Aménagements d'un cours d'eau en aval de
l'usine de Saint Lary

                                  

Modélisation des aménagements


Plan:

                Première approche
                Simulation maillage fin
                Présentation des modélisations
                Effet de l'angle
                Effets du cylindre     
                Methodologie
                Comportement hydraulique
                

Introduction : Etude et modélisation d'une cache à poisson

    Nous travaillons à l'échelle de l'aménagement. Pour des raisons esthétiques et pratiques, nous avons choisi d'étudier dans un premier temps, des aménagements à partir des matériaux naturels du milieu que sont les rochers et les cailloux.
    En amont de Saint Lary, sur la partie non-aménagée de la Neste, nous avons constaté que les rochers de diamètre important   (environ 1m) résistaient aux crues.
    Nous choisissons différentes configurations de rochers et nous étudions la formation de zones de faible vitesse sous différentes conditions hydrauliques afin de déterminer des formes propices pour les truites farios.
    Pour commencer, on présente les premières propositions d'aménagement conçues sous un logiciel de dessins.
    Dans un second temps, nous créons sous Star Design les géométries correspondantes.
    Ensuite nous simulons dans StarCCM+ les  écoulements autour de ces caches à poissons sous différentes conditions.
    Enfin nous simulerons un modèle à surface libre afin d'observer les interractions de celle ci avec les aménagements proposés.
    En parallèle, nous étudierons l'arrachement des blocs en fonction de la vitesse dans un canal d'expérimentation.
    Les résultats obtenus seront enfin discutés en tenant comte des préférenda de la truite Fario d'appuyer le choix d'une cache à poissons pour l'aménagement de la section étudiée de la Neste.
    Le lecteur pourra se référer aux différents ouvrages et sites internet qu'il trouvera dans la bibliographie.
 


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Modélisation

Cache à poisson proposée:
Elle est composée de quatre blocs de taille comprise entre 60 cm et 120 cm. La disposition répérée sur site est celle présentée ci-contre. On sait dejà qu'à débit moyen, les truites apprécient ce type de disposition. Le bloc aval de forme oblongue permet d'offrir de l'ombre aux truites plus longtemps au cours de la journée.
Dans notre modèle, ces blocs seront disposés contre la berge.
3rocs
Abris à poisson proposé

Logiciels utilisés :  
        modelage et maillages :       STARDESIGN
        simulation :                         STARCCM+




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Première approche

Dans un premier temps nous travaillons sur des formes simplifiées qui seront des portions de sphères.

D'autre part nous ne tiendrons pas compte de la présence d'une surface libre afin de simplifier le modèle.

Le maillage sera sommaire.

a1

3rochers

Géométrie transversale :

On distingue la cache à poisson simplifiée sur le côté gauche du domaine dont la paroi sera définie comme une berge.

Une largeur suffisament importante côté axe du lit de la rivière a été définie afin de ne pas introduire d'effet de paroi.

Géométrie longitudinale :

Le domaine commence environ 1 m avant la face amont de la cache à poisson (afin de permettre la stabilisation du flux amont) et 5 m après sa face aval (afin d'observer les zones de  remous aval).





 

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Coupe transversale et représentation scalaire des vitesses longitudinales

La vitesse moyenne est de 1m/s.
On voit nettement une augmentation des vitesses sur l'extrados du dispositif, et une diminution des vitesses dans les parties basses de celui-ci.
Plus particulièrement, dans les angles formés par le substrat et les blocs, on observe des vitesses particulièrement  basses générées par des phénomènes de couche limite. On verra plus loin qu'elles peuvent être attribuées à d'autre phénomènes.




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Coupe horizontale et représentation vectorielle des vitesses

On peut observer ici des zones de vitesses importantes dans les zones de resserrement entre les blocs, mais surtout des faibles vitesses à l'aval des blocs.
Certaines de ces zones de faible vitesse sont des zones de recirculation aval vers amont.
Ces zones sont tout à fait propices à la truite fario comme poste de chasse ou de repos.
Les zones de vitesse importantes permettent un flux de proies (invertébrés), à proximité de zones de recirculation à faible vitesse où se postent les truites.



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Coupe verticale longitudinale et représentation vectorielle des vitesses

On observe ici une diminution des vitesses à l'aval et à l'amont des blocs (zones de haute pression), ainsi qu'une vitesse importante (et supérieure à la vitesse moyenne) sur l'extrados (zone de basses pressions).
On peut observer à mi-hauteur de l'aval des blocs un décollement de la veine fluide. C'est celui ci qui crée la zone de turbulence à l'origine des zones de recirculation.






Coupes longitudinales horizontale et verticale : lignes de courant

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les résultats étant positifs, nous réalisons un maillage plus fin .




 
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Simulation maillage fin

Coupe horizontale et représentation scalaire des vitesses selon x

faibles vitesses à l'amont et à l'aval des blocs.
Effet de sillage à l'avala2





















Coupe horizontale et représentation vectorielle des vitesses selon x

Coupe  à une profondeur de 0.4m


a3

Coupe  à une profondeur de 0.05 m couche limite
a4


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Suite " Influence de la géométrie de l'aménagement"