Problématique hydrologique de la région de Foix Présentation du BEI 99 ORAAGE en Montagne Problématique hydrologique de la région de Foix

 Bureau d ’études en Aménagement et Environnement INTRODUCTION 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 Présentation de SCE  Bureau d ’études en Aménagement et Environnement

Pourquoi le choix de ce sujet ? INTRODUCTION Pourquoi le choix de ce sujet ?  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

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 Etude hydraulique du réseau d’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix Phénomène de crues sur la ville de Foix Amélioration du logiciel ORAAGE

ORGANISATION DU PROJET Interactions entre les différents acteurs Binôme 1: Relations extérieures Etude du site de Foix FOIX Relations avec les intervenants extérieurs Interactions entre les binômes Binôme 3: Phénomènes de crues sur la ville de Foix Binôme 2: Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix Trinôme: Amélioration du logiciel ORAAGE ORAAGE S.C.E.

RELATIONS EXTERIEURES Binôme 1 Relations extérieures - Etude du site de Foix (1) RELATIONS EXTERIEURES ÉTUDE DU SITE DE FOIX © Chris de Foix Alexandre PROUST & Vincent SIMION

Les conditions nécessaires: Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (2) RECHERCHE D’UN SITE Les conditions nécessaires: Un réseau séparatif présentant des dysfonctionnements, Un site en montagne situé sur une rivière, en aval d’un barrage.

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (3) 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

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (4) LE SITE CHOISI - FOIX (2)  Son réseau d ’assainissement - Premier réseau : tout à l ’égout depuis le XVIII ème siècle, -A partir des années 50 : installation progressive d ’un réseau unitaire, - 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.

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (5) 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.

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (6) 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.

Binôme 1 Relations extérieures- Etude du site de Foix (8) 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.

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) ETUDE HYDRAULIQUE DU RESEAU D ’EAUX PLUVIALES DU BASSIN VERSANT DU VIEUX FOIX Gwenaëlle DEMOY & Marie GODARD

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (2) DIAGNOSTIC DU RESEAU Présentation de l’aire d’étude Un Bassin versant très urbanisé :

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (3) Un réseau d’eaux pluviales : Des dysfonctionnements observés et dus : - à l ’état du réseau, - à un sous dimensionnement probable.

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (4) 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),  Pluviométrie : région II Un débit d’eaux pluviales est calculé à l’entrée de chaque sous bassin versant correspondant à un collecteur.

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (5)

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (6) 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

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (7) PROPOSITION D ’AMENAGEMENT Conservation du réseau actuel Nouveau dimensionnement pour deux périodes de retour différentes : - 2 ans - 5 ans Résultats du logiciel ORAAGE

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (8) Comparaison réseau actuel et réseaux simulés par ORAAGE Pour une période de retour de 2 ans

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (9) Pour une période de retour de 5 ans  IL RESTE A CHOISIR UNE PERIODE DE RETOUR POUR DEFINIR LE DIMENSIONNEMENT OPTIMAL

Binôme 2 Etude hydraulique du réseau d ’eaux pluviales du bassin versant du vieux Foix (10) Estimation des coûts : Facteur déterminant du choix de la solution Le coût dépend : du diamètre des collecteurs de la matière des collecteurs du cubage de terre enlevée de la dépose et de la réalisation de la chaussée Estimation du coût pour 2 ans : 655 100 FHT soit : 99 869 Euros Estimation du coût pour 5 ans : 755 000 FHT soit : 115 200 Euros  CONCLUSION

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (1) AMELIORATION DU LOGICIEL ORAAGE Hervé AMANOU, Ludovic JOUGLARD & Sébastien LOUCHE

FONCTIONNEMENT DU LOGICIEL Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (2) 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) Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (3) PERSPECTIVES DE MODIFICATIONS (1) Pourquoi apporter des nouveaux outils au logiciel ORAAGE ?  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.  Pas d ’estimation du coût du projet engendré par le dimensionnement.  Absence d ’une interface graphique.

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (4) 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.  Amélioration de l ’ergonomie de la saisie des données par l ’utilisation d ’une interface graphique. Ces modifications permettront aux utilisateurs de mieux visualiser leurs résultats, mais surtout de répondre à de plus larges problèmes.

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (5) Calcul des débits de Caquot Dimensionnement ( Diamètres) Modification de la pente Dimensionnement accepté Calcul de la ligne d’eau et des coûts Modification du diamètre

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (6) DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILS Calcul de la ligne d ’eau: méthodologie (1) 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.

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (7) DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILS Calcul de la ligne d ’eau: méthodologie (2) Choix des méthodes de calcul :  Pertes de charge On distinguera: - pertes de charges linéaires, - pertes de charges singulières.

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (8) DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILS Calcul de la ligne d ’eau: méthodologie (3) Choix des méthodes de calcul :  Ecoulement en charge. Depuis l’aval (2) jusqu’à l’amont (1), la charge est donnée par : H1 – H2 = DH(pertes de charge)

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (9) 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

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (10) DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILS Calcul du coût d ’un projet Prise en compte  Du diamètre de la conduite.  Du volume de terre à extraire pour la pose des collecteurs. Les différents tarifs indicatifs sont pris à partir d’un bordereau des prix. DEVELOPPEMENT DES NOUVEAUX OUTILS Interface graphique Elle est modifiée  Pour permettre l’utilisation des nouveaux outils.  Pour utiliser la souris comme moyen de saisie des données.

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (11) UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (1) Plan de situation :

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (12) UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (2) Résultats du dimensionnement :

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (13) UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (3) Résultats :

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (14) UN EXEMPLE FICTIF A OS LES BAINS (4) Résultats :

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (15) PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT Calcul des débits ruisselés Choix des collecteurs Contraintes de dimensionnement Automatisation

Trinôme Amélioration du logiciel ORAAGE (16) CONCLUSION Validation du calcul de la ligne d’eau Mode d’emploi Enrichissement personnel Confrontation à la réalité du terrain

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (1) Jérôme COSTANZO & Jean-Philippe VIDAL

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (2) Le Bassin Versant de la Haute Ariège (1)

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (3) Le Bassin Versant de la Haute Ariège (2) Superficie : 1340 km2 Bassin Versant de montagne (altitude moyenne : 1500 m) sous-bassins montagnards aux temps de concentration faibles sous bassins aval plus modérés Trois types d ’intempéries : Méditerranéenne localisée sur les hauts sous-bassins Océanique sur l ’ensemble du Bassin Versant Océanique survolant le bassin d ’ouest en est

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (4) 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

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (5) Etude statistique (1) Deux types de données utilisées : Chronique des crues maximales annuelles Chronique des crues supérieures à la côte d ’alerte Seuil d ’alerte : 190 m3/s soit 1,50 m d ’eau à l ’échelle limnimétrique de la station de Foix

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (6) Etude statistique (2) Crues maximales annuelles

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (7) Etude statistique (3) Crues supérieures à la cote d ’alerte

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (8) Etude statistique (4) Crues supérieures à la cote d ’alerte Ajustement inadapté pour les crues de période de retour supérieure à 20 ans Ajustement graphique sur papier Gumbel

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (9) Etude statistique (5) Crues fréquentes : Crues rares :

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (10) Construction de l ’Hydrogramme Unitaire du BV (1) L ’hydrogramme unitaire : Réponse du bassin à une pluie unitaire généralisée en terme d ’hydrogramme à l ’exutoire Mise en oeuvre: décomposition d ’une averse quelconque en averses unitaires construction de l ’hydrogramme correspondant par sommation des réponses

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (11) Construction de l ’Hydrogramme Unitaire du BV (2) Construction à partir des données de la crue de 1992 : Outil de prévision à court terme

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (12) Le barrage de Garrabet mis en service en 1986 de type poids 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 deux évacuateurs de crue

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (13) Méthodologie (1) Tronçon d ’étude : Bompas-Foix 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 barrage situation actuelle possibilités de laminage des crues

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (14) 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

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (15) Détermination de l ’hydrogramme à Bompas : donnée d ’entrée du modèle

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (16) Etude des possibilités de laminage (1)

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (17) Etude des possibilités de laminage (3)

Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (18) 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 Binôme 3 Phénomène de crues sur la ville de Foix (19) Bilan du travail du binôme Des indicateurs caractérisant le phénomène des crues des estimations statistiques des probabilités d ’occurrence des crues l ’Hydrogramme Unitaire du bassin versant les effets actuels et potentiels du barrage de Garrabet mais tributaires des données existantes 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...?

Problématique hydrologique de la région de Foix Présentation du BEI 99 ORAAGE en Montagne Problématique hydrologique de la région de Foix CONCLUSION

ORRAGE en Montagne Conclusion(1) Ce que le BEI a apporté :  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  utilisation de nouveaux logiciels (ORAAGE, SIC)  travail en binômes et en groupe  développement des relations extérieures (DDE, DIREN, Ville de Foix,…) Remerciements

Problématique hydrologique de la région de Foix Présentation du BEI 99 ORAAGE en Montagne Problématique hydrologique de la région de Foix That ’s all Folks!!!