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Hauteur critique (HU)

De Wikigeotech

Traduction anglaise : Critical depth

Dernière mise à jour : 20/10/2022

En hydraulique : profondeur d'eau $ hc $ correspondant au minimum de la charge spécifique $ H $ pour un débit donné.

Sommaire

Importance de la hauteur critique

La hauteur critique joue un rôle très particulier en hydraulique ; elle créé une rupture au sein de l'écoulement et empêche l'information sur les conditions d'écoulement (en dehors de la valeur du débit) de passer à l'amont ou à l'aval. De façon pratique, elle va constituer une condition à la limite aval (et éventuellement amont) pour de nombreuses situations.

Séparation entre le régime fluvial et le régime torrentiel

La hauteur critique permet également de définir le régime d'écoulement (figure 1) :

  • fluvial ou infracritique si $ h\ >\ hc $ ;
  • torrentiel ou supercritique si $ h\ <\ hc $ ;
  • critique si $ h\ =\ hc $


Figure 1 : La hauteur critique correspond au minimum de la charge spécifique pour un débit donné ; le régime est torrentiel si la hauteur d'eau est inférieure à la hauteur critique et fluvial si elle est supérieure.

Dissipation d'énergie

La transition entre les deux régimes est brutale car lorsque la hauteur d'eau devient voisine de la hauteur critique dans un bief uniforme, la pente de la ligne d'eau devient théoriquement infinie. Dans le cas d'une transition d'un régime torrentiel vers un régime fluvial, le passage de la hauteur critique provoque l'apparition d'un ressaut hydraulique qui dissipe une grande quantité d'énergie (figure 2).


Figure 2 : Au passage d'un seuil hydraulique on observe souvent une double transition : fluvial-torrentiel à l'amont et torrentiel-fluvial à l'aval avec formation d'un ressaut hydraulique ; le Rhône à l'amont de Lyon ; crédit photo : Bernard Chocat.

Intérêt en métrologie

Un autre intérêt de la hauteur critique est d'être directement liée au débit par exemple par la relation $ (1) $ :


$ Q^2.B=g.S^3 \quad (1) $

Avec :


De ce fait on utilise souvent des seuils hydrauliques de forme adaptée (rectangulaires ou triangulaires, avec ou sans contraction), associés à une mesure de la hauteur d'eau à l'amont, comme débitmètre.

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