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Page 3/275 Mémento technique 2017 - Conception et dimensionnement des systèmes

Page 3/275 Mémento technique 2017 - Conception et dimensionnement des systèmes de gestion des eaux pluviales et de collecte des eaux usées - Version 2017 Ce document a été réalisé par le groupe de travail « Révision de l’Instruction technique 77/284 » rattaché à la commission Assainissement de l’Astee MEMENTO TECHNIQUE 2017 - CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES ET DE COLLECTE DES EAUX USEES - Ont directement contribué à sa rédaction : George Arnaud CEREMA Philippe Battaglia GEMCEA / CEREMA Thierry Bauer BEREST Didier Bellefleur ENGEES Emmanuel Berthier CEREMA Jean-Charles Bruyelle Astee / OIEau Christophe Chastel Fraenkische France SAS Philippe Cusenier Sepia Conseils Jean-Claude Guignard Astee / Saint-Gobain PAM Claude Joannis IFSTTAR Céline Krommydas Saint-Gobain PAM Didier Lahalle SUEZ Eau France Dominique Laplace SERAM Nathalie Le Nouveau CEREMA Maurin Lovera Veolia Environnement Stéphane Lyard Kisters France Maurice Martaud SUEZ Eau France François Mauvais Astee / DRIAAF Ile-de-France Anne-Cécile Michaud SUEZ Eau France Lionel Monfront CERIB Laurent Monnier Veolia Environnement Antoine Morin Hydroconcept Alexandre Nezeys Ville de Paris Julien Pery Hydro International Quentin Petitdemange Saint-Gobain PAM Christian Roux Département des Hauts-de-Seine Antoine-Georges Sadowski ENGEES Olivier Sebald-Kubler Saint-Gobain PAM Marie José Talmont SADE Eric Valla CERTU José Vazquez ENGEES Jean Vuathier SUEZ Consulting Rémi Wagner CEREMA Caty Werey ENGEES / IRSTEA Jonathan Wertel 3D EAU Christophe Wittner ENGEES / IRSTEA La coordination de la rédaction du guide a été assurée par les trois animateurs successifs du groupe de travail, Jean-Claude Guignard, Jean-Charles Bruyelle et Céline Krommydas. Page 5/275 TABLE DES MATIERES Avant-propos ................................................................................................................................................................. 10 I. Pourquoi ce document ......................................................................................................................................... 11 I.1 Les grands principes de la réglementation ................................................................................................... 12 I.2 Documents techniques .................................................................................................................................. 13 I.3 Elaboration du mémento .............................................................................................................................. 14 II. Conception générale ............................................................................................................................................. 16 II.1 Objectifs des systèmes de gestion des eaux pluviales et des eaux usées ................................................... 17 II.1.1 Objectifs « historiques » ....................................................................................................................... 17 II.1.2 Nouveaux objectifs et approche intégrée des eaux pluviales ............................................................ 18 II.1.3 Hiérarchisation des objectifs................................................................................................................ 19 II.2 Quelques principes de conception d’un projet d’assainissement ............................................................... 21 II.2.1 Définitions ............................................................................................................................................. 21 II.2.2 Séparation des eaux usées et pluviales ............................................................................................... 22 II.2.3 Les conditions de transit des eaux usées ............................................................................................ 23 II.2.4 Gestion des eaux pluviales ................................................................................................................... 23 II.2.5 Les conditions d’exploitation ............................................................................................................... 25 II.3 Environnement du projet ............................................................................................................................... 26 II.3.1 Prescriptions ......................................................................................................................................... 26 II.3.2 Les acteurs et compétences ................................................................................................................ 27 II.3.3 Paramètres influençant le projet de gestion des eaux ....................................................................... 29 II.4 Démarche de projet ....................................................................................................................................... 36 II.4.1 Collecte des informations nécessaires ................................................................................................ 36 II.4.2 Elaboration de scenarios d’aménagement ......................................................................................... 37 II.4.3 Conception et dimensionnement des ouvrages d’assainissement.................................................... 38 II.4.4 Comparaison de solutions et optimisation (critères technico-économiques et environnementaux) 38 II.4.5 Approbation du projet .......................................................................................................................... 38 III. Eléments d’Hydrologie Urbaine (pluie, volume, débit, pollution) ............................................................... 40 III.1 Unités : valeurs absolues et valeurs spécifiques ........................................................................................... 41 III.2 Représentation de la pluie ............................................................................................................................. 42 III.2.1 Définition et paramètres caractéristiques d’un événement .............................................................. 42 III.2.2 Pluie « historique » observée .............................................................................................................. 43 III.2.3 Courbes IDF et HDF .............................................................................................................................. 44 III.2.4 Pluie de projet....................................................................................................................................... 47 III.2.5 Chronique de pluies.............................................................................................................................. 48 III.3 Evapotranspiration ......................................................................................................................................... 49 MEMENTO TECHNIQUE 2017 - CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES ET DE COLLECTE DES EAUX USEES - III.4 Production et calcul des volumes - Coefficients d’apports et de ruissellement ......................................... 51 III.4.1 Transformation pluie – Ruissellement à l’échelle d’une surface homogène .................................... 51 III.4.2 Transformation pluie – Ruissellement à l’échelle d’un bassin versant .............................................. 52 III.5 Débit de vidange d’un ouvrage de stockage ................................................................................................. 53 III.5.1 Calcul d’un débit d’infiltration ............................................................................................................. 53 III.5.2 Débit d'évapotranspiration .................................................................................................................. 54 III.5.3 Débit de transfert vers l’aval ................................................................................................................ 54 III.6 Calcul d'un volume de stockage d'eaux pluviales ......................................................................................... 54 III.7 Calcul des débits à l’exutoire d’un bassin de collecte .................................................................................. 57 III.7.1 Principes de calcul du débit de pointe ................................................................................................ 58 III.7.2 Validation à l’aide de modèles hydrodynamiques détaillés ............................................................... 66 III.7.3 Conclusions ........................................................................................................................................... 73 III.8 Calcul des débits d’eaux usées ...................................................................................................................... 73 III.8.1 Débits d'eaux usées domestiques ....................................................................................................... 74 III.8.2 Débits d'eaux usées assimilées domestiques et non domestiques ................................................... 77 III.8.3 Débits à retenir ..................................................................................................................................... 78 III.9 Pollution des eaux .......................................................................................................................................... 78 III.9.1 Données actuelles sur la pollution des eaux usées ............................................................................ 79 III.9.2 Pollution chronique des eaux de ruissellement .................................................................................. 79 III.9.3 Pollution accidentelle ........................................................................................................................... 81 III.9.4 Pollution dans les ouvrages de transfert séparatifs pluviaux et unitaires ......................................... 81 IV. Calcul des sections d’écoulement ................................................................................................................. 83 IV.1 Généralités ................................................................................................................................................. 84 IV.2 Calcul des sections d’écoulement pour un débit donné ......................................................................... 84 IV.2.1 Formule de Manning-Strickler ............................................................................................................. 84 IV.2.2 Formule de Manning-Strickler corrigée par Lautrich ......................................................................... 85 IV.2.3 Application de la formule de Manning Strickler au calcul des sections d’écoulement .................... 88 IV.2.4 Détermination du coefficient de Manning Strickler ........................................................................... 88 IV.2.5 Pour les sections des canalisations fermées ....................................................................................... 88 IV.3 Conditions pour limiter les problèmes de dépôts dans les canalisations .............................................. 89 IV.3.1 Vitesses d’écoulement requises .......................................................................................................... 89 IV.3.2 Pentes minimales requises................................................................................................................... 90 IV.3.3 Capacité de transport solide et risques de dépôts ............................................................................. 91 IV.4 Prise en compte du battement de la surface d’écoulement................................................................... 91 IV.5 Prise en compte des écoulements aérés dans les canalisations circulaires ........................................... 92 IV.6 Vérification des risques de formation d’hydrogène sulfuré dans une conduite gravitaire ................... 92 IV.7 Vérification des conditions de fonctionnement du réseau ..................................................................... 93 IV.8 Performance hydraulique et exploitation ................................................................................................ 94 V. Gestion des eaux pluviales .................................................................................................................................... 95 V.1 Méthode de conception d’un aménagement ............................................................................................... 96 V.1.1 Principes ................................................................................................................................................ 96 V.1.2 Notion de Facteur de Charge FC .......................................................................................................... 97 Page 7/275 V.1.3 Méthodologie générale ........................................................................................................................ 99 V.1.4 Critères de faisabilité de l’infiltration ............................................................................................... 104 V.1.5 Modularité et niveaux de service ..................................................................................................... 105 V.2 Techniques de gestion des eaux pluviales ................................................................................................. 108 V.2.1 Objectifs des ouvrages (fonctionnalités de base) ............................................................................ 108 V.2.2 Autres critères de choix .................................................................................................................... 110 V.3 Fiches techniques ........................................................................................................................................ 112 VI. Conception des composants d’un réseau d’assainissement ..................................................................... 157 VI.1 Canalisations : dimensionnement hydraulique..................................................................................... 158 VI.1.1 Diamètre ............................................................................................................................................ 158 VI.1.2 Tracé ................................................................................................................................................... 158 VI.1.3 Profondeur ......................................................................................................................................... 158 VI.1.4 Pente .................................................................................................................................................. 159 VI.1.5 Méthode pratique ............................................................................................................................. 159 VI.1.6 Dispositions spécifiques aux réseaux d’eaux usées ......................................................................... 164 VI.1.7 Dispositions spécifiques aux réseaux unitaires : régulation des flux .............................................. 164 VI.2 Ouvrages courants .................................................................................................................................. 166 VI.2.1 Dispositions particulières concernant les mesures de protection en amont des branchements . 166 VI.2.2 Ouvrages d'accès aux canalisations .................................................................................................. 166 VI.2.3 Branchements .................................................................................................................................... 170 VI.2.4 Dispositifs d'engouffrement (bouches d'égouts) ............................................................................. 177 VI.2.5 Gargouilles et Caniveaux ................................................................................................................... 182 VI.2.6 Limiteur, régulateur de débit ............................................................................................................ 183 VI.2.7 Stations de pompage ......................................................................................................................... 188 VI.3 Ouvrages d’interception......................................................................................................................... 196 VI.3.1 Interception des solides grossiers denses ........................................................................................ 196 VI.3.2 Dégrilleurs .......................................................................................................................................... 200 VI.3.3 Tamis .................................................................................................................................................. 202 VI.3.4 Interception de la pollution .............................................................................................................. 202 VI.4 Ouvrages spéciaux de régulation hydraulique et de protection .......................................................... 208 VI.4.1 Déversoirs d'orage ............................................................................................................................. 208 VI.4.2 Ouvrages de dissipation, regards et puits de chute ........................................................................ 211 VI.4.3 Siphons ............................................................................................................................................... 214 VI.4.4 Réservoirs de chasse ......................................................................................................................... 214 VI.4.5 Dispositifs de ventilation ................................................................................................................... 214 VI.5 Stations de mesure fixes ........................................................................................................................ 215 VI.5.1 Implantation des stations de mesure ............................................................................................... 215 VI.5.2 Instrumentation courante ................................................................................................................. 217 VI.5.3 Conception des stations de mesure ................................................................................................. 217 VII. Annexes ........................................................................................................................................................ 219 MEMENTO TECHNIQUE 2017 - CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES ET DE COLLECTE DES EAUX USEES - VII.1 Annexe A : Définition des différents systèmes ..................................................................................... 220 VII.1.1 Système séparatif .............................................................................................................................. 220 VII.1.2 Système unitaire ................................................................................................................................ 220 VII.1.3 Systèmes mixtes ................................................................................................................................ 220 VII.1.4 Systèmes spéciaux de collecte des eaux usées ................................................................................ 220 VII.1.5 Cas particuliers .................................................................................................................................. 220 VII.2 Annexe B : Notions de performance d’un réseau d’assainissement ................................................... 222 VII.2.1 Définitions générales ......................................................................................................................... 222 VII.2.2 Paramètres influant sur le rendement des réseaux ........................................................................ 222 VII.2.3 Séparation effective des eaux en système séparatif ....................................................................... 223 VII.3 Annexe C : Recommandations pour commander des données statistiques à météo France ............ 225 VII.3.1 Objectif ............................................................................................................................................... 225 VII.3.2 Produits .............................................................................................................................................. 225 VII.3.3 Fourniture des coefficients de Montana .......................................................................................... 225 VII.4 Annexe D : Déversoirs d’orage (cf. § VI.4.1) : dimensionnement, diagnostic et ouvrages annexes .. 228 VII.4.1 Dimensionnement ............................................................................................................................. 228 VII.4.2 Principe de diagnostic d’un déversoir .............................................................................................. 244 VII.4.3 Composition des ouvrages annexes au déversoir ........................................................................... 245 VII.5 Annexe E : siphons .................................................................................................................................. 248 VII.5.1 Fonctionnement d’une canalisation dans un siphon ....................................................................... 248 VII.5.2 Calcul hydraulique pour les siphons ................................................................................................. 249 VII.5.3 Charge disponible .............................................................................................................................. 249 VII.5.4 Calcul de pertes de charge ................................................................................................................ 250 VII.5.5 Démarche de calcul ........................................................................................................................... 251 VII.6 Annexe F : Limiteur, Régulateur de débit - Appareils préfabriqués permettant de limiter le débit .. 252 VII.6.1 Régulateur à flotteur ......................................................................................................................... 252 VII.6.2 Régulateur à effet Vortex .................................................................................................................. 253 VII.6.3 Ecrémeur de surface ......................................................................................................................... 253 VII.6.4 Déversoir flottant .............................................................................................................................. 254 VII.6.5 Vanne de régulation .......................................................................................................................... 254 VII.6.6 Déversoir FILIPPI ................................................................................................................................ 255 VII.7 Annexe G : Calcul de la longueur de jet dans un regard de chute (cf. § VI.4.2.1.4) ........................... 256 VII.8 Annexe H : Relation Manning/ Colebrook ............................................................................................. 258 VII.9 Annexe I : Autorisations et conventions de rejets pour les eaux non domestiques ........................... 261 VII.9.1 Autorisation de déversement ........................................................................................................... 261 VII.9.2 Convention spéciale de déversement .............................................................................................. 261 VII.10 Annexe uploads/Management/ memento-technique-2017-astee-pdf.pdf