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Autocurage (HU)

De Wikibardig

Traduction anglaise : Self cleansing

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Dernière mise à jour : 29/10/2022

Aptitude d'une conduite d'assainissement à transporter les écoulements qu'elle reçoit sans s'encrasser.

En pratique, un bon autocurage impose que la capacité de transport des particules solides soit suffisante pour éviter leur dépôt et leur décantation.

Sommaire

Éléments d'historique

Différents critères utilisés

Plusieurs paramètres empiriques ont été utilisés dans différents pays et à différentes époques pour établir les conditions minimales censées assurer l'autocurage des réseaux unitaires et séparatifs :

  • la pente : Utilisé seul, c'est le paramètre le moins pertinent et le moins utilisé et seules quelques valeurs sont disponibles ;
  • la vitesse : c'est le critère le plus souvent employé et il existe de très nombreuses valeurs limites dans la littérature ;
  • la contrainte de cisaillement : Ce critère est surtout utilisé dans les pays scandinaves.

Les tableaux des figures 1, 2 et 3 fournissent des exemples de vitesses d'autocurage et de contraintes de cisaillement utilisées dans différents pays comme critère d'autocurage.


Figure 1 : Conditions d'autocurage des réseaux d'après l'instruction technique de 1977.


Figure 2 : Valeur minimales des vitesses d’écoulement pour l’autocurage préconisées dans différents pays ; Synthèse des travaux de Ackers et al (1994), Artières (1987), May (1995), Nalluri et Ab. Ghani (1995).


Figure 3 : Valeurs minimales des contraintes de cisaillement pour l’autocurage préconisées dans différents pays ; Synthèse des travaux de Ackers et al (1994), Artières (1987), May (1995), Nalluri et Ab. Ghani (1995).

État des connaissances

Des travaux importants ont été conduits à partir des années 1990 par le groupe de travail Sewer sediment du JCUD (Joint committee for Urban Drainage, voir Hydrologie urbaine (HU)). Ces travaux ont été synthétisés dans Ashley et al (2004). Les principales conclusions de ces travaux sont les suivantes.

  • L'application des critères de vitesse minimale ou de contrainte de cisaillement minimale conduit à des pentes trop fortes pour les conduites de diamètre inférieur à 500 mm, et à des pentes insuffisantes pour les conduites de plus grand diamètre.
  • Le caractère cohésif des dépôts, les caractéristiques hydrodynamiques des solides et la variabilité des conditions hydrauliques jouent un rôle important dans les processus de dépôt, de sédimentation, d'érosion et de transport des solides, et donc dans l'obtention ou non d'un autocurage.
  • Un meilleur autocurage suppose de prendre simultanément en compte plusieurs paramètres tels que la pente, le débit, la hauteur de remplissage des conduites et la concentration en solides transportés par l'écoulement.
  • En termes d'exploitation un des résultats a priori paradoxal montre que la capacité de transport solide d'un écoulement est plus élevée en présence d'un léger dépôt que dans la même conduite sans dépôt, et qu'il existe des hauteurs optimales de dépôts en fonction des autres paramètres pris en compte.

Synthèse et préconisations

Sur un plan pratique, la démarche la plus sure consiste à respecter simultanément plusieurs conditions, en particulier une condition de pente et une condition sur la contrainte de cisaillement.

Condition de pente

Éviter les pentes inférieures à 3/1000 ; lorsque la pente est proche de cette valeur, les difficultés de pose peuvent provoquer des variations de profil qui ne permettent plus d’assurer ponctuellement les capacités d’auto curage ; il y aura lieu de vérifier particulièrement la qualité de la pose dans ces secteurs (Memento technique ASTEE) ;

Condition de contrainte de cisaillement

la contrainte de cisaillement détermine la capacité de mise en mouvement d'une particule. Ashley et al (2004) préconise une contrainte de cisaillement minimum $ τ_0 $ de $ 1{6}N/m^2 $.

La contrainte de cisaillement s'exprime de la façon suivante :


$ τ_0=ρ.g.R_h.I $


Avec :

  • $ ρ $ : masse volumique de l'eau (kg/m3) ;
  • $ g $ : accélération de la pesanteur (m/s2) ;
  • $ R_h $ : rayon hydraulique correspondant au débit de pointe de temps sec pour les réseaux unitaires et les réseaux séparatifs eaux usées et au débit généré par une pluie mensuelle pour les réseaux séparatifs pluviaux (m) ;
  • $ I $ : pente de la canalisation (m/m).

Bibliographie :

  • Ackers, J.C., Butler, D. May, R.W.P. (1994) : Design of sewers to control sediment problems ; CIRIA Report RP 462, Funders Report FR/CP/27.
  • Artières, O. (1987) : Les dépôts en réseau d'assainissement ; Origine, caractéristiques, pollution, transport ; thèse de doctorat ; ENITRTS-IMF ; Strasbourg ; 214 p.
  • Ashley, R. M., Bertrand-Krajewski, J.-L., Hvitved-Jacobsen, T. (2004) : Solids in Sewers ; IWA publishing.
  • May, R.W.P. (1995) : Development of design methodology for self-cleaning sewers ; Proceedings of the IAWQ International Conference on Sewer Solids ; Dundee ; pp 142-155.
  • Nalluri, C., Ab. Ghani, A (1995) : Sewer design options ; Proceedings of the IAWQ International Conference on Sewer Solids ; Dundee ; pp 223-229.
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