Présentation du BEI 99 O RAAGE en M ontagne Problématiquehydrologique de la région de Foix.

Présentation du BEI 99

OORAAGE RAAGE

en en MMontagne ontagne

ProblématiqueProblématique hydrologique de la région de Foixhydrologique de la région de Foix

INTRODUCTION

Présentation de SCE

Présentation du logiciel ORAAGE

Outil de Reflexion et d ’Aide à l ’Assainissement pour les Géomètres-Experts

Dimensionnement de réseau d’eaux pluviales en conduites circulaires à partir des données pluviométriques et

topographiques des bassins versants

Bureau d ’études en Aménagement et Environnement

INTRODUCTION

Proposition de S.C.E: amélioration du logiciel ORAAGE

Des goûts personnels pour la montagne

Le choix d’un site en Montagne présentant des problèmes avec son réseau d ’eaux pluviales

Pourquoi le choix de ce sujet ?

PRESENTATION DES DIFFÉRENTS BINÔMES

• Binôme 1: Alexandre Proust, Vincent Simion.

• Binôme 2: Gwenaëlle Demoy, Marie Godard.

• Binôme 3: Jérome, Costanzo, Jean-Philippe Vidal.

• Trinôme : Hervé Amanou, Ludovic Jouglard, Sébastien Louche.

Relation extérieures,Etude du site de Foix

Amélioration du logiciel ORAAGE

Phénomène de crues sur la ville de Foix

Etude hydraulique du réseau d’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix

FOIXBinôme 1:

Relations extérieuresEtude du site de Foix

Binôme 2:Etude hydraulique du réseau

d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix

Binôme 3:Phénomènes de crues

sur la ville de Foix

Trinôme:Amélioration du logiciel ORAAGE

ORGANISATION DU PROJETORGANISATION DU PROJETInteractions entre les différents acteurs

Relations avec les Relations avec les intervenants extérieursintervenants extérieurs

Interactions entre Interactions entre les binômesles binômes

ORAAGES.C.E.

RELATIONS EXTERIEURES

ÉTUDE DU SITE DE FOIX

Binôme 1 Relations extérieures - Etude du site de Foix (1)

© Chris de Foix

Alexandre PROUST & Vincent SIMION

Les conditions nécessaires:

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (2)

RECHERCHE D’UN SITE

Un réseau séparatif présentant des dysfonctionnements,

Un site en montagne situé sur une rivière, en aval d’un barrage.


LE SITE CHOISI

FOIX Sa situation géographique

- Préfecture de l ’Ariège

- 370 m d ’altitude

- Confluence de l ’Arget et de l ’Ariège

- 10 km en Aval du barrage de Garrabet


LE SITE CHOISI - FOIX (2)

Son réseau d ’assainissement

- Premier réseau : tout à l ’égout depuis le XVIII ème siècle,

- Depuis 1970 : Mise en place d’un réseau séparatif :

eaux usées une unique station d ’épuration,

eaux pluviales nombreux exutoires vers l ’Ariège et l ’Arget.

-A partir des années 50 : installation progressive d ’un réseau unitaire,


LE SITE CHOISI: FOIX (3)

Les dysfonctionnements du réseau d ’eaux usées

- mauvais dimensionnement,

- vétusté du réseau,

- intrusion d ’eaux claires,

- vestige du réseau unitaire,

- mauvaise connaissance du réseau en certains points de la ville.


LE SITE CHOISI (4) - ETUDE EN COURS

A la demande de la ville de Foix, étude accordée à IRH

- étude du recolement,

- diagnostic et numérisation du réseau d’eaux usées,

- recherche des intrusions d’eaux claires et d’infiltrations,

- mesure des pollutions par temps sec et lors de précipitations.

Binôme Relations extérieures- Etude du site de Foix (7)

LE SITE CHOISI: FOIX (4)

Les dysfonctionnements du réseau d’eaux pluviales

- mauvais dimensionnement :- des canalisations,- des raccordements.

- superficie drainée trop importante :- raccordements supplémentaires,- développement urbain.

- vétusté du réseau.


PROPOSITIONS D ’AMENAGEMENTS

Outre le redimensionnement des canalisations

- création d’un nouvel exutoire ou détournement vers un des exutoires existants,

- utilisation de solutions alternatives (chaussées réservoirs sous parkings, ...).

En dehors du centre-ville

- incitation au traitement individuel (superficie> 1500m²),

- utilisation de puits exutoires,

- substitution des canalisations souterraines par des fossés en périphérie.

ETUDE HYDRAULIQUE

DU RESEAU D ’EAUX PLUVIALES

DU BASSIN VERSANT DU VIEUX FOIX

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (1)

Gwenaëlle DEMOY & Marie GODARD


DIAGNOSTIC DU RESEAU

Présentation de l’aire d’étude

Un Bassin versant très urbanisé :


Un réseau d’eaux pluviales :

Des dysfonctionnements observés et dus :- à l ’état du réseau,- à un sous dimensionnement probable.


Evaluation des débits d’eaux pluviales

Méthode de calcul :

La méthode de Caquot est utilisée par le logiciel ORAAGE sur 12 sous bassins versants

(circulaire interministérielle du 22 Juin 1977),

Un débit d’eaux pluviales est calculé à l’entrée de chaque sous bassin versant correspondant à un collecteur.

Pluviométrie : région II


Evaluation des débits d’eaux pluviales

Evaluation en situation actuelle

Les calculs de débits sont effectués pour une pluie de période de retour de 2 ou 5 ans,

Le réseau dans sa configuration actuelle peut transiter un débit de 323 l/s, le débit de pointe étant de 1077 l/s pour un retour de 2 ans.

FORT SOUS DIMENSIONNEMENT DU RESEAU


Nouveau dimensionnement pour deux périodes de retour différentes :- 2 ans- 5 ans

Conservation du réseau actuel

Résultats du logiciel ORAAGE

PROPOSITION D ’AMENAGEMENT

Comparaison réseau actuel et réseaux simulés par ORAAGE


Pour une période de retour de 2 ans


Pour une période de retour de 5 ans

IL RESTE A CHOISIR UNE PERIODE DE RETOUR POUR DEFINIR LE DIMENSIONNEMENT OPTIMAL


Estimation des coûts : Facteur déterminant du choix de la solution

du diamètre des collecteurs

Le coût dépend :

Estimation du coût pour 2 ans : 655 100 FHT soit : 99 869 Euros

de la matière des collecteurs du cubage de terre enlevée

Estimation du coût pour 5 ans : 755 000 FHT soit : 115 200 Euros

CONCLUSION

de la dépose et de la réalisation de la chaussée

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (1)

Hervé AMANOU, Ludovic JOUGLARD & Sébastien LOUCHE

AMELIORATION

DU LOGICIEL

ORAAGE

FONCTIONNEMENT DU LOGICIEL

Découpage du bassin versant en sous bassins auxquels sont associés un tronçon du réseau.


Calcul des débits ruisselés pour les sous bassins par la formule de Caquot.

Dimensionnement des conduites par la formule de Manning-Strickler.

PERSPECTIVES DE MODIFICATIONS (1)


Pourquoi apporter des nouveaux outils au logiciel ORAAGE ?

Pas d ’estimation du coût du projet engendré par le dimensionnement.

Absence d ’une interface graphique.

Absence du calcul de la ligne d’eau.Handicap majeur pour :

- visualiser un débordement du réseau ;

- imposer un diamètre de collecteur, et de vérifier la pertinence de cette modification.

PERSPECTIVES DE MODIFICATIONS (2)

Nos propositions :Tout en conservant la simplicité d’utilisation d’ORAAGE, nous avons permis à l’utilisateur :


De calculer des lignes d’eau et de charge dans le réseau, ainsi que le coût du réseau.

De contrôler si le dimensionnement répond bien à certains critères, tels que :- l’absence de débordement du réseau ; -des vitesses d’écoulements limitées ; -un coût de projet raisonnable.

De répondre aux cas où ces critères ne seraient pas respectés en modifiant : - les pentes des collecteurs ;- les diamètres des collecteurs.

Ces modifications permettront aux utilisateurs de mieux visualiser leurs résultats, mais surtout de répondre à de plus larges problèmes.

Amélioration de l ’ergonomie de la saisie des données par l ’utilisation d ’une interface graphique.


Dimensionnement accepté

Calcul des débits de Caquot

Dimensionnement( Diamètres)

Modification de la pente

Calcul de la ligne d’eau et des coûts

Modification du diamètre


Remarques préliminaires :

Ecoulement en charge ou à surface libre.

En surface libre, l’écoulement peut-être fluvial ou torrentiel.

Choix : Nous écarterons le cas où l’écoulement est torrentiel.

DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILSCalcul de la ligne d ’eau: méthodologie (1)



Choix des méthodes de calcul :

Pertes de charge

On distinguera:- pertes de charges linéaires,- pertes de charges singulières.


Ecoulement en charge.

Depuis l’aval (2) jusqu’à l’amont (1), la charge est donnée par :

H1 – H2 = H(pertes de charge)


Choix des méthodes de calcul :

Ecoulement à surface libre et fluvial.

Nous utilisons la méthode de l’énergie spécifique :

JIdx

dEs-=

CALCUL DE LA LIGNE D’EAU POUR TOUT LE RESEAU

Calcul à un nœud

Hauteur d’eau à l’exutoire

Contrôle hauteur d’eau

Ecoulement à surface libre

Ecoulement en charge

m

kk JI

kEskEsxx

--

=1

1

)(sin21 gulièresHlinéaireHHH =-



Prise en compte

Du diamètre de la conduite.

Du volume de terre à extraire pour la pose des collecteurs.

Elle est modifiée

Pour permettre l’utilisation des nouveaux outils.

Pour utiliser la souris comme moyen de saisie des données.

DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILSCalcul du coût d ’un projet

DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILSInterface graphique

Les différents tarifs indicatifs sont pris à partir d’un bordereau des prix.


Plan de situation :

23 m NGF 23 m NGF

Berges du Ludo

Les Basses Terres20 m NGF N 1

N 2N 3

N 4

20 m NGF

Le Manou

UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (1)


Résultats du dimensionnement :


Contrainte de dimensionnement :

Radier de l’exutoire à la cote 18 m NGF.


Résultats :


Calcul de la ligne d’eau :

Hauteur aval imposée par la crue de la rivière : 19,5 m NGF


Résultats :

UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (4)Modifications :

Augmentation du diamètre du collecteur “ N2 à N3 ” : 1000 mm.


Calcul des débits ruisselés

Choix des collecteurs

Contraintes de dimensionnement

Automatisation

PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT


Validation du calcul de la ligne d’eau

Mode d’emploi

Confrontation à la réalité du terrain

Enrichissement personnel

CONCLUSION

PHÉNOMÈNE

DE CRUES

SUR LA VILLE DE FOIX

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (1)

Jérôme COSTANZO & Jean-Philippe VIDAL

Le Bassin Versant de la Haute Ariège (1)


Bassin Versant de montagne (altitude moyenne : 1500 m)

sous bassins aval plus modérés

sous-bassins montagnards aux temps de concentration faibles

Méditerranéenne localisée sur les hauts sous-bassins


Le Bassin Versant de la Haute Ariège (2)

Océanique sur l ’ensemble du Bassin Versant

Océanique survolant le bassin d ’ouest en est

Trois types d ’intempéries :

Superficie : 1340 km2


Les stations de mesures hydrologiques

Bompas

Située en amont de la retenue du barrage E.D.F. de Garrabet

Créée en 1986 pour mesurer les débits entrant dans la retenue

Foix

50 m à l ’aval du pont vieux

enregistrements depuis 1905


Etude statistique (1) Deux types de données utilisées :

Chronique des cruesmaximales annuelles

Chronique des cruessupérieures à la côte d ’alerte

Seuil d ’alerte : 190 m3/ssoit 1,50 m d ’eau à l ’échelle limnimétriquede la station de Foix


Etude statistique (2)

Crues maximales annuelles


Crues supérieures à la cote d ’alerte




Crues supérieures à la cote d ’alerte

Ajustement graphiquesur papier Gumbel

Ajustement inadapté pour les crues de période de retour supérieure à 20 ans



Crues rares :

Crues fréquentes :

Débit correspondant(m3/s)260340400

Hauteur d ’eau(m)1,802,102,30

Période de retour(années)

2510

Période de retour(années)

501001000

Débit correspondant(m3/s)650750

1100

Hauteur d ’eau(m)3,103,40> 4


Construction de l ’Hydrogramme Unitaire du BV (1)

Réponse du bassin à une pluie unitaire généraliséeen terme d ’hydrogramme à l ’exutoire

Mise en oeuvre:

décomposition d ’une averse quelconque en averses unitaires

construction de l ’hydrogramme correspondantpar sommation des réponses

L ’hydrogramme unitaire :


Construction de l ’Hydrogramme Unitaire du BV (2)

Construction à partir des données de la crue de 1992 :

Outil de prévision à court terme

Le barrage de Garrabet

mis en service en 1986


de type poids

deux évacuateurs de crue

42,50 m au-dessus des fondations

puissance installée à l ’usine de Ferrières : 38 MW

retenue de 3,4 Mm3, dont 1,7 Mm3 utiles


Méthodologie (1)

Crue d ’étude : celle du 7 au 9 novembre 1982

Méthode :reconstituer l ’hydrogramme à Bompas à partir de celui de Foix

étudier sa transformation entre Bompas et Foix, dans plusieurs cas :

absence de barragesituation actuellepossibilités de laminage des crues

Tronçon d ’étude : Bompas-Foix


Méthodologie (2)

Deux méthodes :

calculs d ’après les données récoltées ;

simulations numériques utilisant SIC

Le logiciel SIC :

dédié à l ’irrigation

extension du logiciel FLUVIA

calculs en régimes permanent et transitoire


Détermination de l ’hydrogramme à Bompas : donnée d ’entrée du modèle


Etude des possibilités de laminage (1)


Etude des possibilités de laminage (3)


Analyse des résultats

Effet du barrage :

diminution du temps de propagation de la crue

Laminage des crues impossible

=> politique des transparences

Application envisagée :

vidanger les sédiments de la retenue durant les crues

Bilan du travail du binôme

Des indicateurs caractérisant le phénomène des crues

mais tributaires des données existantes

des estimations statistiques des probabilités d ’occurrence des crues

l ’Hydrogramme Unitaire du bassin versant

les effets actuels et potentiels du barrage de Garrabet

Des réflexions à poursuivre :prise en compte des résultats obtenus

pour améliorer le système d ’alerte

influence du barrage sur le transport sédimentaire

étude de la rupture de l ’ouvrage : des vagues d ’avenir...?



OORAAGE RAAGE

en en MMontagne ontagne ProblématiqueProblématique hydrologique de la région de Foixhydrologique de la région de Foix

CONCLUSIONCONCLUSION

Ce que le BEI a apporté :

ORRAGE en Montagne Conclusion(1)

à SCE : modification du logiciel ORAAGE

à l ’ENSEEIHT :

- acquisition d ’un nouveau logiciel,- ouverture des relations inter-bibliothèques avec l ’Ecole

Nationale de la Météorologie.

ORRAGE en Montagne Conclusion (2)

Ce que le BEI nous a apporté :

application de certaines connaissances

Remerciements

utilisation de nouveaux logiciels (ORAAGE, SIC)

travail en binômes et en groupe

développement des relations extérieures(DDE, DIREN, Ville de Foix,…)


OORAAGE RAAGE

en en MMontagneontagneProblématiqueProblématique hydrologique de la région de Foixhydrologique de la région de Foix

That ’s all Folks!!!That ’s all Folks!!!

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