IT
USA
DE
FR
ES
FR
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
NO
HI
ID
FA
Si vous avez déjà visité la belle rivière Kennet, vous avez peut-être remarqué une étrange structure en forme de zigzag. Saviez-vous que si cette structure disparaissait un beau matin, il en résulterait un désastre?? Bienvenue dans le monde de l’ingénierie des barrages et des déversoirs.
Supposons que vous disposiez d’un canal ouvert comme celui-ci. Vous introduisez ensuite une structure simple appelée barrage au milieu. Que pensez-vous qu’il va se passer?? Est-ce votre réponse?? Malheureusement, cette réponse est incorrecte. Voici un écoulement dans un canal ouvert. La hauteur du niveau d’eau est d’environ 1,4?cm. Permettez-moi maintenant d’introduire ce barrage et de voir ce qu’il advient de cette hauteur.
Après l’introduction du barrage, la hauteur du niveau d’eau en amont est de presque 2?cm. Elle a augmenté. Du côté aval, elle n’est plus que de 4?mm, c’est-à-dire qu’elle a diminué. Pourquoi en est-il ainsi?? Vous demandez-vous pourquoi cette augmentation et cette diminution soudaine de la hauteur du niveau de l’eau se produisent?? Nous explorerons la physique fascinante qui se cache derrière ce phénomène vers la fin de cette vidéo. Quoi qu’il en soit, il s’agit d’une découverte intéressante.
Pouvez-vous résoudre ce problème de conception de génie civil à l’aide de cette découverte?? Ce paysage est doté d’une belle rivière. Cependant, pendant la saison des pluies, la rivière devient violente et détruit tout dans le village. Pour contrôler cette inondation, où allez-vous introduire un barrage?? Évidemment dans la zone forestière.
L’introduction du barrage va augmenter la hauteur de l’eau en amont. Cela signifie qu’après introduction du barrage, les inondations augmenteront dans la zone forestière. Mais en aval, là où vivent les gens, la hauteur du niveau de l’eau diminuera. L’introduction d’un simple barrage réduira donc le risque d’inondation en aval. Cependant, le problème n’est pas encore résolu.
Reprenons l’expérience et voyons ce qu’il en est. Voici un cours d’eau avec un débit minimum dans ce canal ouvert, et vous pouvez voir que la hauteur du niveau d’eau au-dessus du niveau de l’encoche n’est que de 8?mm. Augmentons maintenant le débit d’eau. La hauteur au-dessus du niveau de l’encoche est d’environ 1,5?cm. Si on augmente le débit d’eau au maximum, l’eau s’écoule maintenant à environ 2?cm au-dessus du niveau de l’encoche.
En résumé, lorsque vous augmentez le débit d’eau, la hauteur de la surface du niveau d’eau augmente. Est-ce une bonne chose pour le barrage?? Si la hauteur du niveau de l’eau augmente considérablement avec le débit, de tels barrages peuvent facilement provoquer une inondation. C’est pourquoi un barrage idéal doit pouvoir limiter l’augmentation de la hauteur d’eau en fonction du débit.
Qu’en est-il de ce déversoir en zigzag?? Essayons-le dans un canal ouvert. Voici le déversoir en zigzag que nous avons imprimé en 3D. Dans le cas d’un déversoir en zigzag, le niveau de l’eau au-dessus du niveau du déversoir n’est que de 1,3?cm avec un débit maximal. Rappelez-vous que le niveau d’eau était de 2?cm dans le cas d’un déversoir rectangulaire normal. Cela nous montre qu’il est préférable d’utiliser un déversoir en zigzag dans notre paysage. Les animaux de la forêt profiteront également d’une vie plus paisible.
Supposons que vous disposiez d’un canal ouvert comme celui-ci. Vous introduisez ensuite une structure simple appelée barrage au milieu. Que pensez-vous qu’il va se passer?? Est-ce votre réponse?? Malheureusement, cette réponse est incorrecte. Voici un écoulement dans un canal ouvert. La hauteur du niveau d’eau est d’environ 1,4?cm. Permettez-moi maintenant d’introduire ce barrage et de voir ce qu’il advient de cette hauteur.
Après l’introduction du barrage, la hauteur du niveau d’eau en amont est de presque 2?cm. Elle a augmenté. Du côté aval, elle n’est plus que de 4?mm, c’est-à-dire qu’elle a diminué. Pourquoi en est-il ainsi?? Vous demandez-vous pourquoi cette augmentation et cette diminution soudaine de la hauteur du niveau de l’eau se produisent?? Nous explorerons la physique fascinante qui se cache derrière ce phénomène vers la fin de cette vidéo. Quoi qu’il en soit, il s’agit d’une découverte intéressante.
Pouvez-vous résoudre ce problème de conception de génie civil à l’aide de cette découverte?? Ce paysage est doté d’une belle rivière. Cependant, pendant la saison des pluies, la rivière devient violente et détruit tout dans le village. Pour contrôler cette inondation, où allez-vous introduire un barrage?? Évidemment dans la zone forestière.
L’introduction du barrage va augmenter la hauteur de l’eau en amont. Cela signifie qu’après introduction du barrage, les inondations augmenteront dans la zone forestière. Mais en aval, là où vivent les gens, la hauteur du niveau de l’eau diminuera. L’introduction d’un simple barrage réduira donc le risque d’inondation en aval. Cependant, le problème n’est pas encore résolu.
Reprenons l’expérience et voyons ce qu’il en est. Voici un cours d’eau avec un débit minimum dans ce canal ouvert, et vous pouvez voir que la hauteur du niveau d’eau au-dessus du niveau de l’encoche n’est que de 8?mm. Augmentons maintenant le débit d’eau. La hauteur au-dessus du niveau de l’encoche est d’environ 1,5?cm. Si on augmente le débit d’eau au maximum, l’eau s’écoule maintenant à environ 2?cm au-dessus du niveau de l’encoche.
En résumé, lorsque vous augmentez le débit d’eau, la hauteur de la surface du niveau d’eau augmente. Est-ce une bonne chose pour le barrage?? Si la hauteur du niveau de l’eau augmente considérablement avec le débit, de tels barrages peuvent facilement provoquer une inondation. C’est pourquoi un barrage idéal doit pouvoir limiter l’augmentation de la hauteur d’eau en fonction du débit.
Qu’en est-il de ce déversoir en zigzag?? Essayons-le dans un canal ouvert. Voici le déversoir en zigzag que nous avons imprimé en 3D. Dans le cas d’un déversoir en zigzag, le niveau de l’eau au-dessus du niveau du déversoir n’est que de 1,3?cm avec un débit maximal. Rappelez-vous que le niveau d’eau était de 2?cm dans le cas d’un déversoir rectangulaire normal. Cela nous montre qu’il est préférable d’utiliser un déversoir en zigzag dans notre paysage. Les animaux de la forêt profiteront également d’une vie plus paisible.
L’application la plus importante du barrage concerne l’irrigation et les activités récréatives. Par exemple, regardez la rivière Kennet. Des gens se promènent en bateau. Vous pouvez même voir des canaux d’irrigation. Cependant, voici l’état de la rivière Kennet avant l’installation du barrage. Comme nous l’avons vu dans l’expérience, lorsque nous installons un barrage, la hauteur d’eau en amont augmente. En aval, le débit reste faible.
Quoi qu’il en soit, l’introduction du barrage a permis à l’homme d’exploiter l’amont de la rivière. Venons-en maintenant au sujet que vous attendez tous. Comment l’introduction d’un barrage peut-elle modifier les hauteurs d’eau en aval et en amont?? La réponse réside dans la conservation de l’énergie.
La simple mise en place d’un barrage ne modifie pas l’énergie du fluide. L’énergie du fluide sera constante à ces deux endroits. En fait, l’énergie du fluide reste la même avant et après la mise en place du barrage. Néanmoins, lorsque vous introduisez un barrage en amont, l’énergie potentielle du fluide augmente. Cela signifie que, pour maintenir l’énergie totale constante du côté amont, le fluide doit réduire sa vitesse.
Le débit étant le même, la réduction de la vitesse se traduira par une surface d’écoulement plus importante ou une hauteur d’écoulement plus élevée. C’est pourquoi nous constatons une augmentation importante de la hauteur d’eau initiale du côté amont. Du côté aval, toute cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique. Cela signifie que la vitesse de l’eau doit augmenter considérablement après le déversoir.
Cependant, là encore, le débit de l’eau ne change pas. Pour maintenir le débit constant, il faut réduire la surface ou la hauteur d’écoulement. Cette physique implique également qu’en amont l’eau s’écoule à faible vitesse, alors qu’en aval elle s’écoule très rapidement. Tout cela semble fou, même si nous l’avons prouvé logiquement.
Testons ceci de manière pratique pour en être convaincu. Cet objet flottant se déplace lentement avant le barrage et accélère fortement après. Ces barrages sont conçus pour contrôler l’érosion des sols, ce qui est l’une de leurs principales applications. En régulant le débit de l’eau, ils peuvent empêcher le ruissellement excessif de l’eau, qui est une cause importante de l’érosion du sol.
Le ralentissement du débit de l’eau réduit sa force érosive, ce qui permet aux sédiments de se déposer plutôt que d’être emportés. Les sédiments se déposent derrière le déversoir, réduisant ainsi la quantité de sol qui serait autrement emportée en aval. En définitive, en réduisant la vitesse et la force de l’eau, les barrages contribuent également à la conservation du sol.
Nous espérons que vous avez apprécié la façon dont l’introduction de structures géométriques simples dans un canal ouvert permet de modifier l’écoulement de l’eau à l’avantage de l’homme.
Quoi qu’il en soit, l’introduction du barrage a permis à l’homme d’exploiter l’amont de la rivière. Venons-en maintenant au sujet que vous attendez tous. Comment l’introduction d’un barrage peut-elle modifier les hauteurs d’eau en aval et en amont?? La réponse réside dans la conservation de l’énergie.
La simple mise en place d’un barrage ne modifie pas l’énergie du fluide. L’énergie du fluide sera constante à ces deux endroits. En fait, l’énergie du fluide reste la même avant et après la mise en place du barrage. Néanmoins, lorsque vous introduisez un barrage en amont, l’énergie potentielle du fluide augmente. Cela signifie que, pour maintenir l’énergie totale constante du côté amont, le fluide doit réduire sa vitesse.
Le débit étant le même, la réduction de la vitesse se traduira par une surface d’écoulement plus importante ou une hauteur d’écoulement plus élevée. C’est pourquoi nous constatons une augmentation importante de la hauteur d’eau initiale du côté amont. Du côté aval, toute cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique. Cela signifie que la vitesse de l’eau doit augmenter considérablement après le déversoir.
Cependant, là encore, le débit de l’eau ne change pas. Pour maintenir le débit constant, il faut réduire la surface ou la hauteur d’écoulement. Cette physique implique également qu’en amont l’eau s’écoule à faible vitesse, alors qu’en aval elle s’écoule très rapidement. Tout cela semble fou, même si nous l’avons prouvé logiquement.
Testons ceci de manière pratique pour en être convaincu. Cet objet flottant se déplace lentement avant le barrage et accélère fortement après. Ces barrages sont conçus pour contrôler l’érosion des sols, ce qui est l’une de leurs principales applications. En régulant le débit de l’eau, ils peuvent empêcher le ruissellement excessif de l’eau, qui est une cause importante de l’érosion du sol.
Le ralentissement du débit de l’eau réduit sa force érosive, ce qui permet aux sédiments de se déposer plutôt que d’être emportés. Les sédiments se déposent derrière le déversoir, réduisant ainsi la quantité de sol qui serait autrement emportée en aval. En définitive, en réduisant la vitesse et la force de l’eau, les barrages contribuent également à la conservation du sol.
Nous espérons que vous avez apprécié la façon dont l’introduction de structures géométriques simples dans un canal ouvert permet de modifier l’écoulement de l’eau à l’avantage de l’homme.