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

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.

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

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

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

Régions de pluviométrie homogène

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

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

Temps de concentration D’après Caquot

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

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

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

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

Imperméabilisation

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

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

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

Superficie équivalente

Coefficient de ruissellement équivalent

Pente équivalente

Longueur équivalente

Allongement équivalent

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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)

Profil en long Ligne piézo Desserte usagers Couverture Substratum rocheux

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

Formule superficielle m3/s Période de retour T=1/F Paramètres Formule superficielle m3/s Q = K I C A Allongement m = (M/2) a(F) b(F) K     Région I initial actuel 10 ans 5,9 -0,59 1,430 0,29 1,20 0,78 -0,597 -0,413 5 ans 5,0 -0,61 1,192 0,30 1,21 -0,621 -0,427 2 ans 3,7 -0,62 0,834 0,31 1,22 0,77 -0,634 -0,434 1 an 3,1 -0,64 0,682 0,32 1,23 -0,659 -0,448 Région II 6,7 -0,55 1,601 0,27 1,19 0,80 -0,549 -0,385 5,5 -0,57 1,290 0,28 0,79 -0,572 -0,399 4,6 1,087 3,5 0,780 Région III 6,1 -0,44 1,296 0,21 1,14 0,83 -0,423 -0,308 -0,51 1,327 0,24 1,17 0,81 -0,502 -0,357 -0,54 1,121 0,20 1,18 -0,537 -0,378 3,8 -0,53 0,804 0,26 -0,525 -0,371

Coefficients réducteurs T = 1/F f(T) 100 ans 2,00 50 ans 1,60 20 ans 1,25 9 mois 0,40 6 mois 0,34 4 mois 0,28 3 mois 0,24 2 mois 0,20 1 mois 0,12