Écoulements au-dessus de macro-rugosités artificielles constituées de plots

Flume study of flow above large-scale artificial roughness

¹ DDAF OISE, Service Equipement Rural, 29 Boulevard Amyot d'Inville, BP 50320, 60021 Beauvais, France
² Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, Avenue du Professeur Camille Soula, 31400 Toulouse, France
³ CSP-CEMAGREF-GHAAPPE, Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, Avenue du Professeur Camille Soula, 31400 Toulouse, France

Reçu : 19 Juillet 1999
Accepté : 9 Août 1999

Résumé

Les écoulements au-dessus de macro-rugosités, dans lesquels les dimensions des éléments rugueux sont du même ordre de grandeur que les profondeurs des écoulements, trouvent de nombreuses applications dans l'hydraulique environnementale, en particulier dans les dispositifs de franchissement des obstacles pour les poissons migrateurs. Cet article présente une synthèse des résultats expérimentaux acquis lors d'essais en canal vitré menés à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, en utilisant comme rugosités des rangées de plots cylindriques. Après une description des écoulements observés, on examine l'influence des différents paramètres. Des relations liant le débit à la pente, à la submersion relative, à la porosité transversale et à l'écartement longitudinal sont proposées. Les profils verticaux des vitesses sont présentés. Les résultats sont discutés dans une perspective piscicole et un exemple d'application dimensionnelle relative au franchissement des poissons est présenté.

Abstract

Flow above large-scale roughness, in which the size of bed elements is of the same order of magnitude as the depth of the flow, is of great interest in aquatic environment field, namely in fish passage technology. This article presents a synthesis of the experimental results of laboratory tests conducted in a flume at the Institute of Fluid Mechanics in Toulouse, using large roughness elements made of cylindrical blocks. Following a description of the observed flows, the influence of the main factors are examined and relationships between flow discharge and channel slope, relative submersion, transversal porosity and longitudinal distance between rows are proposed. Examples of vertical velocity profiles are presented. These results are discussed in a fish passage perspective and an example of dimensional application is given.