Hydraulique urbaine

1. Hydraulique urbaine Débits d ’eaux usées et d ’eaux pluviales

2. Textes de référence • Pour les installations individuelles voir DTU 60-11 • Instruction technique relative aux réseaux d ’assainissement des agglomérations • Circulaire n° 77.284/INT.

3. Débits d ’eaux usées domestiques • Informations précises sur les besoins actuels et futurs • A défaut, débit moyen journalier 200 < qm <250 l/habitant/jour • Coefficient de pointe p donné par où qm est exprimé en litres par seconde

4. Débits d ’eaux usées industrielles Coefficient de pointe entre 2 et 3

5. Débits d ’eaux pluviales • La fréquence de dépassement, F, ou la période de retour, T, d ’un événement pluvieux définit le degré de protection retenu pour le projet • Le plus souvent T = 10 ans • La France est découpée en 3 zones de pluviométrie homogène

6. Régions de pluviométrie homogène

7. Intensité maximale de la pluie • Pour chacune des 3 régions, i (mm/mn) est l ’intensité maximale de la pluie de durée t (mn), de fréquence de dépassement F • 5 mn < t < 120 mn

8. Formule rationnelle • Q = k.C.i.A • avec • C = coefficient d ’apport • i intensité maximale • A aire du bassin d ’apport • k coefficient tenant compte de l ’allongement du bassin • i retenue dépend du temps de concentration tc

9. Temps de concentration • D’après Caquot

10. Formule superficielle • Q = K.Ia.Cb.Ag • K, a, b, g dépendent de a(F) et de b(F) • I : pente moyenne du bassin versant (en m/m) • C : coefficient de ruissellement • A : superficie du bassin versant (en ha) • 1 ha = 10 000 m²

11. Coefficients • Les différents coefficients intervenant dans la formule superficielle sont donnés par l ’instruction technique, • pour des périodes de retour d ’événement pluvieux de 10, 5, 2 et 1 ans • pour chaque région • un coefficient correcteur, f, multiplicateur du débit Q, permet d ’étudier d ’autres périodes de retour

12. Pente d ’un bassin urbanisé • I : pente hydraulique de la partie canalisée • L : plus long cheminement hydraulique constitué de tronçons successifs de longueur Lk et de pente Ik constante

13. Coefficient de ruissellement • C : taux d ’imperméabilisation >= 0,2 • A : surface totale du bassin versant • A ’ : superficie de surface revêtue

14. Imperméabilisation

15. Allongement d ’un bassin • Selon, l ’allongement M du bassin, il convient de calculer un coefficient correcteur du débit, m, fonction des coefficients a et b • Le débit de pointe Qp est calculé par Qp = m Q • L et A étant exprimé en unités homogènes • L en hm et A en ha • L en m et A en m²

16. A l’origine de l’instruction technique, l’exposant  était donné par La valeur de m obtenue corrigeant trop les débits la valeur actuelle ci-dessous lui est préférée Calcul de m

17. Bassins en série Bassins en parallèle Bassin équivalent dont il faut déterminer les paramètres équivalent : L, I, C, A M... Assemblage de bassins 1 2 Eq 2 1

18. Superficie équivalente

19. Coefficient de ruissellement équivalent

20. Pente équivalente

21. Longueur équivalente

22. Allongement équivalent

23. Limites de validité • A =< 200 ha • 0,002 =< I =< 0,05 m/m • C >= 0,2 • M >= 0,8

24. Exemple • Découpage d’un bassin versant urbanisé en sous bassins (de 1 à 13). • Assemblage des sous bassins.

25. Bassins de retenu • Lorsque le réseau aval n’est pas en mesure de recevoir le débit d’orage, il faudra stocker un certain volume dans un bassin tampon ou de retenue d’eaux pluviales. • Q est le débit de fuite en m3/s • S la surface du bassin versant en ha • Ca le coefficient d’apport • Sa = S.Ca la surface active en ha

26. Volume du bassin • On calcule • Avec l’abaque de l’instruction technique on détermine ha, capacité spécifique de stockage en mm • Le volume V du bassin est donné par : V(m3) = 10 ha.Sa + (fraction de Vo correspondant au début)

27. Précautions • Le coefficient d’apport Ca mesure le rendement de la pluie, il ne doit pas être confondu avec le coefficient de ruissellement C. • Son évaluation est très délicate et peut nécessiter l’intervention d’un expert hydrogéologue. • Consulter le littérature

28. Choix des sections d ’ouvrage • Connaissant le débit et la pente de pose de chaque tronçon de canalisation on choisit le diamètre de celle-ci. • Eaux usées diamètre minimum 200 mm • Eaux pluviales diamètre mini. 300 mm

29. Autocurage des systèmes unitaires • Pour des ouvrages calculés pour l’évacuation du ruissellement décennal, pour Q = 0,1 Qps il faut que V > 0,6 m/s et pour Q = 0,01 Qps il faut que V > 0,3m/s • Ces conditions sont réunies lorsque Vps = 1 m/s dans le canalisations circulaires et 0,9 m/s dans les ovoïdes

30. Autocurage des systèmes séparatifs d’eaux usées • En tête de réseau adopter des pente de l’ordre de 4 à 5/1000 (pente mini 2/1000) vérifier la vitesse 0,30 m/s pour les débits moyens actuels. • À pleine ou ½ section V = 0,7 m/s • Pour h/D = 0,2, V > 0,6 m/s • Pour le débit moyen actuel h/D ≥ 0,2

31. Pose des conduites • La pose des conduites s’effectue à partir du tracé en plan de leur implantation. • Sur le profil en long de son parcours, on positionne la canalisation en tenant compte d’un certain nombre de contraintes. • On vérifie que la ligne piézométrique ne coupe pas la surface du sol

32. Exemple • Découpage d’un bassin versant en sous bassins • Etude du parcours B1-D

33. Contraintes • Couverture minimale au-dessus de la génératrice supérieure de la canalisation h1 = 1.00 + e • Profondeur minimale pour assurer la desserte de riverains : h2 = 2.00 m • Substratum rocheux : h3 = 2.50 m (en moyenne)

34. Profil en long Ligne piézo Desserte usagers Couverture Substratum rocheux

37. Abaque T = 10 ans • Exemple : Région III T = 10 ans q = 3 mm/h ha = 71 mm On lit ha = 71 mm q = 3 mm/h