Présentation de CANOE

Logiciel CANOE 

Canoe est un logiciel français permettant de modéliser des réseaux d'assainissement. Il est simple d'utilisation et son interface est très intuitive. Il contient une base de données internes de pluies et de types de canalisations et présente différents types de simulations (Muskingum, Barré de Saint Venant ...).

   Dans notre étude, nous utiliserons la simulation de type Barré de Saint Venant. Les équations résolues sont celles de Saint Venant, elle sont destinées à traiter des écoulements à surface libre. Dans les réseaux d’assainissement, les écoulements peuvent également se produire en charge cependant, dans notre cas, nous n'utiliserons que du gravitaire. Les équations résolues sont donc les suivantes:

L'équation de continuité qui exprime la conservation de la masse du fluide :

L'équation dynamique :

avec :

x : abscisse longitudinale(m);

t : temps (s);

Y(x,t) : cote de la surface libre (m);

V(x,t) : vitesse moyenne de l'écoulement (m2/s);

Q(x,t) : débit (m3/s);

B(x, Y) : largeur miroir (m);

g : accélération due à la pesanteur (m/s2);

α​ : coefficient de répartition des vitesses (sans dimension);

K : coefficient de perte de charge (s2/m2).

 

Cette deuxième équation est écrite en fonction du débit sous la forme:

avec:

A(x,Y) : section de l'écoulement

D(x,Y) : débitance

 

 

Afin de faciliter l'utilisation de Canoe, voilà un exemple de prise en main du logiciel. Nous présentons ici les outils dont nous aurons besoin lors de nos simulations.

Création d'une bibliothèque des conduites :

Dans cette bibliothèque, nous définissons toutes les conduites qui seront utilisées dans la suite du projet. Nous pouvons choisir le matériau de la conduite, sa forme, sa rugosité ainsi que son diamètre. Dans notre projet, nous utiliserons des canalisations en béton de coefficient de Strickler 75 et de diamètre 200 ou 300 mm.

 

Source : Canoe

 

Création du réseau :

Les noeuds :

Pour créer le réseau d'assainissement, nous commençons par placer les points correspondant aux villages. Nous créons et modifions les noeuds grâce aux commandes suivantes:

Lors de la création d'un point, nous pouvons choisir son nom, ses coordonnées X et Y ainsi que l'altitude du sol et celle du radier.

 

Source : Canoe

 

Les conduites :

Nous devons ensuite relier les points entre eux en construisant les canalisations. Elles sont créées et modifiées avec l'icône suivant :

Lors de leur création, nous devons définir les noeuds amont et aval ainsi que la hauteur de chute si elle existe. Cela permet de définir la profondeur à laquelle sont enterrées les canalisations. Nous choisissons aussi le type de canalisation (défini dans la bibliothèque) et sa rugosité.

 

Source : Canoe

 

 

Création d'un histogramme :

Dans notre projet nous allons utiliser des histogrammes afin de définir les variations dans le temps des débits d'eaux usées dans les canalisations. Nous pouvons nommer les histogrammes, définir la valeur du pas de temps ainsi que le nombre de pas de temps. Si nous choisissons un histogramme journalier, le pas de temps est automatiquement fixé à 60 minutes et le nombre de pas de temps à 24.

Voici un exemple d'histogramme avec 365 pas de temps de 1440 minutes soit un jour chacun. Ici, nous avons aussi défini la date de départ de l'histogramme. Cela permettra dans un second temps de démarrer la simulation au pas de temps souhaité.

 

Histrogramme de 365 pas de temps de 1440 minutes

Source : Canoe

 

Le réseau est maintenant fini. Nous pouvons le voir sur la figure ci-dessous. Nous pouvons alors préparer le lancement des simulations. Nous passons en mode simulation avec le bouton . Pour revenir au mode construction, nous utilisons le bouton .

 

Réseau d'exemple

Source : Canoe

 

Lancement d'une simulation de Saint Venant :

   Avant de lancer une simulation, il faut commencer par définir les paramètres de pluie ainsi que la durée de la simulation. Nous choisissons ensuite dans l'onglet paramètres de Saint Venant les pas d'espace et de temps. Nous pouvons alors lancer la simulation de Barré de Saint Venant. En sortie nous pouvons observer la quantité d'eau arrivée à l'exutoire, ainsi que les débits et vitesses dans le réseau. Cela permet de déterminer si les canalisations sont soumises à des efforts trop importants pouvant engendrer des usures prématurées. Nous nous servirons essentiellement par la suite des représentations sous forme de ligne d'eau. Elles permettent de visualiser l'écoulement selon une coupe effectuée dans la profondeur du sol.