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28 novembre 2006 ENGEES LA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT Valise pédagogique – CERTU 2006 - Ouvrages spéciaux 1 « LA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT » Principes, méthodes et outils pour une meilleure intégration dans le cycle de l’eau Maîtrise d’ouvrage : Direction de l’eau (MEDD) Juin 2003 L’ingénierie de l’assainissement

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28 novembre 2006ENGEESLA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT

Valise pédagogique – CERTU 2006 - Ouvrages spéciaux 1

« LA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT »

Principes, méthodes et outils pour une meilleure intégration dans le cycle de l’eau

Maîtrise d’ouvrage : Direction de l’eau (MEDD)Juin 2003

L’ingénierie de l’assainissement

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Les ouvrages spéciaux

Un système d’assainissement est un assemblage complexe d’ouvrages qui assure :

la collectele transportsle traitement

Ce système est composé : D’ouvrages principaux (en général les canalisations et leur chambre d’accès)D’ouvrages dit « spéciaux » ou « annexes »

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Les ouvrages spéciaux

Éléments importants du fonctionnement global Sur le plan quantitatifSur le plan qualitatif

Fonctions bien précises Régulation, rétention (bassin de retenue, déversoirs,…)Fonctionnement hydraulique (siphons, station de pompage,..)Protection du milieu (déversoirs, bassin de pollution,…)

Calcul hydraulique et conception adaptées

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Les ouvrages spéciaux

Quatre classes

Ouvrages de régulation de flux

Ouvrages de dérivation

Ouvrages liés à la topographie

Ouvrages de dépollution

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Ouvrages de régulation des flux

Rôle

Protection contre le risque inondation (bassins de retenue)

Stockage et régulation (bassin d’orage)

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin de retenue

FONCTION INITIALE : protection contre les inondations

AUTRES USAGES :– maîtrise du ruissellement pluvial– réserve écologique– activités de loisirs– …….

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin de retenuePRINCIPE DE DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE

Choix du risque hydrologique

Détermination du débit de fuite

Détermination des surfaces drainées

Évaluation du volume à stocker

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin de retenueMETHODE DE DIMENSIONNEMENT

– Méthode des volumesà utiliser uniquement en l ’absence de données pluviométriques locales.

– Méthode des pluies

nécessite des données pluviométriques locales.

– Méthode des débitsà l ’aide d ’une modélisation.

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin de retenuePRINCIPE DE MODELISATION

Définition des courbes de fonctionnement de l’ouvrage

Lois de vidange : Q sortant = f(hauteur d’eau) - loi d’orifice par exemple

Q déversé = f(hauteur d’eau) - loi déversoir par exemple

Loi de stockageV stocké = f(hauteur d’eau) – fonction de la géométrie de l’ouvrage

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin d’orage

RESEAU UNITAIRE

FONCTION : protection du milieu naturel

PRINCIPE : stocker la pluie de « référence » et la diriger vers un traitement

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin d’orage

CLASSIFICATIONSelon mode d’alimentation

Connexion directeConnexion latéral

Selon mode rejet au milieu naturelBassin piègeBassin de transit

Connexion latéral

Connexion direct

D.O.

D.O. 1

D.O. 2

Qav

Qav

Qref

Qref

Qvid

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin d’orage

CONDITIONS D ’EXPLOITATION

Bassins parfaitement accessibles (voirie, tampons d ’accès, etc.).

Prévoir l ’entretien.

Point d ’eau ou utilisations des eaux transitant dans l ’ouvrage.

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Ouvrages de régulation des flux

Bassin d’orage

PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT

Méthode de l’ATV (Abwassertechnishe Vereinigung)

V = Vr * C * S * αT • V : volume du bassin d ’orage (m3)• Vr : volume relatif du bassin (en m3 / ha red.) abaque• C : coefficient de ruissellement moyen• S : surface en ha de la zone d ’apport• αT : facteur sans dimension, lié au temps de concentration T

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Ouvrages de régulation des flux

EQUIPEMENT DE REGULATION

Préconiser des ouvrages simples et rustiques Ouvrages de fond

Orifice calibré si variation Qfuite=f(h) acceptéeVanne opercule a flotteur pour Q fuite constantRégulateur Vortex

Ouvrages de surfaceLame déversanteEcrêmeur de surface

Ouvrages en implantation sèche (Vortex)

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Ouvrages de régulation des flux

PRINCIPE DE MODELISATIONLoi Q=f(∆h) - Décrite pour modèles simplifiésLoi perte de charge intégrée pour modèles complets

2gm)V(VYY

2av0

avam−

=−

Yam YYavavV0 Vav

23sam )Y -(Y 2gL

32Q µ=

YamYYavav

YYss

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Ouvrages de régulation des flux

EQUIPEMENT DE REGULATIONPRINCIPE DE MODELISATION

Seuil déversant

Loi Q=f(∆h) - Décrite pour modèles simplifiés de transfert de fluxLoi perte de charge intégrée pour modèles hydrauliques

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OUVRAGE

Ouvrages de dérivation

Rôle

Partage des flots

Q=Q1+Q2Q1

Q2

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Ouvrages de dérivation

Dérivation hydraulique

Délestage hydraulique pour éviter la surcharge de collecteur

Intégrée à l’arborescence du réseau

Ouvrage pas toujours hydrauliquement étudié

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Ouvrages de dérivation

Dérivation hydraulique

Multiples possibilités de partitions des flots

« Trou dans le mur »

Chambre avec départs multiples de canalisation

Chambre avec seuil déversant

Systèmes réglables

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageDélestage hydraulique pour éviter la surcharge de collecteurDéversement vers milieu récepteur des pointes d’orageComposition STEP

un collecteur de départ

un collecteur d ’arrivée

un canal de décharge

un canal de décharge

un ouvrage un ouvrage de dérivationde dérivation

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’oragePositionnement

Existence d ’émissaire DébitPollution

Étude économiqueouvrage ou collecteur + important

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageContraintes de construction

Sous-sol encombréÉvolution urbanistiqueNature des terrains et proximité des cours d ’eau

Contraintes liées à l’effluentsMatières organiques --> odeursflottants, huiles , graisse -->pollutioncorps étrangers --> obstructionmatières en suspension --> colmatage

Contraintes d’exploitationAccessibilité des ouvragesfonctionnement quantitatif et qualitatif

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageSolutions diverses

Ouvrages à seuil déversantOuverture de radierSiphonSystème avec régulation par vanne

Ouvrages préfabriqués

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orage

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageFonctionnement seuil déversant

Crête haute (crête > génératrice supérieure aval)

temps sectemps sec

pluie référencepluie référence

pluie oragepluie orage

Canalisation amont

Canalisation aval étranglée

Déversoir

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageFonctionnement seuil bas

Crête basse (crête > génératrice supérieure aval)

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Ouvrages de dérivation

Déversoir d’orageFonctionnement ouverture de radier

Débit conservé vers traitement

Débit déversé

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Ouvrages de dérivation

PRINCIPE DE MODELISATIONDéversoir à seuil

Loi Q sortant=f(Q entrant) - Décrite pour modèles simplifiés de transfert de fluxFormule type seuil pour modèles hydrauliques

Seuil unique si déversoir crête haute ou déversoir crête basse faible longueur (utilisable si la ligne d’eau sur la crête peut être supposée horizontale)Discrétisation de l’ouvrage en n seuils

Une bonne démarche : Utilisation du modèle ENGEES (J. VASQUEZ) ou autre utilitaire pour déterminer la courbe de fonctionnement

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Ouvrages liés à la topographie

Rôle

Franchissement de singularités topographiques

ChuteSiphonStation de pompage

Ni vEn : Ni veau d’arri vée

Ni veau de dé marrage

Ni veau d’arrêt

Tranche de po mpage

Gar de à l’égout 0. 10 à 0. 20 m

1 m maxi.

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Ouvrages liés à la topographie

PRINCIPE DE MODELISATIONModèles « transfert de flux »

Pas d’incidence pour les chutes et siphonsStation de pompage assimilé à un bassin de rétention avec traitement algorithmique différent des lois de vidange

Modèles « hydrauliques »Siphons : intégration de lois de perte de charge

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Ouvrages de dépollution

Rôle

Protection des équipements du réseau ou du milieu récepteurChambre de dessablement , décanteur, déshuileurDégrilleur

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Ouvrages de dépollution

PRINCIPE DE MODELISATION

Pas d’incidence sur les transferts de flux Qsortant(Dt)= Qentrant (Dt)

Pour les modèles hydrauliques Représentation par pertes de charges singulières

2kVh =∆