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Exercice de calcul d’un réseau d’eaux pluviales Énoncé du problème 2 CALCUL D’U

Exercice de calcul d’un réseau d’eaux pluviales Énoncé du problème 2 CALCUL D’UN RESEAU PLUVIAL EN SYSTEME SEPARATIF PAR LA METHODE SUPERFICIELLE Un tel calcul nécessite : - des études préliminaires, - une étude d’avant projet, - une étude de projet. En effet, le calcul des canalisations doit s’effectuer en fonction des débits calculés d’après les pentes des radiers des collecteurs. Il y a donc lieu de procéder en deux étapes : - l’avant projet étant établi en fonction des pentes du terrain naturel selon le tracé des collecteurs, - le projet reprenant le calcul d’après les pentes du radier des canalisations définies. 1 - Études préliminaires Après avoir retenu la région de pluviométrie homogène, on effectue un relevé topographique en courbes de niveau afin de pouvoir définir les limites du bassin versant intéressant les collecteurs à étudier. Le tracé futur des collecteurs est piqueté et nivelé en repérant les points de changement de pentes. La (ou les) période de retour est déterminée. Études des diverses contraintes : profondeur minimale du radier des collecteurs en fonction des caves, de la nappe phréatique ou du rocher... L’exemple proposé : Il se situe dans une zone où les paramètres pluviométriques de Montana pour une pluie de période de retour 10 ans sont les suivants : a = 5,9 et b = -0,59 C’est un bassin versant urbanisé, d’une surface totale inférieure à 200 ha. Les tracés des collecteurs principaux ont été piquetés, nivelés jusqu’aux limites du bassin versant. Comme il s’agit d’un réseau pluvial séparatif, les eaux de ruissellement peuvent, sur un certain parcours, être maintenues en surface dans des caniveaux. Cette longueur a été prise dans le cas présent égale à 50 m, ce qui conduit à fixer la tête des collecteurs en A et F, de telle sorte que : XA = YF = 50 m 3 La profondeur maximale du radier est fixée à 2 m, étant admis qu’un banc rocheux se situe à 2,30 m de profondeur. La hauteur de recouvrement à respecter a été uniformément prise à 1 m, l’épaisseur des tuyaux étant prise uniformément égale à 0,10 m. La pente minimale de la canalisation a été fixée à 0,003 m/m. L’autocurage : - vitesse de l’eau égale à 0,60 m/s pour un débit égal au 1/10 du débit à pleine section. - vitesse de l’eau égale à 0,30 m/s pour un débit égal au 1/100 du débit à pleine section. En pratique, il faut avoir une vitesse pleine section VPS supérieure à 1 m/s pour vérifier l’autocurage. 2 - Etude de l’avant projet 2.1 - Notations A (ha) : surface d’un bassin élémentaire ou d’un assemblage de bassins C : coefficient de ruissellement d’un bassin ou d’un assemblage de bassins L (m) : longueur d’un bassin selon le tracé de la canalisation qui le dessert I (m/m): pente motrice d’après la pente du terrain i (m/m): pente géométrique de la canalisation Q (m3/s): débit d’un bassin ou d’un assemblage M : coefficient d’allongement d’un bassin ou d’un assemblage de bassins m : coefficient correcteur d’un bassin ou d’un assemblage de bassins 2.2 - Détermination des bassins élémentaires Chaque tronçon devra être calculé en fonction du débit transité au point caractéristique qui est situé au 5/9 du tronçon à partir du nœud amont pour les tronçons de tête et au milieu pour les autres tronçons. Chaque tronçon aura une longueur raisonnable, au maximum de 250 à 300 m. En effet, chaque tronçon se calcule à partir du débit en son point caractéristique : la partie amont est donc excédentaire, alors que l’aval est sous estimé : il y a donc bien lieu de ne pas prévoir de tronçons trop longs. Dans l’exemple proposé, il est prévu les tronçons : AB avec point caractéristique Ac au 5/9 à partir de A BC avec point caractéristique Bc au milieu CD avec point caractéristique Cc au milieu FB avec point caractéristique Fc au 5/9 à partir de F Sur ces bases, les 4 bassins versants élémentaires sont définis sur le plan ci-joint. Les côtes des points A, Ac, Bc, Cc et Fc, points qui n’avaient aucune raison d’être nivelés a priori, ont été calculées par simple interpolation. 4 II.3 - Caractéristiques de chaque bassin élémentaire (cf. joint ci après). Bassin n° 1 : Coefficient de ruissellement C = 0,4 x A1 = 50 m A1 a1 = 12 m a1 a2 = 40 m a2 Ac = 24 m Bassin n° 2 : Coefficient de ruissellement C = 0,4 Y F = 50 m F FC = 52 m Bassin n° 3 : Coefficient de ruissellement C = 0,5 Ac B = 60 m B Bc = 60 m Bassin n° 4 : Coefficient de ruissellement C = 0,6 BC C1 = 54 m C1 C = 6 m C CC = 40 m TRAME DE REPRISE DES BASSINS VERSANTS ELEMENTAIRES : Bassin N° Coefficient de Ruissellement : Calcul de la surface : Calcul de la pente : Cotes du terrain  Lk Ik Ik Ik Lk amont aval  Lk  Ik Lk I = Q brut = M = = d’où m = Q corrigé = μ = Tc = 5 Exercice de calcul d’un réseau d’eaux pluviales Corrigé du problème 1 CALCUL D’UN RESEAU PLUVIAL EN SYSTEME SEPARATIF PAR LA METHODE SUPERFICIELLE DE CAQUOT A) DONNEES DE BASE L’exemple proposé se situe dans une zone où les paramètres pluviométriques de Montana pour une pluie de période de retour 10 ans sont les suivants : a = 5,9 et b = - 0,59 C’est un bassin urbanisé d’une surface totale inférieure à 200 ha. Il s’agit d’un réseau pluvial strict. La période de retour est de 10 ans. La profondeur maximale du radier est fixée à 2,00 m étant admis qu’un banc rocheux se situe à 2,30 m. L’épaisseur des tuyaux étant prise, pour l’exercice, à 0,10 m. La pente minimum de la canalisation est fixée à 0,003 m/m. Autocurage : vitesse de l’eau égale à 0,60 m/s pour un débit égal au 1/10 du débit à pleine section, soit en pratique pour les canalisations circulaires une vitesse pleine section de plus d’un mètre par seconde. B) CALCULS PHASE AVANT-PROJET 1 . Calcul de la formule superficielle de Caquot   f b 1 1 d b f b 1 1 f b 1 c b f b 1 1 b P A C I 6 a Q                               Avec : QP : Débit en m3/s I : Pente moyenne du cheminement hydraulique en m/m C : Coefficient de ruissellement > 0,20 A : Superficie du bassin versant en ha μ = 0,5 β + δ = 1,1 ε = 0,05 c = -0,41 d = 0,507 f = -0,287 a = 5,90 b = -0,59 2 Il vient : 784 , 0 204 , 1 291 , 0 P A C I 430 , 1 Q     2 . Calcul des bassins élémentaires RELEVE DES COTES TN SUR LES TRONCONS CALCUL DES SURFACES DES BASSINS CALCUL DU COEFFICIENT DE RUISSELLEMENT LONGUEUR DES TRONCONS TABLEAU DE DONNEES DE BASE N° d’ordre NUMERO TRONCON LONG TRONCON COTES TN Caractéristiques. du B.V. élémentaires Amont Aval Amont Aval AIRE COEFF RUISS PENTE MOY. 1 2 3 4 A F B C B B C D 136 94 120 80 80,12 80,00 79,25 77,87 79,25 79,25 77,87 76,72 1,18 0,99 1,00 0,74 0,40 0,40 0,50 0,60 Dans l’exemple proposé, il est prévu les tronçons : AB avec point caractéristique Ac au 5/9 à partir de A BC avec point caractéristique Bc au milieu CD avec point caractéristique Cc au milieu Antenne FB avec point caractéristique Fc au 5/9 à partir de F Sur ces bases, les 4 bassins versants élémentaires sont définis sur le plan joint. Distance entre les différents tronçons du réseau : Bassin n° 1 Bassin n° 2 Bassin n° 3 Bassin n° 4 x A1 = 50 m y F3 = 50 m Ac B2 = 60 m Bc c1 = 54 m A1 a1 = 12 m F3 Fc = 52 m B2 Bc = 60 m c1 C4 = 6 m a1 a2 = 40 m C4 Cc = 40 m a2 Ac = 24 m 3 Bassin N°1 Calcul de la surface : 11770 m² soit 1,17 ha Coefficient de Ruissellement : 0,40 Triangle ACF = 1600 2 32 100   Trapèze FCBG = 10170 113 2 80 100    Calcul de la pente : Cotes du terrain  Lk Ik Ik Ik Lk amont aval 80,40 80,12 80,05 79,85 79,68 0,28 0,07 0,20 0,17 50 12 40 24 0,0056 0,0058 0,0050 0,0071 0,075 0,076 0,071 0,084 668,15 157,12 565,69 285,16  Lk 126  Ik Lk 1676,12 I = 2 12 , 1676 126       uploads/Ingenierie_Lourd/ exercice-04.pdf