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

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

2 Textes de référence  Pour les installations individuelles voir DTU  Instruction technique relative aux réseaux d ’assainissement des agglomérations  Circulaire n° /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 C = coefficient d ’apport i intensité maximale i intensité maximale A aire du bassin d ’apport A aire du bassin d ’apport k coefficient tenant compte de l ’allongement du bassin 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.I .C .A   K, , ,  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 = m²1 ha = 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 des périodes de retour d ’événement pluvieux de 10, 5, 2 et 1 ans pour chaque région 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 coefficient correcteur du débit, mcoefficient correcteur du débit, m  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 Calcul de m  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

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

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 m 3 /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 h a, capacité spécifique de stockage en mm  Le volume V du bassin est donné par : V(m 3 ) = 10 h a.S a + (fraction de V o 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 = 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 Couverture Desserte usagers Substratum rocheux Ligne piézo

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37 Abaque  Exemple : Région III T = 10 ans q = 3 mm/h On lit h a = 71 mm q = 3 mm/h T = 10 ans a h a = 71 mm

38 Période de retour T=1/F ParamètresFormule superficielle m 3 /s Q = K I  C  A  Allongement m = (M/2)  a(F)b(F)K  Région Iinitialactuel 10 ans5,9-0,591,4300,291,200,78-0,597-0,413 5 ans5,0-0,611,1920,301,210,78-0,621-0,427 2 ans3,7-0,620,8340,311,220,77-0,634-0,434 1 an3,1-0,640,6820,321,230,77-0,659-0,448 Région II 10 ans6,7-0,551,6010,271,190,80-0,549-0,385 5 ans5,5-0,571,2900,281,200,79-0,572-0,399 2 ans4,6-0,621,0870,311,220,77-0,634-0,434 1 an3,5-0,620,7800,311,220,77-0,634-0,434 Région III 10 ans6,1-0,441,2960,211,140,83-0,423-0,308 5 ans5,9-0,511,3270,241,170,81-0,502-0,357 2 ans5,0-0,541,1210,201,180,80-0,537-0,378 1 an3,8-0,530,8040,261,180,80-0,525-0,371

39 Coefficients réducteurs T = 1/Ff(T) 100 ans2,00 50 ans1,60 20 ans1,25 9 mois0,40 6 mois0,34 4 mois0,28 3 mois0,24 2 mois0,20 1 mois0,12


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