ABSTRACT
Maintenir l’intégrité structurelle lors de la dissipation de l‘énergie des déversoirs est essentiel pour garantir un niveau élevé de sécurité des barrages. Dans certaines installations suédoises à faible chute (< 15 m), des dommages apparaissent là où les vitesses d’écoulement devraient être trop faibles pour provoquer une cavitation. Pour mieux comprendre la raison de ces dommages, une étude comprenant des simulations numériques, des essais sur modèle hydraulique et une modélisation numérique avec CFD a été effectuée au département R&D de Vattenfall.
Le dommage le plus couramment observé est l‘érosion du substrat rocheux dans les bassins de stabilisation, souvent dans ou à proximité de zones de faiblesses (fissures remplies d'argile ou roche concassée). Dans certains cas, les dégâts se sont propagés sous les structures en béton. Une vitesse d’écoulement supérieure à 15 m/s en extrémité de crête ou à l'intersection avec le niveau d'eau aval semble être une limite lors de l'apparition de dommages dans les déversoirs étudiés.
Des tests sur modèle réduit (1:17,5) d'un cas présentant des dommages ont été effectués pour étudier la dissipation d‘énergie et les causes potentielles de 685l'initiation des dommages. Un modèle CFD (OpenFOAM) du même cas, à l’échelle du modèle, a été développé pour effectuer une comparaison. Les mesures des vitesses d‘écoulement indiquent que le scénario testé pourrait provoquer des vitesses d’écoulement supérieures à 15 m/s à l‘échelle du prototype. Les pressions données par le modèle CFD se sont révélées conformes à celles des essais sur modèle. D’après les essais sur modèle, les pressions, près de la transition de la crête au bassin de stabilisation, étaient faibles mais pas sub-atmosphériques. Dans le modèle CFD, le risque de cavitation était élevé et se situait dans la même zone que les dommages réels. Le fait que des fissures étaient visibles dans la structure réelle est exclu des essais sur modèle et du modèle CFD. On ne peut donc pas exclure que le déclenchement des dommages soit également dû à une pression stagnante dans les fissures. L‘étude se poursuivra avec d'autres essais avec davantage de manomètres et de simulations. La validation du modèle numérique et les conclusions constituent donc une étape préliminaire.
