Chicago (pluie de projet type) (HU)

Traduction anglaise :Chicago design storm

Dernière mise à jour : 18/04/2024

Modèle de pluie de projet tel que les intensités moyennes maximales sur différentes durées ont la même période de retour.

Principes du modèle

Les pluies de projet de type Chicago constituent une version discrétisée des pluies de projet de type Keifer-Chu. Certains auteurs confondent d'ailleurs les deux types de pluies de projet. Dans les deux cas, on calcule les intensités instantanées de façon à ce que les cumuls sur une durée donnée correspondent à une période de retour fixée à priori (Keifer et Chu, 1957).

Mode de construction

Dans le cas des pluies de projet de type Chicago on choisit a priori un nombre de durées pour lesquelles on souhaite que l'intensité moyenne correspondent à une période de retour donnée, par exemple 5, 15, 30, 60 et 120 minutes. On choisit également la position du maximum de la pluie, par exemple $ r=0{,}5 $ dans le cas d'une pluie symétrique ($ r $ étant égal au rapport entre le temps d'apparition du maximum et la durée totale de la pluie).

On calcule ensuite les cumuls de pluie pour la période de retour choisie et les différentes durées retenues, par exemple en utilisant un ajustement de type Montana des courbes intensité-durée-fréquence :

$ H(d) = a(T).d^{(b(T)+1} \quad(1) $

avec :

• $ H(d) $ : hauteur de pluie précipitée pendant la durée d ;
• $ T $ : période de retour choisie ;
• $ a(T) $ et $ b(T) $ : coefficients de Montana correspondant à la période de retour choisie ;
• $ d $ : durées considérées (dans notre cas : 5, 15, 30, 60, 120 minutes).

On en déduit ensuite simplement les intensités moyennes maximum sur chacun des intervalles de temps, soit, pour l'exemple choisi :

Pendant la période de 5 minutes de pluie intense :

$ i_1 = 60.\frac{1}{5}.a(T).5^{(b(T)+1} \quad(2) $

Pendant les périodes suivantes situées de part et d'autre de la période de pluie intense :

$ i_2 = 60.\frac{1}{15-5}.\left[a(T).15^{(b(T)+1}-a(T).5^{(b(T)+1}\right] \quad(3) $

$ i_3 = 60.\frac{1}{30-15}.\left[a(T).30^{(b(T)+1}-a(T).15^{(b(T)+1}\right] \quad(4) $

$ i_4 = 60.\frac{1}{60-30}.\left[a(T).60^{(b(T)+1}-a(T).30^{(b(T)+1}\right] \quad(5 $

$ i_5 = 60.\frac{1}{120-60}.\left[a(T).120^{(b(T)+1}-a(T).60^{(b(T)+1}\right] \quad(6) $

Nota : la multiplication par 60 permet de passer des mm/minute aux mm/h.

On obtient ainsi facilement le hyétogramme recherché (figure 1).

Figure 1 : Exemple de hyétogramme d'une pluie de projet centrée de type Chicago.

Nota : Dans le cas limite où on choisit un seul intervalle de temps, on obtient une pluie de type bloc d'intensité constante.

Intérêt et limites des pluies de projet de type Chicago

Les pluies de projet de type Chicago sont un peu plus faciles à construire et à utiliser que les pluies de type Keifer. Elles présentent cependant les mêmes limites :

• elles reposent sur l'hypothèse que toutes les pluies, quelle que soit leur durée, ont la même forme ce qui est faux ;
• la valeur retenue pour $ r $ (position du maximum) est généralement la valeur moyenne observée ; or il semblerait que la position du maximum soit régie par une loi sensiblement uniforme sur l'intervalle $ [0{,}1] $; les valeurs voisines de $ 0{,}5 $, généralement retenues, ne seraient donc pas plus probables que les valeurs 0 ou 1 (Desbordes et Raous, 1980) ;
• enfin et surtout, la période de retour que l'on doit attacher à un tel événement pluviométrique est supérieure à la période de retour de la courbe IDF à partir duquel il a été construit. En effet, du fait du mode de construction, la pluie a la même période de retour quelle que soit la durée d'analyse, ce qui n'est pas le cas d'une pluie réelle. La période de retour réelle des débits générés par un tel événement pluvieux est donc également supérieure à celle escomptée ; elle est de plus difficile à déterminer.

Il faut cependant noter que le mode de construction permet de choisir des périodes de retour différentes pour chacune des durées, ce qui diminue la portée du dernier argument (voir Normand (modèle de) (HU).

Bibliographie :

• Desbordes, M., Raous, P. (1980) : Fondements de l'élaboration d'une pluie de projet urbaine : méthodes d'analyse et application à la station de Montpellier Bel Air ; La météorologie ; n°20-21 ; pp. 317- 326 ; juin 1980.
• Keifer, D.J., Chu, H.H. (1957) : Synthetic Storm Pattern for Drainage Design ; ASCE Journal of the Hydraulics Division, Vol. 83 (HY4), pp 1332.1-1332.25