d'après cette formule, il faut, pour obtenir la vitesse du courant, extraire la racine carrée des quantités placées sous le signe, puis multiplier cette racine par le coefficient 56,86 et retrancher du produit 0,072.

Jaugeage d'un canal a section et a pente uniformes. — Connaissant la vitesse moyenne d'un canal à section régulière et à pente uniforme, on trouve sa dépense en V par la formule suivante : D = S X V, dan^ laquelle D exprime la dépense par seconde, S la surface du profil du canal et V la vitesse moyenne.

Ex, : Quelle est le jaugeage d'un canal dont la surface du profil = 4"'- 20, et dont la vitesse moyenne = 1"065?

D = 4" ^- 20 X 1"^ 065 = 4°» «• 473, ou 4473 litres par seconde.

Vitesse au fond des canaux. — La vitesse de Teau au fond des canaux est plus faible encore que la vitesse moyenne.

aoî l'ootbieb-mécanicies.

En représentant par V la vitesse à la surface, par V la \itesse moyenne et par V" la vitesse an fond du canal, on a la relation V" = 2 V — V. C'esl-à-dire que la vitesse au fond d'nn canal est égale à 2 Tois la vitesse moyenne, moins la vitesse à la surface.

Ex, : La vitesse à la surface d'un canal = 2 mètres, la vitesse moyenne = l'^So, quelle est la vitesse aa^ fondî ■

V" =2 X l^-SS — 2 = i°10. I

Une trop grande vitesse au fond des canaux entraîne les matériaux, et c'est une cause de détérioration; une trop petite vitesse au contraire, en retenant les limons, devient une cause d'obstruction,

Le tableau suivant donne la limite que la vitesse de l'eau ne peut dépasser au fond d'un canal, suivant sa nature, sans le dégrader.

TABLE

NATUUE DU FONH.

Anileiendre

Module de pronï, — Le produit d'une source qiidfJ

l'ouvrier-méganicibn. 303

conque peut encore se déterminer en barrant le cours d'eau dans toute sa largeur par des planches minces percées de trous de 20 millimètres de diamètre, disposés sur une même ligne horizontale : on débouche une partie de ces trous recouverts par des tampons, de manière à établir le niveau à une hauteur constante audessus du centre des orifices^ et quand ce niveau est atteint sans ' arier, il sort, par les orifices découverts, le produit de la source^

La quantité d'eau écoulée par chaque orifice de 0" 02 de diamètre pratiqué dans une planche de 0" 017 d'épaisseur, et sous une charge d'eau sur le centre de 0" 03, est de 20 mètres cubes par 24 heures.

— Un autre moyen de jauger un cours d'eau consiste à établir un barrage de vanne en déversoir, et à calculer la dépense en se basant sur les règles suivantes qui y ont rapport.

Vitesse et dépense de l'eau pâr les orifices DE VANNES ET DEVERSOIRS. — Le plus Ordinairement,, dans les roues hydrauliques, l'écoulement de Teàu a lieu à Tair libre par des ouvertures de mince épaisseur, comme les vannes et déversoirs.

Dans le cas d'écoulement par un orifice à mince paroi, la vitesse théorique de Teau suit là loi de la chute des corps et se détermine par la formulé suivante :

V = \/2 gf H, dans laquelle H indique la distance du niveau supérieur de l'eau au centre de Forifice, et g exprime la vitesse que tout corps grave acquiert à la fin de la première seconde de sa chute. L'expression g étant constante et égale à 9» 81, la formule précédente se

301 l'ouvrieh-hécanicibn.

transforme ainsi : V = )/ 19,62 X H. Et la règle poa* obtenir la vitesse consiste à extraire la racine carrée i produit de la hauteur H par le nombre confiant 19,6

Ex. : Quelle est la vitesse due à une épai pression d'eau H = 3 ni&tres ï

D'après cette règle , on peut observer que la vil que l'eau acquiert à la sortie d'un réservoir ou d'i vase en mince paroi, ne dépend que de la hauteur de la charge d'eau au-dessus du centre de l'orifice. Ainsi donc, pour augmenter celte vitesse sans changer le volume, il suffît d'augmenter la hauteur du vase ou réservoir aux dépens de ses autres dimensions qui n' aucune influence sur la vitesse.

De la formule précédente V = \/l9,62 x H on tient la relation H = ■ qui conduit à la r^gle su:

vante :

Divisez le carré de la vitesse par le nombre consu 19,62, le quotient exprimera la hauteur ou pression d» correspondcmte à cette vitesse.

Ex. ; Quelle esE la hauteur de charge d'eau au-des! du centre de l'orifice de sortie, quand la vitesse d'écc lement = T"307

C'est en appliquant ces deux formules théoriques, q l'on a pu établir la double table suivante des viless correspondantes à diverses hauteurs, et réciproquemei

L'OUVBIBK-llficAfllCIBn.

■DUHAHT IN «ÈTBIS US TITISSES COUESrOnDlNTES UUnlnS, ET BlCIHOQIIEMDIT DIprtaEHTBS V1TES9ES.

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