Vidange étang : eau froide ou eau chaude en priorité ?

[invite95b0f3a1]

Bonjour,
Je suis complètement incompétent dans ce domaine.
C'est une question à laquelle je n'arrive pas à trouver de réponse, ni de justification :
Dans un étang, un bassin ou une retenue d'eau, l'eau se stratifie, froide plus dense au dessous, chaude au dessus.
Quand on ouvre une vanne, que se passe-t-il ? Est-ce la couche supérieure moins dense qui part en premier ?
Y-a-t-il un ordre ?
La position et la hauteur de la vanne ont-elles une importance ?
Merci d'avance pour vos explications.
Bernard
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[f6bes]

Bjr à toi,
Tout dépend ou se situe la ..hauteur de la vanne.
Ce qui part en premier ,c 'est ce qui se situe et qui est "aspiré" par la sortie vanne.
Bonne soirée

[obi76]

Bonjour,

en supposant que la stratification thermique est telle que vous la décrivez, une vanne au fond fera sortir de l'eau froide au début et de l'eau chaude à la fin, et plus elle sera vers le haut (moins vous vidangerez et) moins l'eau sera initialement froide.

[SULREN]

Bonjour,
Tout dépend de la hauteur de la vanne bien sûr.

Je réponds pour le cas de l’étang ou de la mare.
- On ne vidange que rarement, en général pour curage, et là peut importe que ce soit le froid ou le chaud qui sorte le premier.
- Mais on a presque toujours un trop plein, un déversoir, pour limiter le niveau de l’étang en hiver, période pendant laquelle il est suralimenté.

Pour des raisons de facilité et pour éviter les bouchages, le déversoir est placé en général à la partie supérieure du plan d 'eau.
Mais si on avait à décider si la prise d’eau de déversement doit être en haut ou en bas, je suggèrerais qu’elle soit en bas, parce que :
- C’est en hiver que l’étang déverse,
- C’est en hiver qu’il a tendance à geler, et on préfère qu’il ne gèle pas à cause de la faune qu’il abrite (pb d’oxygénation, etc).

Donc autant évacuer en priorité les couches les plus froides (à supposer que la stratification se fasse bien comme il a été dit) et donc à placer le départ de déversement en bas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Fustigator]

Bonjour,

en supposant que la stratification thermique est telle que vous la décrivez, une vanne au fond fera sortir de l'eau froide au début et de l'eau chaude à la fin, et plus elle sera vers le haut (moins vous vidangerez et) moins l'eau sera initialement froide.

En chipotant, il faut aussi ajouter la condition que l'eau la plus froide est >= 4°C

[obi76]

En chipotant, il faut aussi ajouter la condition que l'eau la plus froide est >= 4°C

Pourquoi 4°C ?

[Fustigator]

Pourquoi 4°C ?

Parce que 4°C c'est la température où la densité de l'eau est maximale (un lac gelé en surface est typiquement à 4°C au fond).

[obi76]

Parce que 4°C c'est la température où la densité de l'eau est maximale (un lac gelé en surface est typiquement à 4°C au fond).

Ha oui effectivement, merci de la précision

[harmoniciste]

Bonjour,
L'eau du fond étant à 4°C pour cause de densité plus élevée, le gel par l'air froid commencera nécessairement sur les couches stables du dessus. C'est par conséquent celles à évacuer en premier si on veut éviter ce gel, non?

[SULREN]

Bonjour,
@Harmoniciste.

L'eau du fond étant à 4°C pour cause de densité plus élevée, le gel par l'air froid commencera nécessairement sur les couches stables du dessus. C'est par conséquent celles à évacuer en premier si on veut éviter ce gel, non?

Dans la mare que je possède le déversoir est en haut, pour des raisons de facilité, comme je l’ai écrit dans mon post précédent.
En période de gel je casse la couche de glace tous les matins (j’ai un outil adapté) pour rétablir le contact avec l’atmosphère, au moins temporairement.

Je sais aussi, et depuis longtemps, que la densité de l’eau est maximale à 4°C.

J’ai quand même suggéré dans mon post de soutirer en priorité l’eau de la partie basse pour limiter le plus possible l’épaississement de la couche de glace. C’était suite à un raisonnement rapide et intuitif. Il s’agit de boucles de convection entre fond chaud du plan d’eau (chauffé par la terre et la vase qui vit) et la surface froide du plan d'eau.

Je coucherai sur un dessin ce que j’avais en tête, déjà à des fins de vérifications, et pour l’expliquer. Mais ce soir, pas de suite parce que j’ai une tâche urgente à finir (remettre en ordre de marche chaudière et tronçonneuse,……en prévision de la bise prochaine).

[SULREN]

Bonsoir,

Voici comment j’imagine le comportement de l’eau sous le dessus gelé d’une mare exposé à une température négative. Ce n’est qu’une intuition, pas le résultat d’une modélisation.

Juste sous la couche de glace :
Le film d’eau juste sous la glace est à 0°C.
Très légèrement au-dessous la couche est à 1°, plus bas à 2°; etc.
Cette stratification est stable parce que la densité la plus faible est au-dessus.
Quand on arrive à la couche à 4°C la densité est maximale et les eaux plus chaudes situées au-dessous sont plus légères. L’eau à 4°C amorce donc une descente selon un canal vertical.

Juste au contact du fond :
Le fond est chauffé par la chaleur remontant du sol, par la vie des plantes et animaux, et aussi par la décomposition des végétaux qui se sont déposés là. Supposons qu’il soit à 8°C.
Cette eau en contact avec le fond est plus chaude, donc plus légère que ce qui se trouve au-dessus. Elle ne peut stagner au fond et ne cherche qu’à remonter. Elle emprunte des canaux verticaux, qui s’amorcent peut-être au-dessus des points hauts du fond.

Cette convection fait que l’eau dans la partie basse du plan d’eau est plus froide que celle de sa partie haute, même si c’est la pellicule la plus haute qui est la plus froide et la pellicule la plus basse qui est la plus chaude.

Mais ce n’est qu’une intuition.

[SULREN]

(Suite)
Si ce qui précède est exact, en retirant de l'eau au bas du plan d'eau, plutôt qu'en haut,on retarde son refroidissement global, donc la formation de la glace.

[phys4]

(Suite)
Si ce qui précède est exact, en retirant de l'eau au bas du plan d'eau, plutôt qu'en haut,on retarde son refroidissement global, donc la formation de la glace.

C'est aux, si l'eau de l'étang est à une température entre 0°C et 4°C, les couches chaudes sont au fond et les couches froides au dessus.
Il faut donc prélever l'eau à la surface pour refroidir le moins possible l'étang. En vidant l'étang par le fond, il est possible de ne retrouver qu'un bloc de glace.

[SULREN]

ET si elle est entre 0 et 10?

[phys4]

Dans tous les cas, pour éviter le gel, il ne faut pas vidanger par le bas.
Pour conserver l'eau la plus chaude, il faudrait mettre un point de vidange au milieu, vous allez évacuer un peu d'eau tiède au début, mais s'il gèle vous refroidirait moins l'étang.

[SULREN]

La stratification de l'eau entre 0 et 4 °C est stable, je l'ai écrit dans mon post.
Si l'écart est entre 0 en surface (quand il gèle) et 8 au niveau du fond de l'étang (comme sur mon dessin, qui correspond à la situation dans ma région) elle est instable et la convection s'amorce.

De plus j'avais dit dans les posts antérieurs que l'on ne retirait de l'eau de étang que pour maintenir son niveau constant (déversement par trop plein) ce qui signifie qu'il y a un apport d'eau permanent dans l'étang par la source qui l'alimente, en général de l'eau qui provient du terrain qui le borde (l'étang étant encaissé). Cette eau est à la température du sol à environ 2 ou 3 m de profondeur. Il a donc un flux chaud permanent contrariant le flux froid entrant par la surface.

S'il n'y a pas trop plein, le problème du retrait d'eau ne se pose plus, ni la décision de le faire en haut ou en bas.

[phys4]

La stratification de l'eau entre 0 et 4 °C est stable, je l'ai écrit dans mon post.
Si l'écart est entre 0 en surface (quand il gèle) et 8 au niveau du fond de l'étang (comme sur mon dessin, qui correspond à la situation dans ma région) elle est instable et la convection s'amorce.

Dans le cas 0° à 8° entre la surface et le fond, , la convection s'amorce mais l'eau à 0° ne va pas jusqu'au fond, la moitié supérieure est stable, donc c'est l'eau du fond qui remonte jusque la moitié seulement pour inverser les températures de la moitié inférieure.
La solution du trop plein à la hauteur désirée résout le problème, puisque c'est une extraction à hauteur intermédiaire.

[f6bes]

Bjr à tous,
Et l'intéressé...a disparu?
Bonne soirée