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Calibration numérique 3D de vannes basculantes pour la mesure du débit déversé
3D numerical calibration of tilting gates for overflow monitoring
M. QUANTIN1 , C. MORIO2 , G. GUIBU PEREIRA3 , J. VAZQUEZ4 , J. WERTEL5 , S. ISEL6 , S. GALUOLA7 , J. BUCHE8
Un des objectifs principaux de l’arrêté du 21 juillet 2015 est de limiter les déversements non contrôlés du réseau d’assainissement vers le milieu naturel. Certaines collectivités, telles qu’Orléans Métropole, ont mis en place des vannes à basculement sur les conduites exutoires de leurs déversoirs afin de maximiser le stockage en réseau et de retarder ainsi les déversements d’eau vers le milieu naturel. Le présent travail consiste à concilier l’usage de ce type de vanne avec l’obligation d’autosurveillance, induite par le même arrêté, en élaborant une loi de calibration. Après une caractérisation du fonctionnement hydraulique de ce type de vanne, notamment en écartant l’influence du poids de la vanne et du clapet antiretour, une approche 1D, basée sur le couplage d’une loi d’orifice et d’un calcul de courbe de remous à charge spécifique constante, est proposée avant d’être validée par modélisation 3D avec un logiciel de mécanique des fluides numérique. Enfin, l’article conclut sur la proposition d’un dispositif de mesure adapté à ce type de vanne, composé d’une sonde à ultrasons en amont et d’un détecteur de basculement sur la vanne, et à un calcul de l’incertitude assortie à l’évaluation du débit, environ 20%.
AbstractOne of the main objectives of the Decree of 21 July 2015 is to limit uncontrolled discharges from the sewerage system to the environment. Some local communities, such as Orléans Métropole, have installed flush valves on the discharge pipes of their spillways to maximize networked storage and delay the flow of water to the river. The present work deals with reconciling the use of this type of valve with the Decree’s obligation of self-monitoring, by elaborating a calibration law. After describing the hydraulic way of operate of this type of valve, by excluding the influence of the weight of the valve and the non return flat among others things, a 1D approach based on the coupling of an orifice law and a constant charge backwater curves calculation, is proposed before being validated by 3D modeling with a computational fluid mechanics software. Finally, the article concludes with the proposal of a measuring device adapted to this type of valve, composed of an upstream ultrasonic censor and a tilt detector on the valve, and a calculation of the flowrate evaluation uncertainty, about 20%.
1,2,7, 8 Orléans Métropole – Direction du cycle de l’eau et des réseaux d’énergie – La Chapelle-Saint-Mesmin
3,5, 6 3D EAU – Paris
4 École nationale du génie de l’eau et de l’environnement de Strasbourg (Engees) – Laboratoire ICube – Strasbourg
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