Fluvial sau torențial pentru Știință
În funcție de debitul unui flux este puternic sau slab, neregulile patului modelează adâncimea apei și viteza acesteia în mod diferit.
Debit, viteză și pescaj
Cum variază viteza în funcție de adâncimea apei? Pentru a afla, considerăm o secțiune a râului și impunem că greutatea sa motoră (proporțională cu aria secțiunii (lățimea × adâncimea) râului și cu panta) este egală, în regim permanent, cu fricțiunea forței (proporțional cu pătratul vitezei și lățimea curentului). Astfel, constatăm că viteza este proporțională cu rădăcina pătrată a produsului pantei și cu tirajul (adâncimea apei). Această formulă, enunțată de inginerul francez Antoine Chézy în 1775, a fost îmbunătățită în 1923 pentru a ține cont de faptul că forța de frecare depinde de adâncime; puterea la care intervine adâncimea în exprimarea vitezei este apoi 2/3 și nu 1/2.
Debitul fiind egal cu produsul vitezei de către secțiune, deducem că pescajul crește odată cu puterea 3/5 a debitului și că viteza crește odată cu puterea 2/5 a debitului. Cu alte cuvinte, când debitul crește, tracțiunea și viteza cresc ambele.
În practică, debitul este stabilit de volumul precipitațiilor și de întinderea bazinului hidrografic. Tirajul și viteza râului se ajustează corespunzător. Dacă debitul impus de precipitații depășește debitul corespunzător unui tiraj egal cu adâncimea patului, acesta se inundă. În cazul Senei, debitul poate varia de la aproximativ 80 de metri cubi pe secundă în perioadele de apă scăzută puternică la 2.600 de metri cubi pe secundă în caz de inundații excepționale; prin urmare, proiectul variază cu un factor de opt.
Ce se întâmplă cu pescajul și viteza de curgere atunci când fluxul este perturbat, de exemplu, prin prezența unei denivelări în fundul albiei? Să urmăm o felie de apă pe măsură ce progresează pe măsură ce traversează obstacolul. Dacă obstacolul este mic, disiparea energiei este neglijabilă și energia feliei de apă poate fi considerată constantă. Acesta este și cazul fluxului, deoarece cantitatea de material este conservată de la amonte la aval.
Două cazuri extreme pun în lumină comportamentul posibil al apei atunci când se confruntă cu un obstacol. Luați în considerare mai întâi un torrent, în care fluxul este rapid. La fel ca un ciclist care trece peste o umflătură, viteza apei va scădea: energia cinetică este convertită în energie gravitațională potențială pentru a depăși obstacolul. Conservarea debitului duce la o creștere a adâncimii (de fapt, grosimea) apei.