Démonstration du théorème de la pente superficielle

On part de l'équation fondamentale des axes hydrauliques :

qui peut se réécrire sous la forme :

Cette nouvelle équation exprime l'égalité de deux fonctions de dh / ds :

Les abscisses à l'origine :

Les deux abscisses sont égales dans le cas de la pente critique (B et D confondus). Or le théorème n'est valable que pour les faibles pentes de fond, nous serons donc toujours dans le cas où B est à gauche de D.

Si le débit Q varie, des quatre points A, B, C et D, seul C varie et fait varier le point E qui représente le point de fonctionnement du système.


Discussion en fonction de Q

Débit Q
Position du point C
dh / ds
Type d'axe

Q = 0
confondu avec O
i / (1 - i2)1/2
axe horizontal

Q augmente
varie de O vers A
> 0 et diminue

Q tel que h=hu
confondu avec A
= 0
axe uniforme

Q augmente
varie de A à F
< 0, décroît

confondu avec F
+/- infini
régime critique

Q augmente
en dessous de F
> 0, décroissant depuis + infini

En conclusion

  • pour un axe d'amont (h < hc, c en dessous de f) : dh /ds décroît depuis + l'infini, pour un débit croissant,
  • pour un axe d'aval (h > hc, C au dessus de F) : dh /ds décroît depuis i / (1 - 12)1/2 vers - l'infini, pour un débit croissant,

Pour deux axes du même type, au plus grand débit correpond la plus grande pente superficielle [- dh / ds].

Retour à la leçon V.1