LES PLÉNIÈRES 2007 DU LCPC Sciences et …media.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2007_eau_wagner.pdf · Rémi...

NANTES - 27 et 28 NOVEMBRE 2007

LES PLÉNIÈRES 2007 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil

JOURNÉESEAU ET ENVIRONNEMENT

Rémi WAGNER /X

OUTILS HYDROLOGIE URBAINENANTES - 27 et 28 NOVEMBRE 2007

LES PLÉNIÈRES 2007 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES

EAU ET ENVIRONNEMENT

Eléments de réflexion sur les outils de calcul utilisés en hydrologie urbaine et leur variables d’entrées

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT CONTEXTE

• Recours recommandé à l’utilisation des modèles

COMMENT EVITER ?

Rémi WAGNER /X




• Meilleure maîtrise des paramètres

• Site• Pluviométrie

Variablesd’entrées

Rémi WAGNER /X






• calage


Paramètres de contrôle

Rémi WAGNER /X






• calage



TRANSFORMATEURS

•Pluie-débit•Propagation

Rémi WAGNER /X






• calage



Variablesde sortie

•Débit •Volume

TRANSFORMATEURS

•Pluie-débit•Propagation

Rémi WAGNER /X




TRAVAUX REALISES

• Deux paramètres analysés– La pluie

(données sur l’agglomération nancéienne)

– La transformation pluie-débit

(bassin versant de 143 ha sur Dombasle sur Meurthe)

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT L’Agglomération NANCEIENNE

Bassins versants : 19 300 ha 14 400 ha rive gauche (75%)

4 400 ha rive droite (25%)3 600 ha imp.

Réseau d’assainissement principalement unitaire et

gravitaire.45 déversoirs d’orage.

270 000 habitants : 50 000 en RD

210 000 en RG

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT CONNAISSANCE DES PLUIES

23 pluviomètres du Grand Nancy

un pluviomètre de Météo France

Imagerie radar

Météo France

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT COEFFICIENT DE MONTANA - CALCUL

• Calcul des périodes de retour (relation de Bos-Levenbach)

• Calcul des coefficients de Montana par régression linéaire

événementsdNbreannéesdNbre

rangévénementsdNbreT

' '

3,04,0' ×

−+

=

)().(),( TbtTaTtI =

( ) ( ) tTbTaTtI ln).()(ln),(ln +=

T = 2

y = -0,8251x + 2,3009R2 = 0,9914-3,000

-2,000

-1,000

0,000

1,000

1,000 3,000 5,000 7,000

log(Pas de temps) (min)

log(

Inte

nsité

) (m

m/m

in)

R2 toujours supérieurs à 0,97 pour un coefficient unique de 6 minutes à 6 heures.

Le découpage en plusieurs pas de temps (cf Météo France) permettrait d’affiner

encore plus, pour des résultats peu différents

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT COURBE IDF - NANCY

T=3 ans

0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

0 50 100 150 200 250 300Pas de tem ps m in

Inte

nsité

(mm

/h)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Période de retour: 5 ans

Variabilité importante pour les événements de courte durée

Rémi WAGNER /X




Coefficients de Montana de six pluviomètres du Grand Nancy dans la zone géographique du bassin versant de Boudonville pour des pluies mensuelles et décennales (Calculs GEMCEA) et caractéristiques des pluies de durée 30’, une heure et deux heures. Les intensités sont exprimées en mm/mn et les hauteurs en mm.

PLUVIOMETRIE BOUDONVILLE

a b 30’ 1 h 2 h a b 30’ 1 h 2 hi = 0,13 i=0,087 i=0,057 i=1,11 i=0,65 i=0,39h = 3,9 h = 5,2 h = 6,8 h=33,4 h=39,3 h=46,2i = 0,13 i=0,085 i=0,056 i=1,12 i=0,66 i=0,38h = 3,9 h = 5,1 h = 6,7 h=33,7 h=39,4 h=46,2i = 0,13 i=0,085 i=0,055 i=1,00 i=0,61 i=0,37h = 3,9 h = 5,1 h = 6,6 h=30,0 h=36,5 h=44,5i = 0,15 i=0,100 i=0,066 i=1,03 i=0,64 i=0,39h = 4,5 h = 6,0 h = 7,9 h=30,9 h=38,2 h=47,2i = 0,12 i=0,081 i=0,053 i=1,18 i=0,64 i=0,35

h = 3,79 h = 4,9 h = 6,3 h=35,5 h=38,6 h=42,1

i = 0,15 i=0,098 i=0,065 i=1,10 i=0,67 i=0,40h = 4,4 h = 5,8 h = 7,8 h=33,0 h=40,0 h=48,4

Identification du pluviomètre Période de retour :T = 1 mois Période de retour :T = 10 ans

0,600 15,008

0,615 11,378

0,765

16- Haut de Chèvre 1,021 0,607 15,572 0,773

6- Haut du Lièvre 1,010

0,614 23,343

0,715

11- Maxéville 1,137 0,595 10,915 0,694

18- Préville 1,053

i en mm/mn et h en mm i en mm/mn et h en mm

0,877

15- Laxou Sapinière 1,078 0,586 12,911 0,724

17- Pépinière 1,000

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT COMPARATIVE METEO-France Régional

Durée Metz Langres Saint Dizier Nancy Essey

Grand Nancy

IT 77

(16 haut de chèvre)

Zone 1

30 minutes 20,7 mm 20,8 mm 23,2 mm 23,0 mm 33,7 mm 23,8 mmUne heure 24,1 mm 24,7 mm 28,3 mm 27,0 mm 39,4 mm 31,6 mmDeux heures 27,9 mm 28,5 mm 33,2 mm 32,0 mm 46,2 mm 42,0 mm

Hauteurs d’eau générées par des pluies décennales (données Météo-France sauf Grand Nancy et IT 77)

a b 30’ 1 h 2 h a b 30’ 1 h 2 hi = 0,14 i=0,10 i=0,06 i=0,77 i=0,46 i=0,28h = 4,2 h = 5,8 h = 7,2 h=23,0 h=27,0 h=32,0i = 0,13 i=0,008 i=0,006 i=0,77 i=0,46 i=0,27

h = 4,0 h = 5,4 h = 7,1 h=23,0 h=27,5 h=33,00,773

i en mm/mn et h en mm i en mm/mn et h en mm

Grand Nancy n°23Laboratoire des Ponts et Chaussées

1,067 0,605 15,572

Identification du pluviomètre Période de retour T = 1 mois Période de retour T = 10 ans

Météo France Saint Max Essey 1,566 0,680 9,455 0,739

Rémi WAGNER /X




Caractéristiques de la pluieDonnées Météo France

(1969 à 2004 pour T = 10 ans 1982 à 2002 pour T=1mois)

Pluviomètre Grand NancyN° 23 (LCPC)(1989 à 2004)

Pluviomètre Grand NancyN° 16 (Haut de chèvre)

(1989 à 2004)

T = 1 mois 4,0 mm 3,9 mmDurée 30’ (-5%) (-7%)T = 1 mois 5,4 mm 5,1 mmDurée 1 heure (-7%) (-12%)T = 1 mois 7,1 mm 6,7 mmDurée 2 heures (-1%) (-7%)T = 10 ans 23,0 mm 33,7 mmDurée 30’ (-) ((+47%)T = 10 ans 27,5 mm 39,4 mmDurée 1 h (+2%) (+46%)T = 10 ans 33,0 mm 46,2 mmDurée 2 heures (+3%) (+41%)

7,2 mm

23 mm

27 mm

32 mm

4,2 mm

5,8 mm

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT CONCLUSIONS

• Variabilité des pluie plus importante à l’échelle locale qu’àl’échelle régionale

• Existence de « couloir orageux » ?

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT DOMBASLE – BASSIN VERSANT F

Bassin versant F : 143 ha Imperméabilisation 41.4%Assainissement exclusivement unitaire.Plus long parcours hydraulique : 2417 mDénivelée : 242,47 – 209,28 soit 33,19 mPente moyenne : 1,37 % Pente pondérée : 0,67% (notion utilisépour calculer le temps de concentration)

Dombasle sur Meurthe – Unités hydrauliques

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT INGLUENCE DE LA PLUVIOMETRIE

• Calcul du débit de pointe par la formule rationnelle

• Calcul par modèle détaillé• Pluie de projet double triangle, • Pertes constantes (~C imper),• Réservoir linéaire

tr iACQ ×××= 167.0

Valeur de référence(données Météo France)

IT 77 Pluviomètre n° 16Grand Nancy

4 890 l/s 5 510 l /s 7 030 l/s(ref) (+ 13 %) (+ 44 %)

5900 l/s 6 300 8 800 l/s(+21%) (+ 29 %) (+ 80 %)

Débit de pointeFormule rationnelleDébit de pointeModèle détaillé

Pluie décennale de durée totale 216' et de 54 ' de durée intense



4 890 l/s 5 510 l /s 7 030 l/s(ref) (+ 13 %) (+ 44 %)

5900 l/s 6 300 8 800 l/s(+21%) (+ 29 %) (+ 80 %)

Débit de pointeFormule rationnelleDébit de pointeModèle détaillé


Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT LIGNE EAU D1500 AVEC 4.89 m3/S

Rémi WAGNER /X




Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT INGLUENCE DE LA SURFACE ACTIVE

• Coefficient de ruissellement équivalent au coefficient d’imperméabilisation (Cr=Cimp~0.41)

• Coefficient de ruissellement : (Cr~0.63)–0.95 sur surface imperméable–0.40 sur les autres surfaces



4 890 l/s 5 510 l /s 7 030 l/s(ref) (ref) (ref)

7 500 l/s 8500 l/s 10 800 l/s(+ 53%) (+ 54 %) (+ 53 %)



5900 l/s 6 300 8 800 l/s(ref) (ref) (ref)

9 600 l/s 10 100 14 300 l/s(+ 63%) (+ 61 %) (+ 63 %)

Débit de pointeModèle détaillé Cr = 63%


Débit de pointeFormule rationnelle Cr=0.63


Débit de pointeFormule rationnelle Cr=0.41

Débit de pointeModèle détaillé Cr=41 %

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT INFLUENCE SUR VOLUMES DE STOCKAGE

Surface active/ Volume de stockage en m3

Surface totale (écart avec la valeur usuelle)

IT 77 Cimp Non 11 100 (+ 1 %)Zone 1 Cmax Non 19 200 (+ 75 %) IT 77 Cimp Non 14 000 (+ 27 %)Zone 1 Cmax Non 29 000 (+ 160 %)

Méthode Météo France Cimp Non 11 000 (réf)des pluies Nancy-Essey Cmax Non 19 700 (+ 79 %)

Grand Nancy Cimp Non 17 900 (+ 63 %)Pluviomètre 16 Cmax Non 31 100 (+ 182 %)

Longueur et pente moyenne 8 100 (- 26 %)Météo France Longueur et pente pondérée 7000 (-36 %)Nancy-Essey Longueur et pente moyenne 18 400 (+ 73 %)

Méthode de Longueur et pente pondérée 17 500 (+ 63 %)l’hydrogramme Longueur et pente moyenne 14 900 (+ 35 %)(Hydrouti) Grand Nancy Longueur et pente pondérée 13 600 (+ 23 %)

Pluivomètre 16 Longueur et pente moyenne 29 900 (+ 172 %)Longueur et pente pondérée 29 100 (+ 165 %)

IT 77 Cimp Non 15 400 (+ 40%)Zone 1 Cmax Non 30 400 (+ 176%)

Modèle Météo France Cimp Non 10 000 (-9%)détaillé Nancy-Essey Cmax Non 19 500 (+77 %)(Papyrus) Grand Nancy Cimp Non 17 620 (+ 60%)

Pluviomètre 16 Cmax Non 31 900 (+ 190%)

Méthode de calcul Référence de pluie Prise en compte de la forme et du profil du bassin versant

Méthode des volumes

Cimp

Cmax

Cimp

Cmax

Nota : la valeur du calcul méthode des pluies a été pris comme référence de comparaison; elle ne constitue pas, pour autant, une valeur de référence

Rémi WAGNER /X



EAU ET ENVIRONNEMENT CONCLUSIONS

• Influence des paramètres– « limitée » en terme de dimensionnement de collecteur (80 %

d’écart sur le débit variation d’un diamètre)– Forte en terme de dimensionnement de rétention car directe

sur la conception de l’ouvrage

• Type de modèles – Le type de modèle n’est pas un facteur déterminant– Le paramètrage est plus important

• Utilisation des modèles détaillés permet :– une meilleure analyse des phénomènes– nécessite une attention plus importante à la définition des

paramètre d’entrée

LES PLÉNIÈRES 2007 DU LCPC Sciences et …media.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2007_eau_wagner.pdf · Rémi...

Documents

Transcript of LES PLÉNIÈRES 2007 DU LCPC Sciences et …media.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2007_eau_wagner.pdf · Rémi...