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Siphon (HU)
Traduction anglaise : Siphon
Dernière mise à jour : 02/01/2024
Un siphon vrai réunit deux ouvrages, éventuellement situés à des niveaux différents, fonctionnant à surface libre, par une partie intermédiaire située à un niveau supérieur à celui de l'ouvrage le plus élevé ; un siphon inversé les réunit par une partie intermédiaire située à un niveau inférieur à celui de l'ouvrage le plus bas (voir figure 1).
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Fonctionnement des siphons
Pour qu'il y ait écoulement dans un siphon vrai, il faut amorcer le siphon, c'est-à-dire créer une dépression dans la partie haute. La lame déversante dans la partie aval du siphon entraine rapidement l’air emprisonné entre les deux plans d’eau, puis l’eau s’écoule en charge. L'énergie de pression atmosphérique se convertit alors en énergie potentielle (et cinétique), ce qui permet au réservoir du haut de se vider dans celui du bas.
Les siphons inversés ne posent pas de problème d'amorçage, l'écoulement dans l'ouvrage s'effectuant toujours sous pression. C'est pour cette raison qu'ils sont parfois appelés siphons auto-amorçants.
Modélisation hydraulique des siphons
La façon théoriquement la plus simple de représenter le fonctionnement hydraulique d'un siphon, une fois qu'il est amorcé, consiste à le considérer comme un orifice ou une conduite en charge. Le débit qui transite s'exprime alors en fonction de la charge (différence de niveau entre le réservoir amont et le réservoir aval) par une relation de la forme :
avec :
- $ A $ : section du siphon (m2) ;
- $ g $ : accélération de la pesanteur (m/s2) ;
- $ H $ : charge hydraulique (m) ;
- $ m $ : coefficient de fonctionnement du siphon.
En pratique, la difficulté réside dans l'évaluation de la valeur numérique à attribuer à $ m $. Cette dernière dépend en effet de longueur du tronçon noyé et de sa rugosité ainsi que de la forme de la conduite (en particulier forme des différents coudes).
Les siphons inversés, souvent beaucoup plus longs, seront représentés dans la plupart des cas par un tronçon de réseau.
Utilisation des siphons en assainissement
Les siphons sont principalement utilisés en assainissement pour franchir des obstacles (rivière, voie ferrée, etc., voir figure 2), lorsqu'il n'est pas possible de maintenir le réseau à son niveau habituel. Dans ce cas, il s'agit le plus souvent de siphons inversés.
Ils peuvent également être utilisés pour réguler le débit (voir Siphon partialisé).
Entretien des siphons
Les siphons vrais posent peu de problèmes d'entretien dans la mesure où ils peuvent être désamorcés et nettoyés à sec.
Les siphons inversés sont en revanche beaucoup plus difficiles à entretenir, d'une part parce qu'ils sont toujours remplis d'eau, d'autre part parce qu'ils ont davantage tendance à s'envaser et enfin parce qu'ils sont souvent beaucoup plus longs. Pour éviter les problèmes il est nécessaire de bien concevoir ces ouvrages, en particulier en évitant les singularités hydrauliques trop prononcées (en particulier coudes brusques) et en prévoyant une charge hydraulique suffisante pour obtenir une vitesse d'écoulement élevée. En cas de besoin ces systèmes peuvent cependant être curés par des moyens mécaniques (boules de diamètre légèrement inférieur à celui de la conduite).
