Méthodologie et détail des calculs rologiques · 2017-10-20 · Méthodologie et détail des...
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Méthodologie et détail des calculs
hydrologiques
DEMANDE DE CREATION DE PLAN D’EAU
M.PELOUX HUGO
I.E.S INGENIEURS CONSEIL
AGROPOLE BP342
47931 AGEN CEDEX 9
TEL. : 05 53 77 21 45
Mail : [email protected]
I.E.S Ingénieurs Conseil
DATE : JUIN 2017 REF : ENV/2015/C
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La méthodologie utilisée pour la détermination de l’incidence du projet sur le fonctionnement
du bassin versant est celle fixée par la DDT47. Elle se base sur la transposition de débits
spécifiques mesurés sur la station hydrométrique la plus proche vers les bassins versants
étudiés. Dans ce but, la formule suivante est utilisée :
Pour étudier le remplissage du lac de M. PELOUX sur la commune de Beaugas (47), les
volumes ruisselés sont estimés sur le bassin versant propre au lac, d’une superficie de 19.8 ha,
ainsi que sur le bassin versant de la Sône (au niveau du projet).
1. DONNEES HYDROLOGIQUES MISES EN ŒUVRE
Pour cette étude, les données sont issues de la station hydrométrique de Casseneuil (47), sur le
cours d’eau de la Lède. Les caractéristiques principales de cette station, située à 7 km du site
d’étude sont présentés ci-après (Tableau 1).
La Lède à Casseneuil (Banque Hydro)
Code station O8584010
Bassin versant 411 km²
Altitude 41 m
Régime influencé Fortement
en étiage
Débit quinquennal sec (m3/s) 1,4
Débit quinquennal sec spécifique (l/s/km²) 3,41
Tableau 1. Caractéristiques de la station hydrométrique de Casseneuil
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2. ESTIMATION DES DEBITS RUISSELES
En utilisant la formule précédemment citée, le débit spécifique de la Lède à Casseneuil peut
être transposé aux bassins versants étudiés.
Ainsi, en considérant le ruissellement sur les 18.9 ha de bassin versant propre au lac, le volume
annuel ruisselé est estimé à 20 324 m3, pour une année quinquennale sèche.
Le volume annuel écoulé sur le bassin versant du ruisseau non nommé (24 ha) sur lequel se
trouve le projet est estimé à 24 213 m3 (quinquennale sèche).
En ce qui concerne le bassin versant de la Sone, le volume annuel ruisselé pour une année
quinquennale sèche est évalué à 300 781 m3 au niveau du projet (bassin versant de 280 ha).
Pour établir une répartition mensuelle des écoulements, la répartition des débits mensuels
spécifiques de la Lède à Casseneuil est utilisée (Tableau 2).
Volumes mensuels ruisselés en année quinquennale sèche en m3
Oct. Nov. Déc. Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Qsp (l/s/km²) 2,2 4,2 8,1 11,4 13,1 8,0 6,8 5,3 3,5 1,6 0,9 0,9 5,5
BV du lac 677 1293 2494 3511 4034 2464 2094 1632 1078 493 277 277 20324
BV du cours
d’eau 807 1541 2972 4182 4806 2935 2495 1944 1284 587 330 330 24213
BV de la
Sone (point
prélèvement) 10026 19141 36914 51953 59701 36458 30990 24154 15951 7292 4102 4102 300781
Tableau 2. Estimation des volumes mensuels écoulés sur le bassin versant du lac
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3. CALCUL DE L’INFLUENCE DU LAC SUR LES
BASSINS VERSANTS ETUDIES
3.1 Caractéristiques principales du lac et de son bassin versant
Le plan d’eau sera alimenté par les eaux de ruissellement de son propre bassin versant d’une
superficie d’environ 18,9 ha.
Les caractéristiques principales de la retenue utilisées pour cette étude sont reprises dans le
tableau ci-après (Tableau 3).
Lac existant
Volume du lac en milliers de m³ 29,4
Surface du lac en milliers de m²
(surface en eau) 9,1
Tableau 3. Surfaces et volumes des lacs
3.2 Evaporation à partir du lac
La présence du lac augmente les pertes en évaporation sur le bassin versant. L’évaporation
maximale à partir du lac est calculée en se basant sur les formules de Lugeon et Meyers et les
données météorologiques de la station d’Agen, de Marmande, de Cancon et de Bergerac. Le
niveau du lac variant au cours de l’année, le taux de remplissage du lac est également considéré
afin de déterminer les pertes volumiques engendrées par l’évaporation à partir de la surface du
lac (Tableau 4).
Volume évaporé à partir de la surface du lac (quinquennale sèche)
Oct. Nov. Déc. Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Evapo max (mm) 64 36 27 27 36 53 61 79 96 118 118 95 811
Volume évaporé (m3) 47 26 51 90 193 353 490 722 697 472 276 72 3489
Tableau 4. Evaporation mensuelle à partir du lac en projet
Il apparait ainsi que l’évaporation à la surface du lac conduit à des pertes annuelles de 3 489 m3
d’eau, soit 403 mm si l’on ramène ce volume à la surface du lac.
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3.3 Irrigation
D’après les données fournies par le pétitionnaire, le projet devra fournir un volume annuel de
25 000 m3 en vue de l’irrigation de ses parcelles. Le tableau ci-après (Tableau 5) présente la
répartition des prélèvements qu’il est projeté d’effectuer sur la future retenue, afin de répondre
aux besoins de son exploitation.
Répartition des volumes prélevés pour l’irrigation (m3)
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Volume 0 0 0 0 0 0 0 0 5000 10000 5000 5000 25000
Tableau 5. Volumes utilisés pour l’irrigation
3.4 Infiltration à travers le barrage du lac
La perméabilité des berges et du barrage sera supposée de l’ordre de 1.2x10-8m/s, soit 1
mm/jour.
Répartition des volumes prélevés liés à l’infiltration (m3)
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Volume 23 22 60 104 148 207 240 282 218 124 72 23 1523
Tableau 6. Volumes perdus par infiltration
3.5 Taux de remplissage du lac
Au vu des contraintes spatiales du projet, il est projeté la création d’une retenue de 29 400 m3.
Un tel volume permettra d’exploiter les 25 000 m3 souhaités.
Le graphique suivant (Figure 1) illustre les taux de remplissage du lac étudié, pour chaque mois,
au cours d’une année quinquennale sèche, et en considérant les pertes et les prélèvements.
Figure 1. Taux de remplissage du lac projeté en année quinquennale sèche
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
8% 8%
21%
37%
58%
73%
88%
100%
80%
44%
26%
8%
Taux de remplissage du lac
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Durant une année quinquennale sèche, le niveau du lac est au maximum durant les mois d’avril
et mai. Le niveau de l’eau est minimum durant les mois de septembre et octobre, avec un taux
de remplissage minimal de 8 %, ce qui correspond à un fonctionnement de retenue tout à fait
acceptable.
3.6 Incidence sur le débit du bassin versant du projet
En tenant compte du volume intercepté par le projet (irrigation, évaporation et infiltration), le
débit à l’exutoire du bassin versant du projet peut être déterminé et comparé à celui initialement
observé.
Le projet se trouvant sur un cours d’eau, un débit réservé, correspondant au dixième du module,
et à minima 1 l/s devra être respecté. Dans le cas présent, le module du cours d’eau au droit de
la zone de projet est estimé à 1,03 l/s. Le débit réservé à respecter est donc de 1 l/s. Les calculs,
dont les résultats sont présentés dans le tableau suivant ont été réalisés en tenant compte de ce
débit réservé (Tableau 7).
Comparaison des débits à l’exutoire du bassin versant du lac (l/s) en année quinquennale sèche
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Sans le
projet 0,25 0,50 0,93 1,31 1,67 0,92 0,81 0,61 0,42 0,18 0,10 0,11 0,65
Avec le
projet 0,25 0,50 0,93 1,00 1,00 0,92 0,81 0,77 0,42 0,18 0,10 0,11 0,58
Diminution 0,00% 0,00% 0,00% 23,70% 40,03% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 10,45%
Tableau 7. Comparaison des débits à l’exutoire du bassin versant du lac (l/s) en année quinquennale sèche
A l’échelle annuelle, le projet engendrera une perte des écoulements surfaciques sur bassin
versant d’environ 10,45 %, le volume intercepté étant estimé à 30 012 m3 sur les 49 165 m3
écoulés.
La visualisation de ces résultats sous forme de graphique (Figure 2) met en évidence une
diminution du pic d’écoulement, qui n’est plus que de 1,00 l/s contre 1,67 l/s sans le projet.
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Figure 2. Comparaison des débits observés à l’exutoire du bassin versant du lac, avec et sans le projet
Des conclusions similaires peuvent être tirées à l’exutoire du bassin versant du cours d’eau sur
lequel se trouve le projet (BV de 24 ha), et qui rejoint la Sône environ 250 m à l’aval de la zone
de projet. Les résultats obtenus sont présentés ci-après (Tableau 8).
Comparaison des débits à l’exutoire du bassin versant du cours d’eau affluent de la Sone (l/s) en année quinquennale sèche
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Sans le
projet 0,30 0,59 1,11 1,56 1,99 1,10 0,96 0,73 0,50 0,22 0,12 0,13 0,78
Avec le
projet 0,30 0,59 1,11 1,25 1,32 1,10 0,96 0,89 0,50 0,22 0,12 0,13 0,71
Diminution 0,00% 0,00% 0,00% 19,90% 33,60% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 7,89%
Tableau 8. Comparaison des débits à l’exutoire du cours d’eau affluent de la Sône (l/s) en année quinquennale sèche
3.7 Incidence sur le débit du bassin versant de la Sone
Le projet se trouvant sur le bassin versant de la Sône, il aura une incidence sur ce dernier. De
plus, le bassin versant propre au projet étant insuffisant pour alimenter la retenue, il est projeté
un pompage complémentaire dans la Sône. Ce pompage sera réalisé de sorte à respecter le débit
réservé du cours d’eau. Il correspond au dixième du module et à minima 1 l/s. Au point de
prélèvement, le module de la Sone est estimé à 15,3 l/s, un débit réservé de 1,53 l/s devra donc
être respecté.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
Déb
it r
uis
selé
l/s)
Comparaison des débits ruisselés à l'exutoire du bassin versant de projet
Débit ruisselé sans le lac
Débit ruisselé avec le lac
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La répartition des volumes prélevés dans la Sône (Tableau 9) a été calculée de sorte à respecter
ce débit réservé en tout temps, en considérant un pas de temps mensuel. A échelle annuelle le
volume prélevé dans la Sône s’élève à 28 000 m3.
Répartition des volumes pompés dans la Sone (m3)
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Volume 0 0 4000 4000 5000 5000 5000 5000 0 0 0 0 28000
Tableau 9. Volumes prélevés dans la Sône
L’incidence du projet sur le débit de la Sône est également estimée, au niveau du projet et à
l’exutoire du cours d’eau de la Sône (Tableau 10 et Tableau 11). A échelle annuelle, le volume
intercepté par le projet (irrigation + évaporation + infiltration) s’élève à 28 489 m3.
Comparaison des débits sur le bassin versant de la Sone au niveau du projet (280 ha) en année quinquennale sèche (l/s)
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Sans le
projet 3,74 7,38 13,78 19,40 24,68 13,61 11,96 9,02 6,15 2,72 1,53 1,58 9,54
Avec le
projet 3,74 7,38 12,29 17,59 21,94 11,75 10,03 7,31 6,15 2,72 1,53 1,58 8,59
Diminution 0,00% 0,00% 10,84% 9,30% 11,08% 13,71% 16,13% 18,90% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 9,98%
Tableau 10. Comparaison des débits sur le bassin versant de la Sône (au niveau du projet) en année quinquennale
sèche (l/s)
Comparaison des débits sur le bassin versant de la Sône à l’exutoire (2 142 ha) en année quinquennale sèche (l/s)
Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Année
Sans le projet 28,64 56,49 105,43 148,39 188,79 104,13 91,46 68,99 47,08 20,83 11,71 12,11 72,96
Avec le projet 28,64 56,49 103,94 146,58 186,05 102,26 89,53 67,28 47,08 20,83 11,71 12,11 72,01
Diminution 0,00% 0,00% 1,42% 1,22% 1,45% 1,79% 2,11% 2,47% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 1,30%
Tableau 11. . Comparaison des débits sur le bassin versant de la Sône (à l’exutoire) en année quinquennale sèche (l/s)
A l’échelle annuelle, le projet engendrera une perte des écoulements surfaciques sur bassin
versant d’environ 10 % sur le bassin versant de la Sone, au niveau du projet.
L’incidence sur le bassin versant total de la Sône est estimée à 2 % pour une année quinquennale
sèche (le volume intercepté considéré étant les 28 489 m3 précédemment calculés).
Au vu de cette faible incidence, la retenue n’aura donc qu’une influence marginale sur les
prélèvements existants en aval de la retenue projetée.
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4. SYNTHESE DE L’INFLUENCE DU LAC
Synthèse des résultats (ramenés en volume)
Résumé en année quinquennale sèche, pour la retenue et son bassin versant propre (18.92 ha)
Volume d’apport total
Volume d'apport des écoulements naturels
Volume d’apport par pompage dans le cours d’eau de la
Sône
48 324 m³
20 324 m³
28 000 m3
Volume total intercepté par le lac
Volume évaporé à partir du lac
Volume prélevé pour l'irrigation
Volume infiltré à travers le barrage
28 489 m3
3 489 m³
25 000 m³
1 523 m3
Volume total rejeté vers l’aval (90% des écoulements
naturels) :
Volume de surplus
Débit réservé
18 312 m3
435 m³
17 877 m³
Résumé en année quinquennale sèche, pour bassin versant du ruisseau non nommé (22.24 ha)
Volume d’apport total
Volume d'apport des écoulements naturels
Volume d’apport par pompage dans le cours d’eau de la
Sône
52 213 m³
24 213 m³
28 000 m3
Volume total intercepté par le lac
Volume évaporé à partir du lac
Volume prélevé pour l'irrigation
Volume infiltré à travers le barrage
28 489 m3
3 489 m³
25 000 m³
1 523 m3
Volume total rejeté vers l’aval (91% des écoulements
naturels) 22 201 m3
Résumé en année quinquennale sèche, pour le bassin versant du ruisseau de la Sône au point de prélèvement (279.59
ha)
Volume d'apport des écoulements naturels 300 781 m³
Volume intercepté
Lac en projet
Lac existant
34 012 m3
30 012 m3
4 000 m3
Volume total rejeté vers l’aval (90% des écoulements
naturels) 270 770 m3
Résumé en année quinquennale sèche, pour le bassin versant du ruisseau de la Sône total (2 142 ha)
Volume d'apport des écoulements naturels 2 300 977 m³
Volume intercepté
Lac en projet
Lacs existants
Prélèvements par pompage
333 542 m3
30 012 m3
284 700 m3
18 830 m3
Volume total rejeté vers l’aval (98% des écoulements
naturels) 2 270 965 m3