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Vitesse de chute (HU)
Traduction anglaise : Settling velocity, Fall velocity
Dernière mise à jour : 31/12/2019
Composante verticale de la distance parcourue par une particule en suspension dans un liquide en un temps donné. Il s'agit en théorie de la vitesse limite d'une particule supposée de forme sphérique.
Mesure des vitesses de chute
La vitesse de chute dépend de l’équilibre, entre les forces dues d’une part à la pesanteur, et d’autre part celles dues à la turbulence. Les vitesses de chute se mesurent généralement dans des colonnes de décantation, en partant d'une suspension initiale homogène, obtenue en agitant la colonne ou en la retournant. Dans les deux cas, on mesure l'évolution de la fraction massique déposée en fonction du temps, dont on déduit la distribution des vitesses de chute. D'autres procédures recommandent de commencer par retirer la totalité des solides décantables contenus dans l'eau, puis de les introduire à la surface de la colonne sous la forme d'une bouillie. On peut également alternativement mesurer la masse déposée au fond de la colonne à différents instants ou la concentration résiduelle dans l'eau à différents niveaux et à différents instants. Les protocoles ne sont pas équivalents et produisent des résultats différents. Les résultats sont également fortement conditionnés par la concentration en matières en suspension au début de l'expérience. Pour une particule isolée, la vitesse d'équilibre est atteinte assez rapidement et après avoir parcouru un intervalle court. En revanche, si la concentration dépasse 4 à 5 mg/L, des phénomènes de floculation commencent à apparaître, et la vitesse limite n'est atteinte qu'après 1,5 ou 2 mètres de chute. D'autres facteurs jouent également un rôle, en particulier : la densité et la forme des particules présentes dans l'écoulement ; le fait que l'essai soit mené avec de l'eau propre ou dans l'effluent originel ; le temps de conservation de l'échantillon.
Importance de la vitesse de chute et valeurs dans les eaux pluviales et usées
En général, on synthétise la distribution des vitesses de chute sous la forme de graphes représentant en ordonnées le pourcentage cumulé de matériaux qui se déposent à une vitesse inférieure à celle indiquée en abscisse. Ces distributions sont très variables pour les effluents urbains, les vitesses de chute moyennes observées et les plages moyennes de variation sont les suivantes :
- eaux usées de temps sec : 0,045 cm/s et de 0,030 à 0,066 cm/s ;
- eaux pluviales : 0,011 cm/s et de 0,0015 à 0,15 cm/s ;
- eaux unitaires : 0,217 cm/s et de 0,01 à 5,45 cm/s ;
- sédiments décantés en réseau : 3,23 cm/s et de 0,80 à 6,75 cm/s.
Pour en savoir plus : Thèse Andres Torres sur la décantation des eaux pluviales.
Voir : Décantation.
