Déterminer les effets des paramètres géométriques du massif rocheux sur l’érosion à l’aide d’un modèle réduit d’évacuateur de crues

À la suite de plusieurs événements d’érosion dans des évacuateurs de crues de différents aménagements hydro-électriques à travers le monde, Hydro-Québec s’est penchée cette problématique d’érosion concernant ses propres installations. En particulier, la société d’État s’intéresse aux effets des caractéristiques du massif rocheux sur son érodabilité dans le cas des évacuateurs de crues non recouverts, à jet parallèle à la surface du canal. Un canal non recouvert a la particularité d’exposer le massif rocheux directement à la force érosive de l’écoulement. Il existe plusieurs méthodes de calcul basées sur des modèles à la fois expérimentaux et numériques pour déterminer le risque d’érosion de ce type d’ouvrages. Les méthodes de calcul pour l’étude de certains canaux non revêtus ont donné des résultats qui sous-évaluaient ou surévaluaient l’érosion par rapport à l’érosion produite. Deux classes de paramètres ont une incidence sur l’érosion des évacuateurs de crues: les caractéristiques hydrauliques de l’écoulement produisant des pressions sur les blocs rocheux formant le massif rocheux ainsi que les caractéristiques du massif rocheux lui-même, qui pourraient avoir une incidence sur la résistance du rocher face aux pressions générées par l’écoulement. Une revue de littérature exhaustive a été effectuée dans le cadre de ce projet sur le sujet et les résultats montrent que quelques modèles physiques à échelle réduite de canaux d’évacuation ont déjà été conçus. Toutefois, aucun de ces modèles n’offre une étude complète de l’influence des caractéristiques géométriques du massif rocheux sur le potentiel d’érosion. Dans le but d’étudier cette problématique, un modèle réduit de l’évacuateur de crues du barrage Romaine-4 d’Hydro-Québec a été construit dans un laboratoire de l’UQAC. Ce modèle réduit permet d’étudier à la fois les caractéristiques du massif rocheux et les caractéristiques de l’écoulement à l’aide d’une instrumentation adéquate. Une reproduction d’un massif rocheux fracturé sera réalisée à l’aide de neuf blocs de béton, dont un instrumenté de capteurs de pression, disposés dans le canal d’écoulement du modèle réduit. Leur disposition sera variable selon la caractéristique étudiée : leur orientation par rapport à l’écoulement, l’ouverture des joints entre les blocs, leur volume et leur saillie. Dans le cadre de cette étude, seules les caractéristiques de l’ouverture des joints et de la saillie ont été étudiées. Les mesures recueillies permettront d’évaluer l’effet de l’ouverture des joints et de la saillie sur les paramètres hydrauliques autour du bloc instrumenté. Notamment, les résultats permettent de constater que la vitesse de l’écoulement au-dessus des blocs est le paramètre dont la modification est la plus importante pour l’évaluation de la possibilité de soulèvement du bloc. Aussi, ce paramètre est influencé de manière significative par une modification de la saillie. Une diminution de l’ouverture des joints occasionne selon certaines conditions une augmentation de la vitesse dans les joints et l’effet de la hauteur de saillie sur la vitesse de l’écoulement dans les joints dépend de la configuration des blocs en place. Cette étude sera reprise ultérieurement afin de développer une méthode de caractérisation de l’érodabilité du massif rocheux, permettant de prévenir des dommages liés à l’érosion d’un évacuateur de crues excavé dans le roc.

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