Fiche 7

Les tranchées

SOMMAIRE :

1 - Les principes de fonctionnement 3

2 - La conception 7

3 - La réalisation 11

4 - L'entretien 12

5 - Annexe 1 : fiche descriptive d'une tranchée (exemple) 13

6 - Annexe 2 : exemple de calcul hydraulique d'une tranchée 14

Les

tranc

hées

- F

iche

71 - Les principes de fonctionnement 3 1.1 Les intérêts 3 1.2 Les précautions 4 1.3 Les conditions et domaines d’utilisation 4 1.4 La typologie 5

2 La conception 7 2.1 L’étude de faisabilité 7 2.2 Les matériaux et équipements 8 2.2.1 L’interface surface drainée/tranchée 8 2.2.2 L’intérieur de la tranchée 8 2.2.3 L’interface tranchée/sol 9 2.2.4 L’interface tranchée/exutoire 9 2.3 L’aspect hydraulique 9 2.3.1 La méthode de calcul 9 2.3.2 Le débit de fuite 9 2.3.3 Le dimensionnement de la tranchée 10 2.4 L’aspect pollution 11 2.4.1 La pollution chronique 11 2.4.2 La pollution accidentelle 11

3 - La réalisation 11

4 - L’entretien 12

5 - Annexe 1 : fiche descriptive d’une tranchée (exemple) 13

6 - Annexe 2 : exemple de calcul hydraulique d’une tranchée 14 6.1 Hypothèses 14 6.2 Calculs 15

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1 - Les principes de fonctionnement

La tranchée est une excavation de faibles profondeur et largeur, servant à retenir les eaux. Elle peut revêtir en surface divers matériaux tels qu’un enrobé drainant, une dalle de béton, des galets ou de la pelouse, selon son usage superficiel : parkings de centres commerciaux, trottoirs le long de la voirie, ou jardins.

L’eau est collectée soit localement par un système classique d’avaloirs et de drains qui conduisent l’eau dans le corps de la tranchée, soit par infiltration répartie à travers un revêtement drainant en surface : enrobé drainant, pavé poreux, galets ou par des orifices entre bordures ou autres systèmes d’injection, après ruissellement sur les surfaces adjacentes.

L’évacuation se fait de façon classique vers un exutoire prédéfini : un réseau d’assainissement pluvial en général ou par infiltration dans le sol support.

Selon leur capacité, ces deux modes d’évacuation peuvent se combiner.

Tranchée drainante récupérant les eaux du parking, noue reprenant les eaux excédentaires, parking rue Faidherbe,

Pérenchies

Parmi les principaux avantages liés à l’utilisation de cette technique, on peut citer :

• l’insertion facile en milieu urbain avec faible consommation de l’espace ;

• une bonne intégration au paysage, grâce aux diverses formes et revêtements de surface ;

• une mise en œuvre facile et bien maîtrisée.

Le principal inconvénient est lié strictement, comme pour toutes les techniques d’infiltration, au risque de pollution de la nappe, suite à une pollution accidentelle. Une tranchée est un ouvrage superficiel (entre 1 et 2 mètres de profondeur), linéaire, utilisé pour l’assainissement pluvial des voiries et de toitures. Elles sont remplies de matériaux poreux (massifs de graviers ou de galets, structure réservoir,…) et revêtues de dalles de béton ou de pelouse. Elles sont le plus souvent équipées d’un système de drainage.

On note qu’il existe deux principaux types de fonctionnement :

• les tranchées drainantes : système de rétention des eaux. L’eau est évacuée grâce à un drain, selon un débit régulé vers l’exutoire (le réseau d’assainissement pluvial traditionnel, le milieu hydraulique superficiel, un système d’infiltration) ;

• les tranchées infiltrantes : système d’infiltration, couplé au système de rétention. L’évacuation des eaux pluviales se fait par infiltration directe dans le sol mais on peut également la coupler avec un écoulement régulé. Ceci permettra la vidange complète de l’ouvrage.

N.B : Il existe des systèmes préfabriqués (structure alvéolaire, structure en casier, « nouilles » béton,…) permettant de jouer le même rôle que les matériaux indiqués ci-dessus (roulé, concassé,…). Leur mise en oeuvre devra correspondre au mode opératoire défini par les fournisseurs et soumis à approbation du service assainissement.

1.1 Les intérêts

Les avantages cités dans ce paragraphe sont communs aux deux types de tranchées ;

• réduction des débits de pointe et des volumes s’écoulant vers les exutoires ;

• réalimentation des nappes phréatiques (si infiltration) ;

• dépollution efficace des eaux pluviales par « filtration » par interception au travers de la structure (roulé, concassé,…) surtout dans le cas d’une tranchée infiltrante ;

• technique peu coûteuse ;

3

4

• mise en oeuvre facile et maîtrisée ; • bonne intégration paysagère et dans le tissu

urbain ;• faible emprise foncière ;• les tranchées sont bien adaptées aux terrains

plats dont l’assainissement pluvial est difficile à mettre en place ;

• les tranchées peuvent être couplées avec d’autres techniques alternatives (elles servent ainsi de système drainant en fond de bassin par exemple).

1.2 Les précautions

Hormis pour le risque de pollution, les inconvénients cités dans ce paragraphe sont communs aux deux types de tranchées ;

• risques de nuisances olfactives (stagnation d’eau, putréfaction de végétaux,…) par défaut de réalisation ou manque d’entretien.

• risque de colmatage possible, surtout pour les tranchées le long des voies circulées et arborées.

• dépôts de flottants. Dépend de la nature des eaux retenues dans la tranchée et de la présence ou non d’un système de « dégrillage » en amont.

• nécessité d’un entretien régulier spécifique (nettoyage de la structure réservoir, du drain, des bouches d’injection et des avaloirs…).

• difficilement applicable pour des terrains naturels à forte pente.

• technique tributaire de l’encombrement du sous-sol.

• pour les tranchées infiltrantes risque de pollution de la nappe.

1.3 Les conditions et domaines d’utilisation

L’alimentation en eau durant l’épisode pluvieux peut se faire :

• par ruissellement direct, en général en fond de petite noue ;

• par déversement du réseau pluvial dans un drain au sein de la tranchée.

Les aménagements réalisés sur les tranchées sont divers et variés. Ils peuvent être sous la forme d’espaces verts, de chemins piétonniers, comme des promenades ou des trottoirs ou bien en voies d’accès pour les véhicules comme des parkings. Pour mettre en oeuvre une solution de tranchée infiltrante, il faut s’assurer de la présence d’horizon géologique favorable à l’infiltration, dans les couches superficielles (1m à 1.5m) sur la base d’une étude hydrogéologique.On vérifie grâce aux résultats de celle-ci : • que la perméabilité du sol permet l’infiltration

des eaux collectées dans un laps de temps « respectable » (durée d’infiltration après orage < 6h) ;

• que la nature des couches géologiques du sol permet l’infiltration des eaux de pluie et de ruissellement générées par deux épisodes pluvieux décennaux se succédant en l’espace de 24h ;

• que la nature des couches géologiques du sol et l’environnement immédiat (habitation, sous sol, terrains pentus,…) est compatible avec l’infiltration (effondrements, glissements de terrain, création de « nappe » perchée provoquant l’inondation des sous sols,…).

N.B. : Une étude sur les possibilités de pollution de nappe devra être menée pour les zones « à risques ».En cas de risques majeurs, il est conseillé d’avoir une distance minimale de 1 mètre entre le fond de l’ouvrage et le niveau des plus hautes eaux afin de «filtrer» les eaux grâce au sol en présence. Si cela s’avère nécessaire, des systèmes de traitement adéquats (décanteur, déshuileur, débourbeur,…) seront mis en oeuvre avant infiltration des eaux collectées. Les retours d’expériences sur les tranchées ont montré qu’elles pouvaient se colmater (sur le long terme) surtout le long des voies circulées et arborées. La mise en oeuvre d’ouvrages spécifiques, et un fonctionnement successif en charge et en décharge ralentiront ce phénomène et permettront de faciliter l’entretien et d’éviter tous types de nuisances. De plus la dimension minimale du drain (D=300mm) permettra une durée de vie de l’ouvrage plus importante et un entretien plus aisé. Cette solution ne présente pas de contraintes urbanistiques et topographiques majeures, hormis la nécessité d’avoir un terrain naturel faiblement pentu et un sous-sol non encombré.

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1.4 La typologie

Les tranchées sont des ouvrages superficiels et linéaires, d’une profondeur de l’ordre du mètre, qui recueillent généralement les eaux de ruissellement perpendiculairement à leur longueur puis les évacuent soit par infiltration, soit vers un exutoire (réseau, puits…).

La collecte de l’eau s’effectue :

• soit directement après le ruissellement sur les surfaces drainées ;

• soit par l’intermédiaire d’un réseau.

Suivant le mode d’évacuation des eaux stockées dans la tranchée, on distingue :

• les tranchées d’infiltration (dans le sol) ;• les tranchées de rétention (restitution vers un

exutoire avec un débit régulé).Comme pour les puits, l’usage des tranchées est déconseillé dans les zones où le risque de contamination est élevé (exploitation agricole, stations d’essence, aires de stockage de produits chimiques…).

Mode de collecte et d’injection (Source : CETE Nord - Picardie)

Type de tranchée (Source : CETE Nord - Picardie)

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Ce dispositif permet aux eaux de toiture de s’infiltrer au travers d’un massif poreux. Placé horizontalement, le dispositif offre une grande surface de contact avec le sol.

L’eau est injectée au centre du massif après décantation voire filtration dans des regards.

L’imputation financière de l’investissement et de l’entretien est à la charge de la propriété qui reçoit la pluie.

Fiche technique n° 2 : La tranchée drainante

La b

oîte

à o

utils

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Tec

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Choix des matériaux

Fourchette de prix indicatifs

• En grande surface du bricolage et de l’outillage :Tuyaux PVC, Puisard béton et PVC, Regard en fonte

• Chez un fabricant ou négociant de matériaux de construction :Géotextile et Grave 20/80

Fournitures et Pose 60 à 90 € (400 à 600 Francs) le mètre linéaire (TTC)

Terre VégétaleRecouvrement de 30 cm

Drain PVC(o 100 mm)

Cailloux Grossiers Calcaires(Grave 20/80)

Bache perméable à l’eau(géotextile non tissé avec

un recouvrement de 30 cm)1 m

Fond de tranchée horizontal

20 cm

10 cm

40 cm

70 cm

20 à 30 cm

COUPE LONGITUDINALE : Puisard de décantation

Arrivée d’eau de pluie

Joints d’étanchéité

Coude plongeant

Regard de fermeture visitable

Cailloux Grossiers Calcaires

Bache perméable à l’eauFond de tranchée horizontalDistance

puisard-tranchée50 cm minimum

0,60 m

0,5

m

1 -

1,2

m

Drain

20 cm

10 cm

40 cm

70 cm

20 à 30 cmTerre Végétale

Exemple de tranchée à la parcelle (Source : CETE Nord - Picardie)

Exemples de tranchée (Source : ADOPTA)

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2 - La conception

2.1 L’étude de faisabilité

Concevoir une tranchée implique une démarche proche de celle utilisée :

• pour les puits d’infiltration dans le cas des tranchées d’infiltration ;

• pour les chaussées réservoirs dans le cas des tranchées de rétention.

Il est indispensable de recueillir un certain nombre de données fondamentales :

• la situation du projet par rapport à la réglementation de l’infiltration : dans le cas d’une nappe servant à l’alimentation en eau potable, l’utilisation de tranchées d’infiltration, à l’amont immédiat des zones de captage, est à exclure ;

• la qualité des eaux de ruissellement liée à

l’occupation et les usages actuels et ultérieurs des surfaces (présence d’exploitations «productrices» de fines, d’espaces végétaux mitoyens, de produits dangereux …) ;

• la capacité d’absorption du sous - sol sur une profondeur suffisante (essais d’injection d’eau dans des trous de forage aux profondeurs initialement prévues) ;

• l’existence de réseaux souterrains (obligation réglementaire : DR & DICT) ;

• les caractéristiques de la nappe (présence, usages, fluctuations saisonnières, cote PHE, sens d’écoulement) (maintien d’une zone non saturée d’environ 1 mètre sous la tranchée afin de conserver une zone de filtration raison-nable) ;

• la topographie du sol : la tranchée sera placée en ligne de points bas perpendiculairement au sens d’écoulement du ruissellement de l’eau. En outre si la tranchée est inclinée, des cloisons peuvent être placées à l’intérieur de la tranchée pour augmenter la capacité de stockage.

Les questions à se poser pour l’étude de faisabilté (Source : CETE Nord - Picardie)

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2.2 Les matériaux et équipements

2.2.1 L’interface surface drainée/tranchée

La collecte de l’eau de ruissellement dans la tranchée s‘effectue :

• directement après le ruissellement :• la pente des surfaces drainées doit être

orientée vers la tranchée,• les matériaux utilisables peuvent être des

dalles ou pavés poreux, galets, enrobés drainants, gazon.

• une couche de sable voire un géotextile sera placée sous les matériaux (sauf pour les enrobés drainants) afin de filtrer les polluants.

• ou par l’intermédiaire d’un réseau équipé d’un regard de décantation.

2.2.2 L’intérieur de la tranchée

La tranchée est composée par :

• des graviers, cailloux, granulats concassés ou galets de porosité supérieure à 30%, matériaux alvéolaires ou structures préfabriquées de porosité élevée de plus de 90%;

• un drain• le positionnement du drain dans la

tranchée est fonction de son action : • rétention : le drain est placé en fond

de tranchée qui se remplit par mise en charge.

• infiltration: le drain est placé en haut de tranchée, l’eau ruisselle avant infiltration dans le sol.

• des cloisons éventuelles si la pente du terrain est trop importante.

Les drains permettent :

• la diffusion répartie des flux entrants d’eaux de ruissellement dans la structure réservoir dans le cas où les eaux de ruissellement sont introduites après un ouvrage ;

• l’évacuation des eaux stockées dans la structure vers le réseau public ou le milieu naturel ; dans ce cas, ils sont positionnés en partie inférieure de la structure réservoir et ils alimentent un regard

à l’aval de la structure réservoir. On utilisera de préférence des drains avec cunette, qui permettront une meilleure restitution de l’eau vers l’exutoire.

On distingue deux grands types de drains :

• drains avec cunette en partie inférieure ;• drains cylindriques sans cunette.

Les tuyaux de drainage peuvent être en PEHD ou en PVC. Ils se présentent sous forme de tubes munis de trous ou de fentes transversales ou longitudinales. Ils se caractérisent par la répartition de leur fente, par leur diamètre et par leur longueur.

Le choix du type de drains sera fonction de son utilisation dans l’ouvrage et de sa capacité nécessaire. Le diamètre des drains sera au minimum de 100 mm.

2.2.3 L’interface tranchée/sol

L’interface avec le sol peut être constitué par :

• Un géotextile qui limite la migration de fines à l’intérieur de la structure dans le cas d’une tranchée d’infiltration et joue également le rôle de filtre antipollution ;

• Une étanchéïté qui permet de protéger la nappe ou le sol adjacent. Dans le cas d’un sol support peu perméable et si les risques liés à l’infiltration de l’eau sont faibles l’étanchéité n’est pas nécessaire ;

Une géomembrane est un produit adapté au génie civil : mince (généralement 1 à 5 mm), souple, continue, étanche aux liquides même sous les sollicitations en service. Les matériaux de base constituant les géomembranes sont soit des matériaux bitumineux (bitumes soufflés ou bitumes modifiés par ajout de polymères), soit des matériaux de synthèse (PVC, PEHD, EPDM…). En général, les géomembranes sont manufacturées en rouleaux de grandes dimensions (largeur 2 à 10 m, longueur 20 à 200 m selon la nature de la géomembrane). Les éléments concernant les géomembranes sont indiqués dans la fiche technique n°4 : Les bassins au chapitre « Les Dispositifs d’Etanchéité par Géomembranes (DEG) » ;• un système anti-racines dans le cas d’une

plantation d’arbres proche de la tranchée afin d’empêcher la détérioration de la structure par les racines.

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2.2.4 L’interface tranchée/exutoire

L’exutoire est composé :

• d’un drain d’évacuation ;• d’un regard visitable, permettant l’entretien, en

sortie de drain ;• d’un organe ou orifice de régulation ;• d’une éventuelle surverse de sécurité ;• d’un éventuel système de clapet de décharge.

2.3 L’aspect hydraulique

2.3.1 La méthode de calcul

La méthode de calcul du volume de rétention est décrite au chapitre 2B. Le rappel hydraulique et la fixation des coefficients locaux.

2.3.2 Le débit de fuite

La détermination du débit de fuite Qf est relativement délicate car il faut prendre en compte le colmatage qui apparaît dans le fond et sur les parois. Le problème est cependant moins important que pour les puits car l’infiltration est moins localisée.Le débit de fuite Qf est considéré constant et égal au produit de la surface totale contribuant à l’évacuation par la capacité d’absorption spécifique du sol Qas.

Qf = S.Qas Pour prendre en compte le phénomène de colmatage, il est conseillé d’introduire un coefficient de sécurité dans le calcul de la surface intérieure S participant à l’infiltration, en fonction de :• la nature des eaux pluviales ;• l’existence des dispositifs d’épuration ;• la nature de l’entretien prévu.

Réalisation d’une tranchée avec arbre et dispositif anti-racines(Source : L'assainissement pluvial intégré dans l'aménagement, CERTU, 2008)

Qf : débit de fuite constant en m3/sS : surface intérieure participant à l’infiltration en m2,Qas : capacité d’absorption par unité de surface infiltrante en m3/s/ m2

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2.3.3 Le dimensionnement de la tranchée

Le calcul du dimensionnement est itératif car il convient d’attribuer une première fois une profondeur, une longueur et une largeur à la tranchée pour estimer S et le débit de fuite Qf. On vérifie alors si le volume de stockage nécessaire Vn est plus petit ou égal au volume disponible Vd dans la tranchée (ou avec les ouvrages associés). Si l’inégalité Vn ≤ Vd n’est pas satisfaite on augmente la taille de la tranchée (ou des ouvrages associés) ou on place des cloisons jusqu’à ce qu’elle soit obtenue.

Le volume disponible Vd est égale au volume géométrique multiplié par la porosité du matériaux.

La connaissance de la capacité d’absorption du sol Qas permet de déterminer le débit de fuite de la tranchée. Des essais d’infiltration in situ doivent être effectués afin de représenter au mieux la réalité du terrain dans les couches proches de la surface.

Les essais d’infiltration, tels que l’infiltromètre Muntz, l’essai de Porchet, le « Standard percolation test » peuvent être utilisés. Ces tests conviennent à l’évaluation des capacités d’absorption d’une tranchée.

Dans le cas des tranchées de rétention, le débit de vidange est plus simple à évaluer dans la mesure où il ne dépend que des capacités hydrauliques résiduelles des exutoires. D’autre part, il est nécessaire de mettre en place des organes de régulation tels que des orifices calibrés.

Surface d’infiltration à prendre en compte dans la détermination du débit de fuite (Source : CETE Nord - Picardie)

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2.4.2 La pollution accidentelle

Les tranchées présentent l’avantage de localiser et de confiner la pollution, de ralentir sa propagation et d’offrir des possibilités d’action, par rinçage et aspiration notamment. Le principe est moins évident dans le cas où l’infiltration est préconisée (ce qui n’est pas le cas dans les zones à risques), mais le ralentissement de la progression de la pollution est tel que les interventions restent possibles. La pollution accidentelle ne peut donc constituer un frein à l’utilisation des tranchées.

3 - La réalisation

La réalisation des tranchées ne réclame ni un savoir faire, ni une technicité différents de ceux nécessaires aux travaux de VRD. Mais pour que la capacité hydraulique soit correctement assurée, il est indispensable de suivre quelques recommandations et d’effectuer certains contrôles :

2.4 L’aspect pollution

Il est admis qu’une grande partie de la pollution non soluble, fortement liée aux matières en suspension, peut être retenue soit au niveau d’un équipement de décantation, soit au niveau des surfaces de collecte (matériaux de surface, géotextile…).

D’autre part, le sol joue un rôle épurateur en filtrant une grande partie de la pollution qui se trouve piégée sur les premiers centimètres du fond de la tranchée et de ses parois. Il est cependant important que cette pollution ne puisse pas être remobilisée par une remontée de la nappe.

2.4.1 La pollution chronique

Des dispositifs de prétraitement (avaloirs avec panier de dégrillage, filtres, décanteurs, déshuileurs…) doivent être placés avant l’injection de l’eau de ruissellement dans la tranchée. Le colmatage rapide est ainsi évité et les risques de pollution sont limités.

Démarche à suivre pour le dimensionnement de la tranchée (Source : CETE Nord - Picardie)

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1-lecontrôledeszonesenvironnantesencoursdechantier

Les apports de terre vers la tranchée pendant la réalisation du projet (lotissement, parking de supermarché, etc..) doivent être évités. Il est recommandé de construire la tranchée et de la mettre en service dans les dernières étapes du chantier ce qui nécessite de mettre en place une solution transitoire pour récupérer et évacuer les eaux de ruissellement.

2-lecontrôledesdimensions

Il est important de respecter les dimensions (profondeur et largeur de la tranchée) estimées lors de l’étude hydraulique. Une diminution de ces dimensions induit une réduction du volume de stockage et de la surface d’infiltration donc une augmentation du risque de débordement. Si la valeur de certains paramètres doit être changée, il faut bien évaluer les conséquences de cette modification.

3-lecontrôledelaqualitédesmatériaux

Les matériaux utilisés à l’intérieur de la tranchée doivent avoir une porosité utile suffisante afin que le volume de stockage soit bien conforme à celui prévu, être propres (la présence de fines sur les galets ou les granulats peut provoquer le colmatage prématuré de la tranchée). En fin de travaux, pour constater le bon fonctionnement hydraulique de la tranchée, il est nécessaire de vérifier sa capacité de stockage et de vidange par des essais de remplissage et de vidange.

4 - L’entretien

L’entretien préventif permet de maintenir le fonctionnement hydraulique de la tranchée en réduisant son colmatage et doit être effectué régulièrement. Il concerne plus particulièrement les ouvrages annexes à la tranchée (regards, paniers, décanteurs-déshuileurs, gazon…) qui doivent être accessibles afin de faciliter leur entretien.

L’entretien curatif est réalisé lorsque le fonctionnement hydraulique de la tranchée n’est plus assuré (débordement fréquent de la tranchée, impossibilité d’injecter l’eau par la surface…). Il est alors possible de :

• décolmater la surface drainante de la tranchée (enrobés, …) ;

• changer les matériaux de surface (sable, pavé...) ;

• remplacer les matériaux à l’intérieur de la structure.

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5 - Annexe 1 : fiche descriptive d’une tranchée (exemple)

FICHE DESCRIPTIVE/CARACTERISTIQUE TRANCHEE D’INFILTRATION

TRANCHEE DRAINANTE Dispositif de stockage et d’infiltration des eaux pluviales

Commune de : Projet / Rue : Maître d’ouvrage / Aménageur : Maître d’œuvre : Gestionnaire voirie/assainissement : Gestionnaire espace vert : Nature de la zone d’apport : Surface totale du lotissement : 21 000 m²

Surfaces actives : 7 500 m² Parties communes : 2 800 m² (Voirie, aire de stationnement,…) Parties privatives : 4 700 m² ( Toitures, terrasses, entrées, …. ) Soit 200 m² par lot

Système de collecte : Par un système classique d’avaloirs et de drains Par infiltration répartie à travers un revêtement drainant en surface Enrobé drainant Pavés poreux Cailloux ou galets Par un système d’injection Evacuation des eaux : Vers un exutoire :milieu naturel, réseau d’assainissement pluvial, réseau d’assainissement unitaire Par infiltration dans le sol support Par une combinaison des deux modes d’évacuation Débit de fuite : Par ajutage – Ø 100 mm – Débit = 10 l/s Limiteur de débit de type Vortex ou avec flotteur – Débit = 4 l/s Par infiltration dans le sol – Débit = 5.9 l/s Implantation des tranchées drainantes:

Domaine public: Domaine privé

Les tranchées le long des voies circulées Sous le trottoir En limite de parking Les tranchées autour des bâtiments

Individuelle : Chaque lot sera équipé d’une tranchée drainante Perméabilité du sol : K = 5.10 –6 m/ Profondeur de la nappe :

-3,00 m / TN Matériau de surface : Enrobé classique Enrobé drainant Gaurain ou galets Végétaux Gazon Arbres et arbustes avec dispositifs anti-racines Matériau de remplissage : Grave à 30 % de porosité Matériau alvéolaire en plastique à 90 % de porosité DESCRIPTION DES OUVRAGES : TRANCHEE D’INFILTRATION : La tranchée drainante rectangulaire, enterrée, garnie d’un massif filtrant ( graviers propres calibrés) est précédée d’un bac débourbeur en tête et a les caractéristiques suivantes : Porosité Longueur

Largeur

Profondeur/ TN

Volume de stockage (tranchée + buse )

Débit d’infiltration

Graves 30 %

42

2

- 1,4

( entre – 1,1 m/TN et – 2,5 m/TN )

37.10 m³

21,15 m³/h

Deux drains de répartition sont disposés dans la partie supérieure de la tranchée et dans le sens de la longueur pour garantir une répartition des eaux dans l’ouvrage. Longueur : 42 m Diamètre : 200 mm

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6 - Annexe 2 : exemple de calcul hydraulique d’une tranchée

6.1 Hypothèses

Un parking relais doit être mis en place. Le choix porte sur la technique de la tranchée d’infiltration, afin de ne pas rejeter d’eaux pluviales au réseau communal existant.

Les caractéristiques du projet sont les suivantes :

• Voie d’accès aux places de parking de 4 m de large avec un chemin piétonnier de 1,5 m de large, le tout étant déversé vers une tranchée d’infiltration,

• Les espaces de manœuvre entre les places de parking ont 6 m de largeur, leur profil est en toit, de part et d’autre on trouve les places de stationnement de 5,5m sur 2,5m. Ces places de stationnement sont déversées vers la tranchée d’infiltration la plus proche.

• Les pentes longitudinales des voiries sont nulles.

FICHE DESCRIPTIVE/CARACTERISTIQUE TRANCHEE D’INFILTRATION

TRANCHEE DRAINANTE Dispositif de stockage et d’infiltration des eaux pluviales

Commune de : Projet / Rue : Maître d’ouvrage / Aménageur : Maître d’œuvre : Gestionnaire voirie/assainissement : Gestionnaire espace vert : Nature de la zone d’apport : Surface totale du lotissement : 21 000 m²

Surfaces actives : 7 500 m² Parties communes : 2 800 m² (Voirie, aire de stationnement,…) Parties privatives : 4 700 m² ( Toitures, terrasses, entrées, …. ) Soit 200 m² par lot

Système de collecte : Par un système classique d’avaloirs et de drains Par infiltration répartie à travers un revêtement drainant en surface Enrobé drainant Pavés poreux Cailloux ou galets Par un système d’injection Evacuation des eaux : Vers un exutoire :milieu naturel, réseau d’assainissement pluvial, réseau d’assainissement unitaire Par infiltration dans le sol support Par une combinaison des deux modes d’évacuation Débit de fuite : Par ajutage – Ø 100 mm – Débit = 10 l/s Limiteur de débit de type Vortex ou avec flotteur – Débit = 4 l/s Par infiltration dans le sol – Débit = 5.9 l/s Implantation des tranchées drainantes:

Domaine public: Domaine privé

Les tranchées le long des voies circulées Sous le trottoir En limite de parking Les tranchées autour des bâtiments

Individuelle : Chaque lot sera équipé d’une tranchée drainante Perméabilité du sol : K = 5.10 –6 m/ Profondeur de la nappe :

-3,00 m / TN Matériau de surface : Enrobé classique Enrobé drainant Gaurain ou galets Végétaux Gazon Arbres et arbustes avec dispositifs anti-racines Matériau de remplissage : Grave à 30 % de porosité Matériau alvéolaire en plastique à 90 % de porosité DESCRIPTION DES OUVRAGES : TRANCHEE D’INFILTRATION : La tranchée drainante rectangulaire, enterrée, garnie d’un massif filtrant ( graviers propres calibrés) est précédée d’un bac débourbeur en tête et a les caractéristiques suivantes : Porosité Longueur

Largeur

Profondeur/ TN

Volume de stockage (tranchée + buse )

Débit d’infiltration

Graves 30 %

42

2

- 1,4

( entre – 1,1 m/TN et – 2,5 m/TN )

37.10 m³

21,15 m³/h

Deux drains de répartition sont disposés dans la partie supérieure de la tranchée et dans le sens de la longueur pour garantir une répartition des eaux dans l’ouvrage. Longueur : 42 m Diamètre : 200 mm

(Source : CETE Nord - Picardie)

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Il est prévu de stocker les eaux pluviales au moyen de tranchées d’infiltration, remplies de galets de porosité η = 0,3. Deux profils type de tranchées sont à l’étude :

Au niveau de la pluviométrie, la période de retour choisie est de 20 ans, les paramètres de Montana retenus sont les suivants : Coefficients de Montana de la station Météo France Lille-Lesquin (1955 - 2004), T = 20 ansAvec i = a x t -b

i intensité de pluie en mm/mint durée de pluie en minutes Les sols sur la zone d’études sont crayeux. Des sondages ont permis d’évaluer le coefficient de perméabilité du sol K à 3,8.10-5 m/s. La voirie se situe sur une zone non sensible vis-à-vis des eaux souterraines.On adoptera un coefficient d’apport de 1 pour l’ensemble des surfaces reprises dans les tranchées (tranchées comprises).Les eaux pluviales sont supposées propres, sans dispositif d’épuration. Les tranchées feront l’objet d’un entretien régulier.

Intervalle de validité a b

6 min à 30 min 5,517 0,54515 min à 6 h 11,722 0,791

6 h à 24 h 11,785 0,794

Le temps de remplissage de la structure réservoir est donné par la formule

t = 60000 x Qf

-1

Sa x a x (1 - b) b

Avec :t en minutesQf en m3/sSa en m2

Le volume de stockage résultant est égal à :

V = Sa x a x t1-b - 60 x Qf x t

1000

Avec V en m3

Il est demandé de dimensionner les deux tranchées d’infiltration à mettre en place pour assurer le stockage des eaux de ruissellement pour une période de retour vicennale.

6.2 Calculs

PourlestranchéesA:

Calcul de la surface active :

Sa = 6 x 15 + 12 x (2,5 x 5,5) + 15 x 1 = 15 x 18 = 270m2

Calcul du débit de fuite par infiltration :

Les eaux pluviales étant propres, sans dispositif d’épuration et avec un entretien régulier, le coefficient de sécurité à adopter sur les surfaces d’infiltration est :

Sinfiltration = 1 (Sb + Sp) 2

d’où :

Qfinfiltration = K x Sinfiltration = 3,8 . 10 -5 x 1 (Sb + Sp) = 2

3,8 . 10 -5 x 1 (15 + 2 x 15 x h + 2 x h) (en m3/s) 2

( )

15

16

Calcul du volume de stockage géométrique de la tranchée :

Vstockage = η x 1 x 15 x h = 4,5 x h

Calcul itératif du volume de stockage hydraulique nécessaire par la méthode des pluies :

La tranchée d’infiltration doit donc présenter une hauteur de matériau de stockage de 1 m 10.

Une démarche identique est appliquée à la tranchée d’infiltration B

PourlestranchéesB:

Calcul de la surface active :

Sa = 6 x 18 = 108m2

Calcul du débit de fuite par infiltration :

Les eaux pluviales étant propres, sans dispositif d’épuration et avec un entretien régulier, le coefficient de sécurité à adopter sur les surfaces d’infiltration est :

Sinfiltration = 1 (Sb + Sp) 2

d’où :

Qfinfiltration = K x Sinfiltration = 3,8 . 10 -5 x 1 (Sb + Sp) = 2

3,8 . 10 -5 x 1 (18 x 0,5 + 2 x 18 x h) (en m3/s) 2

Calcul du volume de stockage géométrique de la tranchée :

Vstockage = η x 1 x 15 x h = 4,5 x h

Calcul itératif du volume de stockage hydraulique nécessaire par la méthode des pluies :

Rappel : Bien vérifier l’intervalle de validité des coefficients de Montana. Dans notre cas de figure précis, présence d’anomalies liées aux coefficients de Montana :

Une profondeur de 70 cm est donc suffisante pour les tranchées d’infiltration de la voie d’accès.

(Source schémas, tableaux : CETE Nord-Picardie)

Hauteur de la

tranchée (m)

Surface d’infiltration

(m2)

Débit de fuite

(l/s)

Volume de stockage à assurer

(m3)

Volume de stockage

de la tranchée

(m3)

0,3 12,3 0,47 5,77 1,350,4 13,9 0,53 5,59 1,800,5 15,5 0,59 5,43 2,250,6 17,1 0,65 5,29 2,700,7 18,7 0,71 5,17 3,150,8 20,3 0,77 5,06 3,600,9 21,9 0,83 4,95 4,051 23,5 0,89 4,86 4,501,1 25,1 0,95 4,78 4,951,2 26,7 1,01 4,70 5,401,3 28,3 1,08 4,63 5,851,4 29,9 1,14 4,56 6,301,5 31,5 1,20 4,50 6,75

Hauteur de la

tranchée (m)

Surface d’infiltration

(m2)

Débit de fuite (l/s

Volume de stockage à assurer

retenu (m3)

Volume de stockage

assuré (m3)

0,3 9,9 0,3762 1,92 0,810,4 11,7 0,4446 1,84 1,080,5 13,5 0,513 1,77 1,350,6 15,3 0,5814 1,75 1,620,7 17,1 0,6498 1,65 1,890,8 18,9 0,7182 1,51 2,160,9 20,7 0,7866 1,40 2,431 22,5 0,855 1,30 2,7

Sa = 108 m2 a,b de 6 à 30 min a,b de 15 à 360 minDébit de fuite (l/s) Temps (min) Volume (m3) Temps (min) Volume (m3)

0,3762 95,69 2,59 22,46 1,920,4446 70,43 2,25 18,18 1,840,513 54,16 2 15,18 1,77

0,5814 43,05 1,8 12,96 1,710,6498 35,1 1,64 11,26 1,660,7182 29,21 1,51 9,92 1,620,7866 24,72 1,4 8,84 1,580,855 21,21 1,3 7,96 1,54

Temps d'intersection = 21,4 min