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Méthodes de dimensionnement des collecteurs et canaux (HU) : Différence entre versions

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(Choix du niveau de protection)
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===Choix du niveau de protection===
 
===Choix du niveau de protection===
  
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===Impossibilité pratique d'assurer un niveau de protection absolu===
  
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Même si les observations mondiales montrent qu'il existe certainement pour une durée donnée une hauteur maximale de pluie possible (voir [[Pluie maximum probable (HU)]]), celle-ci est tellement supérieure à celles usuellement observées (même pour des périodes de retour rares), qu'il est impossible de dimensionner les ouvrages pour ces conditions. Il est donc nécessaire de rechercher, de façon plus ou moins explicite, un compromis technico-économique entre « ''l’aspiration à une protection absolue, pratiquement irréalisable, et le souci de limiter tant le coût d’investissement que les sujétions d’exploitation'' » (Ministères, 1977).
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<u>Nota</u> : La notion de recherche de compromis, ne doit pas être confondue avec celle, plus technocratique et beaucoup plus irréaliste, de recherche d'un optimum économique, qui minimiserait un « coût global », évalué comme la somme des coûts objectifs (d'investissement et de maintenance) et de l'espérance mathématiques des coûts associés aux dysfonctionnements (voir [[Analyse coût bénéfice / ACB (HU)]]).
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Le niveau de protection choisi est normalement du ressort de la collectivité maître d'ouvrage. Il devrait logiquement tenir compte des enjeux, c'est à dire des conséquences possibles d'un débordement
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Le guide technique « La Ville et son assainissement » (CERTU, 2003), en posant le principe qu’il n’était pas possible de gérer toutes les pluies de la même manière a proposé d’adapter le niveau de service que le système doit rendre à chaque niveau de sollicitation pluvieuse. La ''figure 2'', extraite de Chocat ''et al.'' (2022a) propose une hiérarchisation des enjeux ainsi que les recommandations sur les performances attendues pour les trois objectifs "historiques " indiqués plus haut.
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[[File:niveau_sollicitation1.JPG|600px|center|thumb|<center>''<u>Figure 2</u> : Niveaux de service à atteindre, objectifs à prioriser et solutions à mettre en œuvre selon le niveau de la sollicitation pluvieuse ;  Les objectifs pris en compte sont les suivants : Objectif 1 : Éviter les nuisances locales (eau stagnante, boue, etc.) et les risques sanitaires associés ; Objectif 2 : Limiter la pollution apportée aux milieux aquatiques ; Objectif 3 : Contrôler les risques d’inondation localement et à l’aval. <u>Source</u> : Chocat ''et al.'' (2022a), adapté de CERTU (2003).''</center>]]
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===Définition des bornes===
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Trois bornes doivent être choisies pour préciser la signification des niveaux de sollicitation pluvieuse :
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* la limite entre pluies faibles et pluies moyennes,
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* la limite entre pluies moyennes et pluies fortes,
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* la limite entre pluies fortes et pluies exceptionnelles.
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"''Les trois bornes limitant ces niveaux de sollicitations doivent être définies par la ou les collectivité(s) compétente(s) et constituent les limites de responsabilité entre État, collectivités et usagers. Ces bornes dépendent du contexte local climatique, hydrologique et pédogéologique. Enfin, elles peuvent s’exprimer en fréquence (ou en [[Période de retour (HU)|période de retour]]), en hauteur d’eau (en mm ou L/m²), ou en intensité de précipitations (en mm/h).''
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''Il est cependant possible d’utiliser certaines règles de portée nationale.''
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* ''La limite entre les pluies faibles et les pluies moyennes peut être fixée conformément à l'[https://www.legifrance.gouv.fr/loda/id/JORFTEXT000031052756/ arrêté du 21 juillet 2015], et surtout aux prescriptions techniques qui sont venues le compléter ([https://www.legifrance.gouv.fr/circulaire/id/40145 note technique du 7 septembre 2015]). Il est par exemple possible de s’appuyer sur la limite de 5 % du volume produit annuellement par l’agglomération déversé ou sur le maximum de 20 jours de débordement par an.''
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* ''la limite entre les pluies moyennes et les pluies fortes peut être fixée soit en prenant en compte une période de retour de 1 à 5 ans, soit en s’appuyant sur les fréquences maximales de mise en charge prescrites par la [https://www.boutique.afnor.org/fr-fr/norme/nf-en-7522/reseaux-devacuation-et-dassainissement-a-lexterieur-des-batiments-partie-2-/fa022964/52154 norme NF EN 752-2] (voir ''figure 3'').''
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* ''La limite entre pluies fortes et pluies exceptionnelles peut être fixée soit en prenant en compte une période de retour de l’ordre de 30 à 100 ans, soit en s’appuyant sur les fréquences maximales d’inondation prescrites par la norme NF EN 752-2.''" (Chocat ''et al.'', 2022b).
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[[File:figure 4.JPG|600px|center|thumb|<center>''<u>Figure 3</u> : Fréquences maximales de mise en charge et de débordement préconisées par la norme NF EN 752-2.''</center>]]
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<u>Nota</u> : Même si cette norme, d'ailleurs peu utilisée et annulée, présente beaucoup de défauts, elle présente cependant l'intérêt de bien distinguer deux formes différentes dans la rupture du service rendu : la [[Mise en charge (HU)|mise en charge]] et le [[Débordement (HU)|débordement]] sur chaussée (Bachoc ''et al'', 2022).
  
 
===calcul du débit nominal===
 
===calcul du débit nominal===

Version du 30 novembre 2022 à 15:10

Traduction anglaise : Design méthods for pipes and channels

article en chantier

Dernière mise à jour : 30/11/2022

Méthode de calcul du débit à prendre en compte et des dimensions nécessaires pour les ouvrages hydrauliques d'écoulement (biefs aménagés, canaux et conduites).

Sommaire

Principes de base

Le choix des dimensions à associer à un ouvrage constitue l'un des éléments du processus de conception des ouvrages. Souvent perçu par les ingénieurs comme le principal, il ne doit cependant pas être effectué indépendamment des autres choix : forme de la section, nature des matériaux, etc. Les différentes étapes présentées ci-dessous sont bien évidemment successives, mais le processus lui-même doit être considéré comme itératif, chaque étale pouvant remettre en cause les choix effectués aux étapes précédentes.

Choix du niveau de protection

Impossibilité pratique d'assurer un niveau de protection absolu

Même si les observations mondiales montrent qu'il existe certainement pour une durée donnée une hauteur maximale de pluie possible (voir Pluie maximum probable (HU)), celle-ci est tellement supérieure à celles usuellement observées (même pour des périodes de retour rares), qu'il est impossible de dimensionner les ouvrages pour ces conditions. Il est donc nécessaire de rechercher, de façon plus ou moins explicite, un compromis technico-économique entre « l’aspiration à une protection absolue, pratiquement irréalisable, et le souci de limiter tant le coût d’investissement que les sujétions d’exploitation » (Ministères, 1977).

Nota : La notion de recherche de compromis, ne doit pas être confondue avec celle, plus technocratique et beaucoup plus irréaliste, de recherche d'un optimum économique, qui minimiserait un « coût global », évalué comme la somme des coûts objectifs (d'investissement et de maintenance) et de l'espérance mathématiques des coûts associés aux dysfonctionnements (voir Analyse coût bénéfice / ACB (HU)).

Le niveau de protection choisi est normalement du ressort de la collectivité maître d'ouvrage. Il devrait logiquement tenir compte des enjeux, c'est à dire des conséquences possibles d'un débordement

Le guide technique « La Ville et son assainissement » (CERTU, 2003), en posant le principe qu’il n’était pas possible de gérer toutes les pluies de la même manière a proposé d’adapter le niveau de service que le système doit rendre à chaque niveau de sollicitation pluvieuse. La figure 2, extraite de Chocat et al. (2022a) propose une hiérarchisation des enjeux ainsi que les recommandations sur les performances attendues pour les trois objectifs "historiques " indiqués plus haut.


Figure 2 : Niveaux de service à atteindre, objectifs à prioriser et solutions à mettre en œuvre selon le niveau de la sollicitation pluvieuse ; Les objectifs pris en compte sont les suivants : Objectif 1 : Éviter les nuisances locales (eau stagnante, boue, etc.) et les risques sanitaires associés ; Objectif 2 : Limiter la pollution apportée aux milieux aquatiques ; Objectif 3 : Contrôler les risques d’inondation localement et à l’aval. Source : Chocat et al. (2022a), adapté de CERTU (2003).

Définition des bornes

Trois bornes doivent être choisies pour préciser la signification des niveaux de sollicitation pluvieuse :

  • la limite entre pluies faibles et pluies moyennes,
  • la limite entre pluies moyennes et pluies fortes,
  • la limite entre pluies fortes et pluies exceptionnelles.

"Les trois bornes limitant ces niveaux de sollicitations doivent être définies par la ou les collectivité(s) compétente(s) et constituent les limites de responsabilité entre État, collectivités et usagers. Ces bornes dépendent du contexte local climatique, hydrologique et pédogéologique. Enfin, elles peuvent s’exprimer en fréquence (ou en période de retour), en hauteur d’eau (en mm ou L/m²), ou en intensité de précipitations (en mm/h).

Il est cependant possible d’utiliser certaines règles de portée nationale.

  • La limite entre les pluies faibles et les pluies moyennes peut être fixée conformément à l'arrêté du 21 juillet 2015, et surtout aux prescriptions techniques qui sont venues le compléter (note technique du 7 septembre 2015). Il est par exemple possible de s’appuyer sur la limite de 5 % du volume produit annuellement par l’agglomération déversé ou sur le maximum de 20 jours de débordement par an.
  • la limite entre les pluies moyennes et les pluies fortes peut être fixée soit en prenant en compte une période de retour de 1 à 5 ans, soit en s’appuyant sur les fréquences maximales de mise en charge prescrites par la norme NF EN 752-2 (voir figure 3).
  • La limite entre pluies fortes et pluies exceptionnelles peut être fixée soit en prenant en compte une période de retour de l’ordre de 30 à 100 ans, soit en s’appuyant sur les fréquences maximales d’inondation prescrites par la norme NF EN 752-2." (Chocat et al., 2022b).


Figure 3 : Fréquences maximales de mise en charge et de débordement préconisées par la norme NF EN 752-2.

Nota : Même si cette norme, d'ailleurs peu utilisée et annulée, présente beaucoup de défauts, elle présente cependant l'intérêt de bien distinguer deux formes différentes dans la rupture du service rendu : la mise en charge et le débordement sur chaussée (Bachoc et al, 2022).

calcul du débit nominal

Choix du type d'écoulement

c'est à dire, pour le débit nominal, envisage-t-on un ouvrage qui est, pour le débit nominal retenu, en charge ou à surface libre.

Choix du type de section, de la pente et des dimensions

circulaire, rectangulaire, ovoïde, trapézoïdale en cas d'écoulement à surface libre... nature du matériau et rugosité Ces choix sont souvent effectués avec peu de réflesion... A noter que pour les ouvrages non bétonnés, le choix des vitesses maximales à ne pas dépasser aboutit quelque fois à des sections très contraignantes par leur ampleur (terrains de faible cohésion...).

Fonctionnement en cas de sous-dimensionnement

examen des conséquences liées à un écoulement excédant le débit nominal retenu, sujet qui doit être abordé dans les dossiers Loi sur l'Eau.

Méthodes utilisables

méthode rationnelle

méthode de Caquot

modèles de simulation hydrologique

critères de choix

Outils personnels