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Manuel de calcul et de conception des ouvrages de gestion des eaux pluviales au

Manuel de calcul et de conception des ouvrages de gestion des eaux pluviales aux fins d’obtenir une soustraction au processus d’autorisation par déclaration de conformité Première parution : 23 mars 2017 Mise à jour : décembre 2016 Coordination et rédaction Cette publication a été réalisée par la Direction des eaux usées du ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC). Remerciement Le MDDELCC tient à remercier le Centre d’expertise et de recherche en infrastructures urbaines (CERIU), Réseau Environnement et les membres de ces deux organisations qui ont participé aux consultations, Alain Mailhot, professeur à INRS – Centre Eau Terre Environnement, Geneviève Pelletier, professeure à l’université Laval, Gilles Rivard de Lasalle | NHC, Mélanie Glorieux et Michel Rousseau du Groupe Rousseau Lefebvre pour avoir fait part de leurs commentaires lors de l’élaboration du manuel. Renseignements Pour tout renseignement, vous pouvez communiquer avec le Centre d’information. Téléphone : 418 521-3885 1 800 561-1616 (sans frais) Télécopieur : 418 644-2003 Formulaire : www.mddelcc.gouv.qc.ca/formulaires/renseignements.asp Internet : www.mddelcc.gouv.qc.ca Pour obtenir un exemplaire du document Visitez notre site Web au http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/pluviales/manuel-calcul-conception/index.htm Référence à citer Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques. Mars 2017. Manuel de calcul et de conception des ouvrages de gestion des eaux pluviales. 102 p. et annexes [En ligne]. http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/pluviales/manuel-calcul-conception/index.htm (page consultée le jour/mois/année). Dépôt légal – 2017 Bibliothèque et Archives nationales du Québec ISBN 978-2-550-78065-6 (PDF) Tous droits réservés pour tous les pays. © Gouvernement du Québec - 2017 Manuel de calcul et de conception des ouvrages municipaux de gestion des eaux pluviales – 23 mars 2017 MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA LUTTE CONTRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES i ÉQUIPE DE RÉALISATION Rédaction et coordination Martin Bouchard-Valentine, ing. Direction des eaux usées, Direction générale des politiques de l’eau Collaboration au MDDELCC Julien Fortier, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise de la Capitale- Nationale et de la Chaudière-Appalaches Mihai, Gherghel, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise de Montréal, Laval, Lanaudière et Laurentides Martin Joncas, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise du Bas-Saint- Laurent et de la Gaspésie-Iles-de-la-Madeleine Geneviève Laguë, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise de la Capitale- Nationale et de la Chaudière-Appalaches Bernard Lavallée, ing. Direction des eaux usées, Direction générale des politiques de l’eau Patrick Mailloux, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise de la Mauricie et du Centre-du-Québec Denis Martel, ing. Pôle d'expertise municipale Stéphane Thibault, ing. Direction régionale de l'analyse et de l'expertise de Montréal, de Laval, de Lanaudière et des Laurentides Collaboration externe au MDDELCC Centre d’expertise et de recherche en infrastructures urbaines Réseau Environnement Manuel de calcul et de conception des ouvrages municipaux de gestion des eaux pluviales – 23 mars 2017 MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA LUTTE CONTRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES iii TABLE DES MATIÈRES Table des matières .................................................................................................................................................... iii Liste des tableaux ....................................................................................................................................................... v Liste des figures ........................................................................................................................................................ vii Avant-propos ............................................................................................................................................................. ix Définitions .............................................................................................................................................................. xi PARTIE I OBJECTIFS DE CONTRÔLE .................................................................................................................... 1 1. Objectifs généraux et spécifiques .......................................................................................................... 3 2. Objectif spécifique no 1 : Contrôle des matières en suspension (MES) ................................................ 5 3. Objectif spécifique no 2 : Contrôle de l’érosion ....................................................................................13 4. Objectif spécifique no 3 : Contrôle des inondations .............................................................................15 PARTIE II CRITÈRES GÉNÉRAUX DE CALCUL ET DE CONCEPTION ..............................................................17 5. Données de précipitation .....................................................................................................................19 6. Méthode rationnelle ..............................................................................................................................21 7. Calcul du temps de concentration ........................................................................................................25 8. Calcul de rétention avec la méthode rationnelle ..................................................................................33 9. Dispositifs de contrôle des débits aux systèmes de rétention .............................................................35 10. Modèle informatique .............................................................................................................................39 11. Infiltration des eaux ..............................................................................................................................45 12. Hauteur d’écoulement du réseau mineur et aménagement de l’émissaire .........................................53 13. Écoulement du drainage majeur ..........................................................................................................55 14. Phytotechnologies et végétalisation .....................................................................................................59 15. Clauses environnementales et contrôle de l’érosion et des sédiments sur les chantiers....................65 16. Programme d’exploitation et d’entretien ..............................................................................................69 PARTIE III CRITÈRES DE CALCUL ET DE CONCEPTION DES OUVRAGES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES ...............................................................................................................................71 17. Ouvrage de prétraitement ....................................................................................................................73 18. Déconnexion de toiture et gouttières ...................................................................................................75 Manuel de calcul et de conception des ouvrages municipaux de gestion des eaux pluviales – 23 mars 2017 iv MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA LUTTE CONTRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES 19. Système de rétention sec .....................................................................................................................77 20. Système de rétention à volume permanent .........................................................................................83 21. Fossé engazonné ...................................................................................................................... ..........93 22. Séparateur hydrodynamique ................................................................................................................97 23. Autres technologies commerciales ....................................................................................................101 ANNEXE A Classement des séries de sols minéraux du Québec selon les groupes hydrologiques ANNEXE B Méthodologie pour déterminer la remontée des eaux souterraines Manuel de calcul et de conception des ouvrages municipaux de gestion des eaux pluviales – 23 mars 2017 MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA LUTTE CONTRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES v LISTE DES TABLEAUX Tableau 1.1 Ouvrages de gestion des eaux pluviales permettant de réduire les volumes de ruissellement ........ 4 Tableau 1.2 Ouvrages de gestion des eaux pluviales permettant de réduire les MES et de contrôler les débits .................................................................................................................................................. 4 Tableau 2.1 Performance d’enlèvement des MES reconnue pour différents ouvrages de gestion des eaux pluviales .............................................................................................................................................. 6 Tableau 2.2 Distribution des intensités de la pluie de conception pour le contrôle qualitatif ................................. 8 Tableau 5.1 Nombre minimal d’années d’enregistrement que doit posséder une station pluviométrique pour permettre l’estimation des intensités de pluie associées à une période de retour ........................... 19 Tableau 5.2 Majoration à appliquer aux intensités de précipitation pour les calculs de débit et les simulations de modèles informatiques en conditions projetées afin de tenir compte des effets des changements climatiques .......................................................................................................... 19 Tableau 6.1 Coefficients de ruissellement (Cr) selon différents types de surface – milieu urbain ...................... 22 Tableau 6.2 Coefficients de ruissellement à utiliser pour l’emploi de la méthode rationnelle selon le groupe hydrologique des sols (A, B, C, D)(1) et la pente – milieu rural ....................................................... 22 Tableau 6.3 Facteurs de correction des coefficients de ruissellement pour des événements rares ................... 23 Tableau 7.1 Coefficients de rugosité de l’écoulement en nappe (sheet flow), N, pour diverses surfaces ........... 26 Tableau 7.2 Coefficients de Manning (n) pour des canaux et fossés de drainage .............................................. 28 Tableau 7.3 Coefficients de Manning (n) pour un écoulement dans le lit d’un cours d’eau naturel sur une plaine ................................................................................................................................................ 29 Tableau 7.4 Coefficients de Manning (n) pour des conduites .............................................................................. 30 Tableau 8.1 Exemple d’un tableau de calcul pour déterminer un volume d’emmagasinement à l’aide de la méthode rationnelle .......................................................................................................................... 33 Tableau 9.1 Valeur du coefficient de débit pour un déversoir à seuil épais ......................................................... 38 Tableau 10.1 Durée des pas de temps de l’hyétogramme selon le type de pluie modélisé .................................. 39 Tableau 10.2 Définition de la pluie de type NRCS type II de 24 heures ................................................................ 40 Tableau 10.3 Facteur de symétrie (r) à utiliser pour différentes municipalités du Québec .................................... 41 Tableau 10.4 Définition de la pluie de type Hogg (SEA) pour le sud du Québec de durée d’une heure ............... 41 Tableau 10.5 Paramètres à respecter pour l’emploi d’un modèle informatique SWMM5 ...................................... 42 Tableau 10.6 Pertes initiales (Dstore) selon le type de surfaces ........................................................................... 42 Tableau 11.1 Ouvrages de gestion des eaux pluviales apparaissant à la partie III du manuel et ayant une possibilité d’infiltration totale ou partielle .......................................................................................... 45 Manuel de calcul et de conception des ouvrages municipaux de gestion des eaux pluviales – 23 mars 2017 vi MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT DURABLE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA LUTTE CONTRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES Tableau 11.2 Distances séparatrices entre l’extrémité d’un ouvrage d’infiltration et divers éléments ................... 46 Tableau 11.3 Nombre minimal d’essais ou d’échantillonnages à effectuer sur la surface occupée par l’ouvrage d’infiltration projeté ............................................................................................................ 47 Tableau 11.4 Valeurs maximales de conductivité hydraulique à saturation à utiliser pour la conception selon la classe hydrologique de l’USDA-NRCS), la classe texturale de l’USDA ou la classification unifiée (USCS) des sols situés sur une distance de 1,5 m sous le fond de l’ouvrage d’infiltration(1) ................................................................................................................................... 49 Tableau 11.5 Extrait des critères de l’USDA-NRCS pour désigner le groupe hydrologique d’une série de sols(1, 2) ........................................................................................................................................... 51 Tableau 11.6 Conditions pour lesquelles un calcul de la remontée des eaux souterraines n’est pas requis pour un ouvrage d’infiltration ............................................................................................................ 52 Tableau 12.1 Périodes de retour minimales pour une occurrence concomitante en fonction du ratio des bassins versants ............................................................................................................................... 54 Tableau 13.1 Largeur de filet d’eau admissible pour différentes classes de route ................................................ 55 Tableau 13.2 Coefficient de Manning pour les chaussées et les caniveaux .......................................................... 56 Tableau 13.3 Limites admissibles des vitesses et hauteurs d’écoulement du filet d’eau(1) .................................. 56 Tableau 14.1 Ouvrages de gestion des eaux dont la capacité de traitement des eaux et la performance de l’ouvrage dépendent de plantes vivantes ......................................................................................... 59 Tableau 14.2 Description des zones hydrologiques retrouvées dans un ouvrage de gestion des eaux pluviales ............................................................................................................................................ 60 Tableau 14.3 Zones hydrologiques présentes dans certains ouvrages de gestion des eaux pluviales ................ 61 Tableau 15.1 Périodes de retour minimales des événements de précipitation qui doivent être indiquées au devis pour le dimensionnement des mesures de contrôle des eaux uploads/Management/ eau-de-ruissellement-manuel.pdf