débit métrologie-mesure modélisation
A
Études
Assainissement
TSM 5 2021 - Page(s) 103-114

Validation numérique et expérimentale d'un seuil de mesure à échancrure en arcs de cercle

Computational fluid dynamics (CFD) and test bench validation of a U-notch weir for combined sewer overflow (CSO) self-monitoring

Résumé

Un des objectifs de ce travail est la fiabilisation de l’autosurveillance des ouvrages de déversement pour lesquels les faibles lames déversantes contribuent fortement au volume annuel déversé. Une réflexion préalable explicite la problématique de l’évaluation de l’incertitude de la mesure, prépondérante pour ces faibles lames déversantes. Les approches de différentes normes métrologiques sont comparées, notamment sur le choix de l’incertitude de la détermination du zéro de la mesure de hauteur. Alors qu’il est préconisé de considérer 1 cm d’incertitude pour des sites de grande taille équipés d’une crête irrégulière en génie civil, elle peut baisser à 2 mm pour les petits ouvrages équipés d’une crête profilée en Inox. Reprofiler la crête avec une échancrure permet donc de réduire l’incertitude de mesure à quelques millimètres tout en relevant la lame déversante des faibles débits. Une forme spécifique, composée d’une succession d’arcs de cercle est présentée ici à travers une calibration par modélisation 3D et sa validation sur banc d’essai. Cette crête permet une évaluation du débit avec une incertitude inférieure à 6 %, même pour les faibles lames déversantes en réduisant l’accroche des déchets flottants. Cette forme limite aussi l’élévation de la hauteur d’eau en amont, l’acceptabilité de cette dernière doit être vérifiée via un diagnostic capacitaire.

Abstract

This article aims at improving the reliability of self-monitoring systems for combined sewer overflows in which low heads strongly contribute to the annual discharged volume. A preliminary reflection clarifies the problem of the evaluation of the measurement’s uncertainty, prevailing for these low heads. Approaches of different metrological standards are compared. It is recommended to consider 1 cm of uncertainty for large sites with irregular crest in civil engineering and it can drop to 2 mm for small structures with a profiled crest stainless steel. Reshaping the crest with a notch reduces measurement uncertainty to a few mm while raising the water level at low flow rates. A specific shape, composed of a succession of circular arcs is presented here through a CFD (Computational fluid dynamics) – calibration and validation on a test bench. This new U-notch weir leads to an evaluation of the discharge with an uncertainty of less than 6%, even for low heads. This shape also limits the elevation of the upstream water level, its acceptability must be verified via a capability diagnostis.

Mots clés : mécanique des fluides numérique, autosurveillance, seuil, Echancrure en arces de cercle, Validation sur banc
Keywords : computational fluid dynamics, self-monitoring system, overflow, U-notch weir, Bench check

1,2,3,4,5,6,8 3D EAU – Paris

4,7 Laboratoire ICube – École nationale en génie de l’eau et de l’environnement de Strasbourg (Engees) – Strasbourg

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