Hydraulique urbaineHydraulique urbaine

Débits d ’eaux usées et Débits d ’eaux usées et d ’eaux pluvialesd ’eaux pluviales

Textes de référenceTextes de référence

Pour les installations individuelles Pour les installations individuelles voir DTU 60-11voir DTU 60-11

Instruction technique relative aux Instruction technique relative aux réseaux d ’assainissement des réseaux d ’assainissement des agglomérationsagglomérations

Circulaire n° 77.284/INT.Circulaire n° 77.284/INT.

Débits d ’eaux usées Débits d ’eaux usées domestiquesdomestiques

Informations précises sur les besoins Informations précises sur les besoins actuels et futursactuels et futurs

A défaut, débit moyen journalierA défaut, débit moyen journalier200 < qm <250 l/habitant/jour200 < qm <250 l/habitant/jour

Coefficient de pointe p donné parCoefficient de pointe p donné par

où qm est exprimé en litres par secondeoù qm est exprimé en litres par secondeqm

2,51,5p

Débits d ’eaux usées Débits d ’eaux usées industriellesindustrielles

Type de zone m3/ j / ha L

Entrepôts – haute technicité 10-12Emplois-petites industries-ateliers 20-25I ndustries moyennes 50-150

Coefficient de pointe entre 2 et 3Coefficient de pointe entre 2 et 3

Débits d ’eaux pluvialesDébits d ’eaux pluviales

La fréquence de dépassement, F, ou La fréquence de dépassement, F, ou la période de retour, T, d ’un la période de retour, T, d ’un événement pluvieux définit le degré événement pluvieux définit le degré de protection retenu pour le projetde protection retenu pour le projet

Le plus souvent T = 10 ansLe plus souvent T = 10 ans La France est découpée en 3 zones La France est découpée en 3 zones

de pluviométrie homogènede pluviométrie homogène

Régions de Régions de pluviométripluviométri

e e homogènehomogène

Intensité maximale de la Intensité maximale de la pluiepluie

Pour chacune des 3 Pour chacune des 3 régions, i (mm/mn) régions, i (mm/mn) est l ’intensité est l ’intensité maximale de la maximale de la pluie de durée t pluie de durée t (mn), de fréquence (mn), de fréquence de dépassement Fde dépassement F

5 mn < t < 120 mn5 mn < t < 120 mn

Fb.tFat,Fi

Formule rationnelleFormule rationnelle

Q = k.C.i.A Q = k.C.i.A avec avec

C = coefficient d ’apportC = coefficient d ’apport i intensité maximalei intensité maximale A aire du bassin d ’apportA aire du bassin d ’apport k coefficient tenant compte de k coefficient tenant compte de

l ’allongement du bassinl ’allongement du bassin i retenue dépend du temps de i retenue dépend du temps de

concentration tcconcentration tc

Temps de concentrationTemps de concentration

D’après CaquotD’après Caquot

287,0507,041,0

84,0

28,0

QAIA

Ltc

Formule superficielleFormule superficielle

Q = K.IQ = K.I.C.C.A.A K, K, , , , , dépendent de a(F) et de b(F) dépendent de a(F) et de b(F) I : pente moyenne du bassin versant I : pente moyenne du bassin versant

(en m/m)(en m/m) C : coefficient de ruissellementC : coefficient de ruissellement A : superficie du bassin versant (en A : superficie du bassin versant (en

ha)ha)• 1 ha = 10 000 m²1 ha = 10 000 m²

CoefficientsCoefficients

Les différents coefficients intervenant Les différents coefficients intervenant dans la formule superficielle sont dans la formule superficielle sont donnés par l ’instruction technique, donnés par l ’instruction technique, pour des périodes de retour d ’événement pour des périodes de retour d ’événement

pluvieux de 10, 5, 2 et 1 anspluvieux de 10, 5, 2 et 1 ans pour chaque régionpour chaque région

un coefficient correcteur, f, un coefficient correcteur, f, multiplicateur du débit Q, permet multiplicateur du débit Q, permet d ’étudier d ’autres périodes de retourd ’étudier d ’autres périodes de retour

Pente d ’un bassin urbaniséPente d ’un bassin urbanisé

I : pente hydraulique de la partie I : pente hydraulique de la partie canaliséecanalisée

L : plus long cheminement hydraulique L : plus long cheminement hydraulique constitué de tronçons successifs de constitué de tronçons successifs de longueur Lk et de pente Ik constantelongueur Lk et de pente Ik constante

2

Ik

LkΣ

LI

Coefficient de ruissellementCoefficient de ruissellement

C : taux d ’imperméabilisation >= 0,2C : taux d ’imperméabilisation >= 0,2 A : surface totale du bassin versantA : surface totale du bassin versant A ’ : superficie de surface revêtueA ’ : superficie de surface revêtue

0,2AA'

C

ImperméabilisationImperméabilisation

Type de surface Coefficient C

Centre ville 0,75 – 0,95 Résidentiel pavillons isolés 0,30 – 0,50 Résidentiel pavillons groupés 0,60 – 0,75 Zones industrielles 0,50 – 0,90 Cimetières - parcs 0,10 – 0,25 Rue 0,80 – 0,85 Trottoirs 0,75 – 0,90 Pelouses sols sableux faible pente 0,05 – 0,10 Pelouses sols terreux faible pente 0,15 – 0,20

Allongement d ’un bassinAllongement d ’un bassin

Selon, l ’allongement Selon, l ’allongement M du bassin, il M du bassin, il convient de calculer convient de calculer un un coefficient correcteur coefficient correcteur du débit, mdu débit, m, fonction des , fonction des coefficients a et bcoefficients a et b

Le débit de pointe Qp Le débit de pointe Qp est calculé par Qp = est calculé par Qp = m Qm Q

δ

2M

m

0,8A

LM

L et A étant exprimé en unités homogènes

• L en hm et A en ha

• L en m et A en m²

Calcul de mCalcul de m

A l’origine de A l’origine de l’instruction l’instruction technique, technique, l’exposant l’exposant était était donné pardonné par

La valeur de m La valeur de m obtenue corrigeant obtenue corrigeant trop les débits la trop les débits la valeur actuelle ci-valeur actuelle ci-dessous lui est dessous lui est préféréepréférée

FbFb

.287,01

.84,0

Fb.7,0

Assemblage de bassinsAssemblage de bassins

Bassins en sérieBassins en série

Bassins en Bassins en parallèleparallèle

Bassin équivalentBassin équivalent dont il faut dont il faut

déterminer les déterminer les paramètres paramètres équivalent : L, I, C, équivalent : L, I, C, A M...A M...

1 2

12

Eq

Superficie équivalenteSuperficie équivalente

Aeq

Bassins en série jA

Bassins en parallèle jA

Coefficient de ruissellement Coefficient de ruissellement équivalentéquivalent

Ceq

Bassins en série

j

jj

A

AC

Bassins en parallèle

j

jj

A

AC

Pente équivalentePente équivalente

Ieq

Bassins en série

2

j

j

j

I

L

L

Bassins en parallèle

Pj

Pjj

Q

QI

Longueur équivalenteLongueur équivalente

Leq

Bassins en série jL

Bassins en parallèle L du bassin de

QP maximum

Allongement équivalentAllongement équivalent

Meq

Bassins en série

j

eq

A

L

Bassins en parallèle

j

eq

A

L

Limites de validitéLimites de validité

A =< 200 haA =< 200 ha 0,002 =< I =< 0,05 m/m0,002 =< I =< 0,05 m/m C >= 0,2C >= 0,2 M >= 0,8M >= 0,8

ExempleExemple

Découpage d’un Découpage d’un bassin versant bassin versant urbanisé en urbanisé en sous bassins (de sous bassins (de 1 à 13).1 à 13).

Assemblage des Assemblage des sous bassins.sous bassins.

Bassins de retenuBassins de retenu

Lorsque le réseau aval n’est pas en Lorsque le réseau aval n’est pas en mesure de recevoir le débit d’orage, mesure de recevoir le débit d’orage, il faudra stocker un certain volume il faudra stocker un certain volume dans un bassin tampon ou de dans un bassin tampon ou de retenue d’eaux pluviales.retenue d’eaux pluviales.

Q est le débit de fuite en mQ est le débit de fuite en m33/s/s S la surface du bassin versant en haS la surface du bassin versant en ha Ca le coefficient d’apportCa le coefficient d’apport Sa = S.Ca la surface active en haSa = S.Ca la surface active en ha

Volume du bassinVolume du bassin

On calculeOn calcule

Avec l’abaque de l’instruction technique on Avec l’abaque de l’instruction technique on détermine hdétermine haa, capacité spécifique de , capacité spécifique de stockage en mmstockage en mm

Le volume V du bassin est donné par :Le volume V du bassin est donné par :

V(mV(m33) = 10 h) = 10 haa.S.Saa + (fraction de V + (fraction de Voo correspondant au début)correspondant au début)

QSa360

q(mm/h)

PrécautionsPrécautions

Le coefficient d’apport Ca mesure le Le coefficient d’apport Ca mesure le rendement de la pluie, il ne doit pas rendement de la pluie, il ne doit pas être confondu avec le coefficient de être confondu avec le coefficient de ruissellement C.ruissellement C.

Son évaluation est très délicate et Son évaluation est très délicate et peut nécessiter l’intervention d’un peut nécessiter l’intervention d’un expert hydrogéologue.expert hydrogéologue.

Consulter le littératureConsulter le littérature

Choix des sections Choix des sections d ’ouvraged ’ouvrage

Connaissant le débit et la pente de Connaissant le débit et la pente de pose de chaque tronçon de pose de chaque tronçon de canalisation on choisit le diamètre de canalisation on choisit le diamètre de celle-ci.celle-ci.

Eaux usées diamètre minimum 200 Eaux usées diamètre minimum 200 mmmm

Eaux pluviales diamètre mini. 300 mmEaux pluviales diamètre mini. 300 mm

Autocurage des systèmes Autocurage des systèmes unitairesunitaires

Pour des ouvrages calculés pour Pour des ouvrages calculés pour l’évacuation du ruissellement l’évacuation du ruissellement décennal, pour Q = 0,1 Qps décennal, pour Q = 0,1 Qps il faut que V > 0,6 m/sil faut que V > 0,6 m/set pour Q = 0,01 Qps et pour Q = 0,01 Qps il faut que V > 0,3m/sil faut que V > 0,3m/s

Ces conditions sont réunies lorsque Ces conditions sont réunies lorsque Vps = 1 m/s dans le canalisations Vps = 1 m/s dans le canalisations circulaires et 0,9 m/s dans les ovoïdescirculaires et 0,9 m/s dans les ovoïdes

Autocurage des systèmes Autocurage des systèmes séparatifs d’eaux uséesséparatifs d’eaux usées

En tête de réseau adopter des pente En tête de réseau adopter des pente de l’ordre de 4 à 5/1000 (pente mini de l’ordre de 4 à 5/1000 (pente mini 2/1000) vérifier la vitesse 0,30 m/s 2/1000) vérifier la vitesse 0,30 m/s pour les débits moyens actuels.pour les débits moyens actuels.

À pleine ou ½ section V = 0,7 m/sÀ pleine ou ½ section V = 0,7 m/s Pour h/D = 0,2, V > 0,6 m/sPour h/D = 0,2, V > 0,6 m/s Pour le débit moyen actuel h/D ≥ 0,2Pour le débit moyen actuel h/D ≥ 0,2

Pose des conduitesPose des conduites

La pose des conduites s’effectue à La pose des conduites s’effectue à partir du tracé en plan de leur partir du tracé en plan de leur implantation.implantation.

Sur le profil en long de son parcours, Sur le profil en long de son parcours, on positionne la canalisation en on positionne la canalisation en tenant compte d’un certain nombre tenant compte d’un certain nombre de contraintes.de contraintes.

On vérifie que la ligne piézométrique On vérifie que la ligne piézométrique ne coupe pas la surface du solne coupe pas la surface du sol

ExempleExemple

Découpage Découpage d’un bassin d’un bassin versant en versant en sous bassinssous bassins

Etude du Etude du parcours B1-Dparcours B1-D

ContraintesContraintes

Couverture minimale au-dessus de la Couverture minimale au-dessus de la génératrice supérieure de la génératrice supérieure de la canalisation h1 = 1.00 + ecanalisation h1 = 1.00 + e

Profondeur minimale pour assurer la Profondeur minimale pour assurer la desserte de riverains : h2 = 2.00 mdesserte de riverains : h2 = 2.00 m

Substratum rocheux : h3 = 2.50 m Substratum rocheux : h3 = 2.50 m (en moyenne)(en moyenne)

Profil en longProfil en long

Couverture

Desserte usagers

Substratum rocheux

Ligne piézo

AbaqueAbaque

Exemple :Exemple :

Région IIIRégion III

T = 10 ansT = 10 ans

q = 3 mm/hq = 3 mm/h

On lit On lit

hhaa = 71 mm = 71 mm

q = 3 mm/h

T = 10 anshaa = 71 mm

Période de

retour T=1/F

Paramètres Formule superficielle m3/sQ = K I C A

Allongementm = (M/2)

a(F) b(F) K

Région I initialinitial actuelactuel

10 ans 5,9 -0,59 1,430 0,29 1,20 0,78 -0,597

-0,413

5 ans 5,0 -0,61 1,192 0,30 1,21 0,78 -0,621

-0,427

2 ans 3,7 -0,62 0,834 0,31 1,22 0,77 -0,634

-0,434

1 an 3,1 -0,64 0,682 0,32 1,23 0,77 -0,659

-0,448

Région II

10 ans 6,7 -0,55 1,601 0,27 1,19 0,80 -0,549

-0,385

5 ans 5,5 -0,57 1,290 0,28 1,20 0,79 -0,572

-0,399

2 ans 4,6 -0,62 1,087 0,31 1,22 0,77 -0,634

-0,434

1 an 3,5 -0,62 0,780 0,31 1,22 0,77 -0,634

-0,434

Région III

10 ans 6,1 -0,44 1,296 0,21 1,14 0,83 -0,423

-0,308

5 ans 5,9 -0,51 1,327 0,24 1,17 0,81 -0,502

-0,357

2 ans 5,0 -0,54 1,121 0,20 1,18 0,80 -0,537

-0,378

1 an 3,8 -0,53 0,804 0,26 1,18 0,80 -0,525

-0,371

Coefficients réducteurs

T = 1/F f(T)

100 ans 2,00

50 ans 1,60

20 ans 1,25

9 mois 0,40

6 mois 0,34

4 mois 0,28

3 mois 0,24

2 mois 0,20

1 mois 0,12