Effect of pool confinement on pressures around a block impacted by plunging aerated jets: Fid-Bau Portal

Effect of pool confinement on pressures around a block impacted by plunging aerated jets

Duarte, Rafael

L’érosion causée par des jets issus de structures hydrauliques développe progressivement une fosse confinée sur le lit. Une évaluation réaliste de l’affouillement considère l’influence de l’air entrainé quand le jet plonge, ainsi que des flux induits par la géométrie du fond. Cette étude expérimentale analyse systématiquement l’influence combinée de l’aération et du confinement de la fosse sur les pressions dynamiques affectant l’interface eau-roche et les fissures 3D autour d’un bloc. Les résultats montrent que le confinement réduit les pressions moyennes et ses fluctuations si le bassin est relativement profond, mais l’influence est négligeable quand le bassin est peu profond, tandis que l’aération a un effet inverse. Trois mécanismes sont identifiés, deux d’entre eux dépendent de la profondeur du bassin. Quand un bloc est mobile, les pressions sont atténuées à l’intérieur des fissures. Les vibrations du bloc, comme la présence d’air, réduisent la célérité des ondes de pression dans les fissures.

The erosion caused by jets issued from hydraulic structures progressively develops a confined scour-hole on the riverbed. A realistic scour assessment must consider both the influence of the air entrained when the jet plunges into the pool and the flow patterns induced by bottom geometry. This experimental study systematically analyzes the combined influence of jet aeration and pool confinement on the dynamic pressures affecting the water–rock interface and inside 3D fissures around a block. The results show that confinement reduces mean pressures and pressure fluctuations when the pool is relatively deep, but almost no influence is found when the pool is shallow, while air entrainment has an opposite effect. Three mechanisms are identified, two of them depend on the pool depth. Furthermore, when a block is mobile, pressures are attenuated inside the surrounding joints. The consequent block vibrations and the presence of air reduce pressure waves celerity inside the fissures.