Eaux Pluviales Modèle et Généralités WETHE JOSEPH
description
Transcript of Eaux Pluviales Modèle et Généralités WETHE JOSEPH
1
ASSAINISSEMENT PLUVIALE :Considérations générales et
systèmes de drainage
Présenté par :Joseph WETHE, PhD Ir.
Enseignant – Chercheur 2iE/GVEA
�������� ������� � ��
������� �
OBJECTIF���������������������������������������������������������� ������������������ ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� �������������������������������� ������ ������������� ������������� ���������� �� ��� �� ����������������� ��������������������� ���������������������������������������������������������������������
�� ������ ������ ����������� ���� ������������ ������������ ������ ����������� ���� ������������ ����������������������� �������� ����� �������� ��������������������������������������
!"��"#���$%&�"$ !"��"#���$%&�"$�� ''�����������������������(�������������� ����������������� ������������������������(�������������� ����������������� �������(��������������������������(�� ��������(��������������������������(�� ���������������� ������������
�� ��� ��� ��������������������� ������������������������ �������������� ����������� ��������������
2
��) #���!"$�*����%!�$"��$%������+, !�$�#���%!-"���
���) $���!���"%.� ��&"/%"*����� ����"%.�� ���$%���
����) $����%&!"#���"$*�!�"*�0��
PLAN DE L’EXPOSE
��������)))) #���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%����������)))) #���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%��#���!"$�*����%!�$"��$%��
3
CONSIDERATIONS GENERALES• EVOLUTION DE LA PHILOSOPHIE DE
L’ASSAINISSEMENT
• Traiter les eaux usées urbaines avant leurs rejets (d’où naissance des réseaux séparatifs et des STEP)
ENVIRONNE-MENTALISTE
Début du 20ème
siècle
• Éloigner le plus vite et le plus loin possible les eaux usées urbaines ;
• Lutter contre les inondations (d’où la naissance des réseaux unitaires).
SECURITAIREFin du 19ème
siècle
• Assainir les rues ;• Évacuer les déchets solides et liquides
encombrant les rues.
HYGIENISTEDébut du 19ème
siècle
ObjectifsConceptPériode
CONNAISSANCE DE LA PLUIE– Pluie : Phénomène aléatoire– Deux appareils de mesures, et de quantification :
• Les Pluviomètres : pour obtenir un CUMUL JOURNALIER des eaux pluviales ;
• Les Pluviographes : pour connaître les précipitations avec des PAS DE TEMPS PLUS FINS (quelques minutes).
– Données recueillies STATISTIQUEMENT EXPLOITEES– MAXIMA ANNUELS obtenus pour différentes durées pour bâtir
les courbes IDF.
Durée
Intensité Fréquence F1
Fréquence F2
Fréquence Fi
4
CONNAISSANCE DE LA PLUIELA PLUIE EN HYDROLOGIE URBAINE
Deux grands ensembles de pluies :Les Pluies « Historiques »
– Choix d’une des pluies les plus violentes ayant provoqué un maximum de dégât dans la zone d’étude ;
– Nécessité d’avoir une bonne série chronologique des mesures afin d’opérer un choix adapté ;
– Difficultés d’en associer une période de retour de la pluie choisie ;– Difficulté d’afficher une protection associée à une période de retour.
Les Pluies « de Projet »– Pluies fictives ou synthétiques associées à une période de retour et
présentés par des histogrammes de « variation de la pluie dans le temps ;
– Pluies bâties à partir des courbes IDF ;– Quatre exemples significatifs de pluies de projets, issues
d’ajustements mathématiques des courbes IDF : MONTANA, TALBOT, KEIFER & CHU
MODELES DE PLUIES EN HYDROLOGIE URBAINE
I
Durée de la pluie Tps
1 : PLUIE D’INTENSITE CONSTANTE
2.1 PLUIE DE KEIFER & CHU
Temps
I
i Max
I Moy (t)
Surfaces égales
2.2 Après ajustement sur MONTANAI
Temps
i Max
i Moy(t)
(1 – r) trt
3 : PLUIE DOUBLE TRIANGLE DE DESBORDES ET DE CHOCAT
Temps
Intensité Période Intense
i1
i2
t1
t2
t3
4 : PLUIE DOUBLE TRAPEZE DE BEMMO NESTOR
Temps
Intensité
Période Intense
i1
i2=i3
t1
t2
t5
i4
t4
t3
5
MODELES DE PLUIES EN HYDROLOGIE URBAINE
Attention à ces ajustements mathématiques!
• Ils sont des modèles propres à la localité où les mesures ont été réalisées :
– influence certaine du climat, – influence de l’hétérogénéité spatiale de la pluie, etc.
• Ils dépendent de l’échantillon de calage : importance de la période de pluie.
• La notion de période de retour n’est pas associée à une surface, mais à un seul point de mesure.
������������)))) $���!���"%.� $���!���"%.� $���!���"%.� $���!���"%.� �����&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.�� ���$%�� ���$%�� ���$%�� ���$%��
������������)))) $���!���"%.� $���!���"%.� $���!���"%.� $���!���"%.� �����&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.���&"/%"*����� ����"%.�� ���$%�� ���$%�� ���$%�� ���$%��
6
RESEAUX DE DRAINAGE
�����������
������ �������������� ���� ���������
��������
�����
���
��
�������� �������
Bouche d’égout
� ����� �������
Gouttières
Grille avaloirs sur cours ou
parking
Eaux usées
(sanitaires et cuisines)
EU+
EP
Domaine Privé
Domaine Public
Bouche d’égout
� ����� ��������
Gouttières
Grille avaloirs sur cours ou
parking
Eaux usées
(sanitaires et cuisines)
EP
Domaine Privé
Domaine Public EU
Domaine Privé
EU
� ����� ��� �����������
Bouche d’égout
Gouttières
Grille avaloirs sur cours ou
parking
Eaux usées(sanitaires et
cuisines)
EP
Domaine Public
Les schémas types des réseaux
(6)
Centre de collecteur multiple ou Schéma radial
interception
bas
(4)
Cours d’eau
Collecteur étagé ou par Interception
Cours d’eauCollecteur latéral ou // cours d’eau
RESEAUX DE DRAINAGEType de configuration
(5)
Centre de collecteur unique ou Éventail
Cours d’eau
Collecteur perpendiculaireCours d’eau
Collecteur oblique ou transversal
7
RESEAUX DE DRAINAGE
ELEMENTS CONSTITUTIFS DU RESEAU• canalisations ���� collecte et transport des effluents • Ouvrages secondaires ou annexes.MATERIAUX TYPES
• Béton - Fonte ductile - Grès – PVC – TerreCritères de choix des éléments et des matériaux• Tenue mécanique des sols aux pressions verticales
(charge d’exploitation ���� charges roulantes/permanentes ou exceptionnelles de chantier, etc.), aux pressions horizontales (Pression hydrostatique, Poids propre du tuyau et celui de l’eau drainée, etc.)
• Ténue à l’agressivité chimique intérieur et extérieur ;• Facilités d’exécution, d’exploitation, d’accessibilité et
de raccordement,• Coûts d’investissement et de fonctionnement, etc.
RESEAUX DE DRAINAGE
Deux technologies classiques : • Réseau ouvert,• Réseau FerméCritères de choix d’une des technologies :• Disponibilité des données et des moyens de calculs ;• Disponibilité des moyens financiers ;Démarche à suivre pour quantifier le débit à l’exutoire :• 2 méthodes classiques : Méthode RATIONNELLE et
Méthode SUPERFICIELLE (Caquot);
8
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
Hypothèse : • Linéarité de la transformation des pluies en ruissellement sur les surfaces
réceptrices (Méthode des Courbes Isochromes)
Formulation : 1�2�3/�������"4�5671�2�3/�������"4�5671�2�3/�������"4�5671�2�3/�������"4�567– Q= Débit à l’exutoire (m3/s), I = Intensité de la pluie (mm/h),– A= Surface réceptrice (ha) C= Coefficient de ruissellement
Amélioration de la méthode Rationnelle• Introduction d’un facteur correctif permettant de prendre en compte
l’abattement spatial de la pluie en considérant l’épicentre de celle-ci autour duquel les intensités vont décroissantes
Formule empirique de BÜRKLI & ZIEGLER : ��2���2���2���2�""""εεεε
– a = Coefficient d’abattement spatial ; A= Surface de la zone considérée ;� εεεε = Coefficient d’ajustement (= 5% en Afrique tropicale)
• Formule améliorée : 1�2�/�������"1�2�/�������"1�2�/�������"1�2�/�������"38383838))))εεεε4444 �567�567�567�567
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
/��00�/���*� ��!%����$$�9��*/��00�/���*� ��!%����$$�9��*/��00�/���*� ��!%����$$�9��*/��00�/���*� ��!%����$$�9��*
Rôle : Traduit le phénomène de pertes au ruissellement : le fait qu’une partie de l’eau précipitée ne parvient pas à l’exutoire du bassin versant.
Expression : C= Volume ruisselé parvenant à l’exutoire rapporté au Volume précipité sur la surface
Démarche d’estimation du Coefficient de ruissellement sur une zone hétérogène.
• Découper la surface réceptrice en zones « homogènes » (Ak) ;• Affecter à chaque zone un coefficient de ruissellement (Ck) ;• Déterminer alors le Coefficient de ruissellement résultant par
l’expression :
�
� •=
�
�
�
��
�
��
�
9
Modalité de remblaiement des canalisations dans une fouille
���������Modalité de remblaiement de la fouille
����������� ����� �
������
����� ��
��������
�� ���������
��� ����
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
��*����*�� ��$"��$%����*����*�� ��$"��$%����*����*�� ��$"��$%����*����*�� ��$"��$%��Démarche à suivre pour la détermination de l’Intensité de la Pluie :• Pluie de projet : Pluie d’intensité constante• Choix du Pas de temps dt ;• Découpage du bassin versant en surface isochrone (Ak) pour les
intervalles de temps dt
Q1+Q2+…+Qk
Ruissellement de A1+ A2+ Ak Ruissellement de
A1Ruissellement de A2 Ruissellement de
Ak
Débit
dt 2dt …kdt … ndt
Intensitéconstante
Temps
Pluie
ndt = Temps de Concentration
10
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���• Définition : Temps mis par une goutte d’eau tombée à l’endroit le plus
hydrologiquement éloigné de l’exutoire d’un bassin versant pour y parvenir.
• Expressions empiriques du Temps de concentration :
•tc en heures A en km² L en km I en m/m
����������������� �������
�
�����
�����=
Exemple 2 : Formule CALIFORNIENNE :����
���� ��
���
�=�
���
Exemple 4 : Formule 4 : de KIRPICH
��
���
�=
�����
����
��������
��� �
�
���
�=
�����
����
��
�
�
���
Exemple 3: Formule de NASH���
���� ��
���
�=�
���
•tc en minutes A en hectares L en mètres I en m/m H en m/m
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���
Attention• Validité des modèles limitée à l’échantillon ayant servi au calage• Résultats pouvant être assez différents pour un même bassin versant• Nécessité d’utiliser dans la méthode rationnelle, la démarche plus
physique suivante, faisant appel à des relations empiriques.
• Tc = ts + tr– ts est le temps de ruissellement en surface avant d’entrer dans le réseau ou le
talweg principal ;– tr est le temps de ruissellement en réseau jusqu’à l’exutoire.
11
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���
Démarche ITERATIVE pour l’estimation du temps de ruissellement en réseau jusqu’à l’exutoire
• Établir le plan du réseau du réseau et Calculer ;
• Estimer un tr (théorique) et en déduire � � � �2� �:� �2� �:� �2� �:� �2� �:� �;• Calculer le débit à évacuer par la méthode rationnelle ;• Dimensionner le réseau d’évacuation ;
• En déduire alors le nouveau tr correspondant par la formule suivante : *��*��*��*��2������32������32������32������3$ ;$ ;$ ;$ ;����&;&;&;&;4444
– Ltj = Longueur du jème tronçon de pente uniforme – Vj = Vitesse moyenne d’écoulement (Vj = Q/Sj) ;
• Déterminer enfin le � � � �final lorsqu’on observe une convergence de l’opération.
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���*�9��� ��/��/��*!"*���
Quelques valeurs estimées du temps de ruissellement en surface
• Agglomérations d’habitat très dense• Agglomérations d’habitat dense et de
faible pente• Agglomérations d’habitat lâche, type
résidentiel
• 5mn• Entre 10 et 15mn• Entre 20 et 30mn
ENPC, 1978
• BV < 5ha• BV = 20ha et I> 0,5%• BV = 20 ha et I< 0,5%
• 15mn• 15mn• 15mn + 1mn/ha
additionnel à 5ha
O.M.S., 1992
• Dans les centres urbains• Dans les centres périurbains
• Environ 5mn• Entre 5 et 15mn
NONCLERC, 1982
Conditions aux limitesValeurs de ��������Sources
12
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
��!�� �� ��!�*�%!��!�� �� ��!�*�%!��!�� �� ��!�*�%!��!�� �� ��!�*�%!
Rôle :• Détermine le degré de sécurité (risque encouru) que peut avoir un
ouvrage d’assainissement
Valeurs usuelles• T < 5 ans en zone peu vulnérable (périphérie, zone peu dense,
etc.)• 5 ans < T < 10 ans en zone vulnérable (centre de commerce et
d’industries, etc.) ;• T > 10 ans en zone très vulnérables (centre ville) : valeurs
utilisées pour ajuster les courbes IDF.
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
Démarche de mise en œuvre pour des BASSINS VERSANTS EN SERIE
B.V. 1B.V. 2
Tronçon C1 Tronçon Caval
P1 P2
B.V. 1 B.V. 2
P1
P2
AvalExutoire
Talweg principal
•Regrouper Ak, Ck et Tck et Calculer le débit au point P1 :183*4�2�/8����3*(� �84���"8183*4�2�/8����3*(� �84���"8183*4�2�/8����3*(� �84���"8183*4�2�/8����3*(� �84���"8
•Dimensionner le tronçon C1•Estimer le temps de parcours tp1-2 entre les points P1 et P2.•Calculer au point P2 la surface équivalente "��"��"��"��2�"8�:�"<2�"8�:�"<2�"8�:�"<2�"8�:�"<;•Calculer
�
� •
=
���
����
•Déterminer Tc équivalent ��� ��� ��� ���2�9���=3 �8�:� �82�9���=3 �8�:� �82�9���=3 �8�:� �82�9���=3 �8�:� �8))))<4(� �<><4(� �<><4(� �<><4(� �<>;•Calculer Q au point P2 et dimensionner le tronçon aval.
13
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE RATIONNELLE
Démarche de mise en œuvre pour des BASSINS VERSANTS EN PARALLELE
•Regrouper Ak, Ck, Tck et Calculer au point P1//2 "��"��"��"��2�"8�:�"<2�"8�:�"<2�"8�:�"<2�"8�:�"<?•Calculer le coefficient de ruissellement équivalent :
�
� •
=
���
��
��
�
•Déterminer le temps de concentration équivalent : tceq = Max [(tc1, tc2] ;•Calculer alors le débit au point P1//2 et dimensionner le tronçon aval.
B.V. 1
B.V. 2
P1//2
AvalExutoire
Talweg principal
B.V. 1
B.V. 1
Tronçon Caval
P1//2
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE SUPERFICIELLE
Principe :• Méthode rationnelle évoluée et Intègrant les phénomènes de stockage
temporaire dans les réseaux ;• Considère que le temps de concentration dépend du débit ;• Le débit est maximal quand la durée de la pluie est égale à tc.Démarche
• Volume ruisselé (Vr) entre 0 et tc : &�&�&�&�2�2�2�2�+@"@/@�+@"@/@�+@"@/@�+@"@/@� 2�87@+@/@"2�87@+@/@"2�87@+@/@"2�87@+@/@"38383838))))����4444
• Volume stocké (Vs) dans le réseau à l’instant tc : &�2�&�2�&�2�&�2��@ �@1�@ �@1�@ �@1�@ �@1– où d = coefficient d’ajustement, et Q débit maximal (m3/s)
• Définir le Volume écoulé (Ve) à l’exutoire du BV jusqu’à tc : &��2�&��2�&��2�&��2��@ �@1�@ �@1�@ �@1�@ �@1– b est le coefficient d’ajustement
• Établir le Bilan volumétrique : &�&�&�&�2�&�:�&�2�&�:�&�2�&�:�&�2�&�:�&� et en déduire Q. en utilisant également l’ajustement de Montana (H= atc
b+1)Remarque : Tc = µµµµ(M).Ic.Ad.Qf, et Q(T) =K(T).Iu(T).Cv(T).Aw(T).• Surface du BV entre 22ha < A < 1100 (Afrique)22ha < A < 200ha (Europe)• Pente équivalente entre 0,65% < I < 1,4% (Afrique tropicale humide) 0,20% < I < 5% (Europe).• Coefficient de ruissellement 0,25 < C < 0,80
14
�
�=
�
�
�
��
�
�
�
�
Mise en œuvre de la Méthode de Caquot.• Cas 1 : Si Bassin versant en série :
�=�
����
�
�=
��
���
�
�
�
� [ ]
[ ]�
�=
���
�
�
���
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�� �
�
�� �
��
�
���
�=
�
�
�
� �
��Cas 2Cas 2 : Si Bassin versant en parall: Si Bassin versant en parallèèlele ::
Si Qeq < Max (Qj) alors, Qeq = Max(Qj).
[ ][ ]�
�=
�
��
�
��
��
�
��
� ���
�
���
�=
�
��
�
�� �
��=�
����
•Si Qeq < somme des Qj, ���������������������������� �= ����
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE SUPERFICIELLE
ESTIMATION DES DEBITS PAR LA METHODE SUPERFICIELLE
Limites• Valeur approximative du débit
maximal à l’exutoire ;• Pas d’information sur l’hydrogramme
(variation du débit en fonction du temps), et donc du volume de crue :
• Ne s’applique qu’à des bassins versants urbains homogènes et équipés de réseau d’assainissement bien dimensionnés.
����
����� �µµµµ�����
�
��ββββ�αααα��
������
��� ����
� � ���
����� �
���� ����
������
���� ����
�εεεε�� � ���
����� �
����
�����ββββ�αααα����εεεε�����
µµµµ�� �������
���
��
� ���� ������������� �����������
����� � �
������� ����
15
DETERMINATION DE L’HYDROGRAMME A L’EXUTOIRE D’UN BASSIN VERSANT
<���������<���������<���������<��������� AAAA
1/- Modèle simple issu formules Rationnelles et de Caquot• Permet d’avoir une connaissance du débit maximal (voir Méthode
Rationnelle et Méthode de Caquot).• Connaissance du temps de concentration ;• Construction de l’hydrogramme simple.
2/- Modèle à réservoir ou Modèle Conceptuel• Les modèles empiriques : Ajustement mathématique d’une série de
données ���� Applicable dans le contexte expérimental (Précaution).• Les Modèles mécanistes : Supposés être universel dans leurs applications.• Les Modèles Conceptuels : Intermédiaires entre les modèles empiriques et
mécanistes.
Temps
Débit
Qmax
tc
DETERMINATION DE L’HYDROGRAMME A L’EXUTOIRE D’UN BASSIN VERSANT
• Mise en œuvre :• Comment transformer la pluie en débit à travers le
système constitué du bassin versant urbain ?
ENTREESignal
(Pluie)
SYSTEME (Bassin Versant)
Fonction de Reproduction
Fonction de Transfert
SORTIERéponse
(Ecoulement)
16
DETERMINATION DE L’HYDROGRAMME A L’EXUTOIRE D’UN BASSIN VERSANT
Mise en œuvre :• Fonction de Reproduction : Evaluer la quantité de pluie qui
parviendra à l’exutoire, compte tenu des pertes initiales et des pertes continues observées.
Pluie brute Pb
% de surface imperméable IMP
RuissellementSurface
Perméable
RuissellementSurface
Imperméable
P1 = Pb (1-IMP)
Pertesinitiales
P2 = P1 - STO
BV type II
P3 = P2 x C
Pluie nettePn = P0 + P3
BV type I
P3 = P2 - INF
P0 = Pb x IMP
DIMENSIONNEMENT DES CANAUX
Types d’écoulement.• Écoulement permanent uniforme où les caractéristiques hydrauliques ne
varient pas d’une section à une autre.• Écoulement permanent et non uniforme, graduellement varié : si les
caractéristiques hydrauliques varient lentement d’une section à une autre.• Écoulement non permanent et non uniforme (régime transitoire) : avec
variation rapide des caractéristiques hydrauliques.
Équation caractéristique : MANNING - STRICKLER
• 1�2�B1�2�B1�2�B1�2�B@�@!�@�@!�@�@!�@�@!�<�5<�5<�5<�5@�@�@�@�8�<8�<8�<8�<– Remarque : La pente de la ligne de fond (I) est ici égale à la ligne de charge (J).
Principe de dimensionnement• S’appuyer en général sur Qmax à évacuer sans risque que le réseau ne
déborde ���� Évaluer le débit maximal Qmax.• Calculer la Pente de l’ouvrage dans le sens de l’écoulement (Amont vers
Aval).• Choisi la section de l’ouvrage (forme et dimension) ;• Définir la nature du revêtement de l’ouvrage.
17
Vitesses admissibles dans les canaux non revêtus
VITESSES MAXIMALES
Diagramme d’évaluation des caractéristiques hydrauliqueSelon le taux de remplissage d’un canal circulaire
VITESSES MAXIMALES
18
DIMENSIONNEMENT DES CANAUXRemarques sur la Pente.
•Renforcer les parois ;•Aménager le profil longitudinal de manière à provoquer des ruptures de pentes pour que Vmax < 1,5m/s (parois en terre) ou < 4 à 5m/s (parois en béton).
•Vitesses importantes ;•Risques d’érosion des ouvrages
Pente forte> 5%
•Adopter des formes susceptibles d’accélérer les faibles débits de manière à ce que la vitesse minimale > 0.3 -0.4m/s
•Dimensions importantes ;•Vitesses d’écoulement faibles ;•Risques de dépôts solides et des débordements
Pente faible
< 0.3%
���� ����� ����� ����� ��������� ����� ����� ����� ���� ������ ������ ������ �����������������������������������
��������������������
������������������������
Remarques sur la Section.
Terre, Béton (grands canaux), Maçonnerie (moellon, parpaings, etc.), etc.
Types de revêtements
Circulaire (enterré), Rectangulaire, Trapézoïdale
Plusieurs formes
Ouvert ou enterré2 types de réseaux
/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �/�����C�� ����� �
Modification de pente
Aménagement des pentes raides
MODIFICATIONS DES PENTES
19
/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �/�����C��������� �
Adopter des formes susceptibles d’accélérer l’écoulement même pour des faibles débits
MODIFICATIONS DES PENTES
0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������
SECTION D’ECOULEMENT
20
0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������0������ ���������������� �����D������������ �C��������
SECTION D’ECOULEMENT
�CC �CC �CC �CC��� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� �������������������������������� �CC �CC �CC �CC��� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� ������� ��C���������� ����� �������E ���� ��������������������������������
SECTION D’ECOULEMENT
21
����������������)))) $����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�����������������)))) $����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�$����%&!"#���"$*�!�"*�0�
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
But : ���� Permettre de mieux contrôler les eaux pluviales tombant dans une zone donnée.
Fondement ���� Non maîtrise de l’urbanisation.• Augmentation rapide des surfaces à raccorder.• Densification des tissus urbains ���� augmentation du coefficient de
ruissellement et réduction de l’infiltration• Diminution du temps de concentration et Augmentation du débit de
manière exponentielle.Conséquences : • Débordement des réseaux existants ���� Inondation et érosion.• Nécessité de Mettre en place des techniques alternatives dont les rôles
sont entre autres :
– Stocker et/ou infiltrer les eaux pluviales et/ou de Limiter les débits de points.
– Suppléer les insuffisances des réseaux existants.
22
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
FosséNoue (fossé très évasé avec des pentes de berge faible).
Stocker momentanément l’eau avant restitution par infiltration ou par débit limité.
Structures réservoir ouvert
TranchéeCiterne
Stocker momentanément l’eau avant restitution par infiltration ou par débit limité.
Structures réservoir enterrées
Tranchée ou fosséBassin en eau – Bassin sec
Bassin endigué – Dépression naturelle
Bassin étanche – Bassin d’infiltrationBassin enterré – Bassin ouvert.
Stocker les eaux de ruissellement dans les dépressions naturelles ou artificielles.
Vidanger les eaux de ruissellement par infiltration et/ou avec des débits limités dans un milieu naturel ou dans un réseau.
Bassins de rétention
ExemplesRôleTypes
LES TECHNIQUES ALTERNATIVESPrincipaux types de techniques alternatives :
Chaussée réservoir à injection répartie (revêtement drainant).Chaussée réservoir à injection localisée (revêtement étanche)
Stocker en dessous de la chaussée les eaux de pluie et l’infiltrer à l’aval à débit limité
Chaussée àstructure réservoirs
Intercepter la pluie sur le toit, la stocker et la restituer vers l’aval àdébit limité
Toiture stockante
Puits creuxPuits combléPuits d’infiltration (fond du puits au-dessus de la nappe)Puits d’injection (fond du puits en dessous de la nappe)
Stocker et infiltrer les eaux de ruissellement
Puits d’infiltration
ExemplesRôleTypes
23
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
DIMENSIONNEMENT DES BASSINS DE RETENTIONMéthodes simplifiées • Méthode des pluies : déduite des courbes IDF et de la formule de
Montana.• Transformer les courbes IDF en HDF où H= a.tb+1
• Evaluer le coefficient d’apport du bassin versant (Ca) = volume ruisselérapporté au volume précipité. .
• Evaluer la surface active ou surface d’apport du bassin versant. Aa = A.Ca
• Se fixer un débit constant de vidange du bassin de rétention (Qv).• Calculer le débit spécifique de vidange ou Hauteur d’eau par unité de
temps. qv = Qv/Aa
• Calculer la hauteur vidangée au cours du temps. Hv = qv x t• Superposer la courbe Hv à la courbe HDF• Le plus grand écart entre les deux courbes est la hauteur d’eau maximale
à stocker. (Hmax)• Définir alors le volume d’eau à stocker. Vs = Hmax . Aa
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
LES TRANCHEES• >>> Fossés peu profonds (< 1m), remplie de matériaux suffisamment
poreux (30% et 40%) pour pouvoir stocker de l’eau et drainer des surfaces relativement faibles.
• Différents types :• Tranchées d’infiltration autorisant des vidanges par infiltration.• Tranchées de rétention restituant à débit limité vers le milieu récepteur
(réseau, talweg, puits d’infiltration, etc.)• Critères de choix d’une tranchée• Perméabilité et nature du sol support.• Qualité des eaux de ruissellement (présence ou non de fine et risques de
colmatage).• Niveau de pollution et risques de contamination de la nappe d’eau
phréatique (laisser au moins 1m de sol au-dessus de la nappe).• Position de la nappe et risques de remontée de celle-ci.• Existence ou d’un exutoire ?
24
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
TRANCHEE
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
TRANCHEEDimensionnement d’une tranchée : un processus itératif.• Choisir la période de retour de dimensionnement (niveau de risque
hydrologique).• Calculer le volume géométrique Vg (représentant la capacité de stockage
de la tranchée dépendant de la pente du milieu naturel)• Déterminer le débit de vidange, connaissant la capacité d’absorption (cas
des tranchées d’infiltration) ou les conditions aval (cas des tranchées de rétention)
• Calculer le volume nécessaire (Vn).• Comparer le volume nécessaire (Vn) et le volume géométrique (Vg) :
– Si Vg= Vn, fin de l’opération,– Sinon, modifier les caractéristiques de la tranchée et recommencer sur
Vg.
25
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
CITERNE AVEC RESERVE FOSSE
PUITS
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
PUITS (type de remplissage)
26
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
ASSOCIATIONS ENTRE OUVRAGES ALTERNATIFS
LES TECHNIQUES ALTERNATIVES
TOITURE RESERVOIR