Indice de performance hydraulique d’un ponceau

Indice de performance hydraulique d’un ponceau

Anas Sebti, Saad Bennis et Landry Mballa

Résumé : Le but du travail présenté ici est de proposer un indice de performance hydraulique pour évaluer objectivement etprécisément la capacité d’un ponceau à drainer le débit de conception sans dépasser la cote maximale permise à son entrée.La méthodologie proposée consiste à appliquer, comme lors de la conception, un modèle hydrologique pour calculer le débitde design correspondant à une période de retour donnée, puis utiliser un modèle hydraulique pour calculer l’indice de per-formance hydraulique proposé. Cet indice a été ensuite utilisé pour évaluer et comparer les impacts de divers éléments exter-nes sur la performance hydraulique d’un ponceau. Ainsi, les impacts des changements climatiques, du changementd’occupation du sol, de la sédimentation, de l’usure par corrosion et abrasion et des influences avales sur la performance hy-draulique d’un ponceau ont été analysés et comparés.

Mots‐clés : indice, réhabilitation, performance, hydraulique, inondation, route.

Abstract: This article proposes a hydraulic performance index to assess objectively and precisely the capacity of a culvertto drain the design flow without exceeding its inlet rating. As for the design, the proposed method is to apply a hydrologicalmodel to calculate the corresponding design flow for a given return period then use a hydraulic model to calculate the pro-posed hydraulic performance index. This index is then used to assess and compare the impacts of various external elementson the hydraulic performance of the culvert. The elements analysed and compared are the impact of climate changes, landuse changes, settling, wear by corrosion and abrasion and the downstream influences.

Key words: index, rehabilitation, performance, hydraulic, flood, route.

[Journal translation]

1. Introduction générale

Il est de plus en plus reconnu que le réchauffement de laplanète peut induire des températures estivales plus élevéesentraînant plus d’évaporation durant l’été et par conséquentune plus grande quantité de précipitations (Mailhot et Duch-esne 2010). Il faut souligner que l’augmentation de l’intensitéde ces averses touche principalement les petits cours d’eau etpar conséquent les structures de type ponceau (ministère desTransports du Québec (MTQ) 2004). Un ponceau peut aussimanifester des dysfonctionnements hydrauliques pourd’autres raisons externes indépendantes de sa propre structureet du débit d’entrée. C’est le cas, par exemple, lorsqu’unautre ponceau, situé en aval du premier, possède une capacitéhydraulique insuffisante. Dans ce cas, l’exhaussement du ni-veau d’eau à l’entrée du deuxième ponceau peut créer un re-foulement et submerger la sortie du premier ponceau au-delàde la hauteur prise en considération lors de la conception. Lahauteur d’eau en amont du premier ponceau sera alors supér-ieure à la cote permise, même si ses dimensions sont appro-priées.L’objectif du présent travail est de développer une méthod-

ologie fiable de diagnostic hydraulique des ponceaux en vuede leur réhabilitation fonctionnelle. L’indice de performancehydraulique peut être exprimé par le rapport entre le débit de

ruissellement de pointe généré par la pluie de projet et ledébit capable du ponceau quand la cote d’eau à son entréeest égale à la hauteur admissible. Quand ce rapport est infé-rieur à l’unité, l’écoulement se fait, a priori, sans dépasse-ment de la cote admissible et le ponceau esthydrauliquement adéquat. Dans le cas contraire, l’amplitudede ce rapport indique l’insuffisance hydraulique du ponceau.Malheureusement, cet indice n’exprime pas directement la

gravité du dépassement de la cote maximale admissible et netient pas compte du profil disponible entre le radier du pon-ceau et la route. De plus, le rapport des débits ne permet pasde mesurer l’effet de l’insuffisance hydraulique du ponceausur le bassin situé à l’entrée ainsi que sur les autres ponceauxsitués en amont.L’approche préconisée ici permet de remédier à toutes ces

lacunes. L’indice de performance proposé est directement re-lié à la cote piézométrique et aux mises en charge éventuellesque le ponceau provoque sur lui-même ainsi que sur tous lesautres ponceaux situés en amont. La méthodologie proposéepermet de séparer les effets de refoulement provenant de dif-férentes sources et d’attribuer à chaque paramètre énuméréprécédemment un indice de gravité qui reflète fidèlement sapart de responsabilité dans le dépassement de la cote à l’en-trée du ponceau. L’indice de performance utilisé tient comptede la vulnérabilité de chaque site et permet de moduler l’im-

Reçu le 7 juin 2011. Révision acceptée le 5 janvier 2012. Publié au www.nrcresearchpress.com/cjce, le 17 février 2012.

A. Sebti, S. Bennis et L. Mballa. École de technologie supérieure, Département de génie de la construction, 1100 Notre-Dame ouest,Montréal, QC H3C 1K3, Canada.

Auteur correspondant : Anas Sebti (courriel : [email protected]).

Les commentaires sur le contenu de cet article doivent être envoyés au directeur scientifique de la revue avant le 31 juillet 2012.

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Rev. can. génie civ. 39 : 271–278 (2012) doi:10.1139/L2012-003 Publié par NRC Research Press

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portance que le gestionnaire veut accorder à une mise encharge ou un débordement sur la route.

2. Rappels sur la conception des ponceauxLa conception d’un ponceau se fait en deux étapes : on

utilise un modèle hydrologique pour calculer le débit de pro-jet, puis un modèle hydraulique pour calculer les dimensionsoptimales du ponceau (Yeau et al. 2009). Quand le coursd’eau est jaugé, on fait appel à un modèle statistique pourcalculer le débit de projet correspondant à une période de re-tour donnée (Bennis 2007). Lorsque le cours d’eau n’est pasjaugé, on doit utiliser un modèle hydrologique basé sur laméthode rationnelle ou la méthode SCS (« soil conservationservice ») pour transformer une pluie de projet en débit deprojet (Mays 2001).

2.1. Calcul du débit de conception : la méthoderationnelle (MR)La MR traditionnelle est basée sur les hypothèses sui-

vantes :

1. l’intensité de la pluie I est constante dans le temps et dansl’espace;

2. toutes les pertes par infiltration, rétention et évaporationsont ramenées à un coefficient de ruissellement C con-stant dans le temps;

3. la surface contributive au ruissellement augmente linéaire-ment en fonction du temps pour atteindre la superficietotale du bassin A au temps t = temps de concentration(tc).Lors de la conception d’un ponceau, on choisit une pluie

de projet de période de retour T variant entre 10 ans et100 ans selon la classe de la route. Afin de faire contribuersimultanément l’ensemble de la superficie du bassin au ruis-sellement à l’exutoire, la durée de cette pluie doit égaler letemps de concentration tc du bassin versant. Dans ce cas, ledébit de pointe Qp (m3/s) à l’exutoire du bassin de drainageest donné par la formule :

½1� QP ¼ KCIA

où K est le coefficient de conversion (0,0028 en SI); C est lecoefficient de ruissellement; I est l’intensité de la pluie (mm/h);et A est la superficie du bassin (ha).L’intensité de la pluie I est tirée des courbes intensité–

durée–fréquence de la région sous étude. Cette courbe peutavoir la forme suivante :

½2� Iðt; TÞ ¼ aðTÞtbðTÞ þ cðTÞ

En supposant qu’il y a une relation linéaire entre le tempsécoulé depuis le début de la pluie et la surface contributivecumulative du bassin, l’hydrogramme correspondant à unepluie de durée tc est donné par la forme (2) de la figure 1.Lorsque la durée de la pluie est inférieure ou supérieure autemps de concentration tc l’hydrogramme de débit corre-spondant est donné respectivement par la forme (1) ou (3).On comprend donc à partir de la figure 1 pourquoi la du-

rée critique de la pluie qu’on choisit lors de la conceptiond’un ponceau doit égaler le temps de concentration du bassin.Pour des durées supérieures au temps de concentration, l’in-

tensité de la pluie diminue comme l’indique l’équation [2],mais la surface contributive ne peut excéder la surface totaledu bassin. Pour des durées de pluie inférieures au temps deconcentration, l’intensité augmente mais ne peut pas com-penser la diminution de la surface contributive (Smith et al.1984). Soulignons au passage que les cas (2) et (3) pour les-quels les durées de la pluie T2 et T3 sont respectivementégales et supérieures au temps de concentration sont utilisésadéquatement en pratique. Le cas (1) pour lequel la durée dela pluie T1 est inférieure au temps de concentration est sou-vent mal utilisé en pratique. C’est le cas par exemple, dansla dernière version du logiciel XP-SWMM2000 où l’on a ou-blié la présence d’un plateau dans l’hydrogramme entre lesinstants T1 et Tc.

2.2. Conception hydrauliqueUne fois le débit de conception calculé, la conception hy-

draulique du ponceau consiste à déterminer ses dimensionsoptimales pour drainer ce débit sans dépasser une cote maxi-male permise à son entrée. Toutefois, la relation entre le débitqui traverse le ponceau et le niveau de l’eau à l’entrée diffèreselon que la section de contrôle se trouve à l’entrée ou à lasortie du ponceau. Lorsque l’entrée du ponceau laisse passermoins de débit que l’ouvrage est capable d’écouler, on ditque le contrôle est situé à l’entrée. C’est le cas généralementpour les ponceaux courts qui sont les plus répandus. Inverse-ment, quand l’entrée du ponceau peut laisser passer plusd’eau que le ponceau, de par sa pente, sa rugosité et sa lon-gueur, n’est capable de transporter, on dit que le contrôle sefait à la sortie du ponceau.

2.2.1. Contrôle à l’entréeDans un contrôle à l’entrée, les seuls paramètres qui influ-

encent la capacité du ponceau sont la hauteur amont Ham, lasection d’écoulement à l’entrée, et la configuration de l’en-trée qui définit les pertes de charges singulières. Dans cecas, Ham qui est le paramètre principal est trouvé à partird’équations de la forme suivante pour un ponceau circulaire(MTQ 2004) :

Fig. 1. Hydrogramme de ruissellement pour différentes durées de lapluie.

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½3� Ham=D ¼ aþ bX1 þ cX2 þ dX3 þ eX4 þ fX5

où

½4� X ¼ Qdesign

D5=2

a, b, c, d, e et f dépendent de la géométrie d’entrée et ducoefficient de perte de charge singulière.Pour un ponceau rectangulaire, il faudrait remplacer D par

H et X par la relation suivante :

½5� X ¼ Qdesign

L� H3=2

Le calcul de Ham se fait traditionnellement à partir d’aba-ques (MTQ 2004).

2.2.2. Contrôle à la sortieDans un contrôle à la sortie, la capacité hydraulique du

ponceau dépend, en plus, des paramètres qui interviennentdans le contrôle à l’entrée, des caractéristiques hydrauliquesdu ponceau (pente, rugosité et longueur) et de la hauteurd’eau en aval du ponceau.L’équation générale d’énergie (fig. 2) dans un ponceau

peut être ramenée à la forme suivante :

½6� Ham ¼ h0 þDH � LS0

où DH est l’énergie totale (m) nécessaire pour écouler le dé-bit Q à travers le ponceau :

½7� DH ¼ 1þ Ke þ 2gn2L

R2h

� �V2

2g

S0 est la pente du ponceau (m/m) et h0 est la hauteur d’eauen aval du ponceau (m); V est la vitesse moyenne (m/s) dansle ponceau V = Q/A.Le calcul de DH peut être fait directement à partir de

l’équation [7], mais se fait traditionnellement à partir desabaques (MTQ 2004).

2.2.3. Vitesse d’écoulementUne fois la dimension optimale trouvée, on calcule la vi-

tesse à la sortie que l’on compare à la vitesse admissiblepour contrôler l’érosion des berges selon la nature du sol enplace. Dans le cas d’un contrôle à l’entrée, le calcul des

courbes de remous peut s’avérer nécessaire pour déterminerla vitesse à la sortie (Normann et al. 2001). De fortes vitessesd’écoulement à la sortie de l’ouvrage peuvent provoquerd’importants dégâts à la structure (MTQ 2004). Dans un telcas, des mesures de protection du lit et des berges aux ex-trémités de la structure doivent être prises.

3. Fonction de performance hydraulique

La performance hydraulique d’un ponceau se définit par sacapacité à transporter le débit de conception sans dépasser lahauteur admissible à son entrée. Les courbes de performanced’un ponceau peuvent être tracées en faisant varier le débittransporté par ce ponceau et en calculant les hauteurs d’eauà l’entrée correspondantes avec contrôle à l’entrée et à la sor-tie comme illustré par la figure 3.Comme le débit varie au cours d’une crue, le contrôle peut

être transféré de l’entrée vers la sortie ou de la sortie versl’entrée durant la même crue (fig. 3).En fait, la performance hydraulique d’un ponceau sera

évaluée pour le débit de pointe de l’hydrogramme d’entréetel que calculé avec la pluie de projet dans la section 2.1. Lahauteur d’eau à l’entrée (Heau) sera calculée avec contrôle àl’entrée puis à la sortie, et la valeur maximale entre les deuxhauteurs sera retenue pour évaluer sa performance hydrauli-que. Quand la hauteur Heau, ainsi calculée, est inférieure à lahauteur admissible (Hadm) à l’entrée du ponceau, ce derniersera considéré hydrauliquement performant, et son indice deperformance hydraulique (IPH) sera 0 %. Dans le cas contra-ire, la hauteur Heau est supérieure à la hauteur admissibleHadm et peut atteindre, voire dépasser, le niveau de la routedésigné par Hdisp, auquel cas IPH sera égal à 100 % (fig. 4).La sévérité du dépassement de la hauteur admissible sera

mesurée en pourcentage de l’écart entre la hauteur disponibleet la hauteur admissible. Nous proposons ainsi la formulesimple et objective suivante pour représenter l’échelle degravité de la mise en charge au-delà de la hauteur admissible :

½8� IPH ¼ 100 %Heau � Hadm

Hdisp � Hadm

quand Heau = Hdisp dans l’équation [8], ceci signifie que lahauteur de l’eau atteint le niveau de la route qui est alors in-ondée, dans ce cas, IPH = 100 %. Quand la hauteur d’eau

2

1

2

V

g

Ham

LSo

He

L

V

Pente So

Hav

Hs

Hf

2

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V1

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Fig. 2. Équation d’énergie dans un ponceau.

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Heau dépasse la hauteur admissible Hadm, l’IPH sera maintenuà sa valeur maximale 100 %. À l’opposé, quand la hauteur del’eau Heau ≤ Hadm, IPH = 0 %, le ponceau est hydraulique-ment adéquat. Entre ces deux extrêmes, l’indice IPH exprimedirectement le degré de défaillance du ponceau en pourcent-age de dépassement de la hauteur admissible par rapport auprofil disponible.La formulation linéaire [8] de l’IPH a l’inconvénient de

supposer que les premiers centimètres de dépassement de lahauteur admissible ont la même échelle de gravité que lesderniers centimètres juste avant que la route ne soit inondée.Afin de pénaliser davantage les derniers centimètres de miseen charge, il est suggéré d’utiliser la formulation non linéairesuivante :

½9� IPH ¼ Nmin þ ðNmax � Nmin Þ 1� Heau � Hadm

Hdisp � Hadm

� �� n

avec n ¼ 1; 2; 3

L’ordre de grandeur du paramètre n permet de modulerl’importance stratégique que le gestionnaire veut accorder au

dépassement de la hauteur admissible du ponceau en fonctionde la vulnérabilité du site. Ainsi, pour les ponceaux drainantdes routes stratégiques où aucune mise en charge n’est tolé-rée pour des raisons socio-économiques, le gestionnaire peutdécider de prendre des valeurs de n = 2 ou 3. Ceci peut aussiêtre le cas lorsque les hauteurs élevées en amont produisentdes vitesses d’écoulement élevées à la sortie et représententun danger d’érosion des berges et des talus constitués de sa-ble fin ou d’une argile de faible plasticité.À l’inverse, dans certaines situations, un des moyens de

maîtriser les apports pour appréhender les inondations, l’éro-sion et la pollution du milieu récepteur consiste à temporiserpar le stockage en amont du ponceau, qui est alors utilisécomme structure de régulation d’un bassin de rétention.Dans ce cas, il peut être pertinent de prendre n = 0, carl’IPH sera toujours = 0 % quelle que soit la hauteur de miseen charge.Afin de faciliter la mise en œuvre de l’approche proposée,

nous adopterons systématiquement la valeur n = 1 pour lesapplications qui suivent. Ceci revient à utiliser la formule [8]plutôt que [9] pour calculer l’IPH.

4. Prise en compte des conditions en aval duponceauLa hauteur d’eau en aval du ponceau peut être influencée

par le débit d’écoulement et les conditions d’écoulement dansle cours d’eau. Cette hauteur peut aussi être influencée par lacourbe de remous causée par un autre ponceau situé en avaldu premier. Tant que la section de contrôle du premier pon-ceau se trouve à l’entrée, cette hauteur d’eau à la sortie n’aaucune influence sur la hauteur d’eau en amont et par consé-quent sur sa performance hydraulique. Quand la section decontrôle du premier ponceau se trouve à la sortie, la relationentre les hauteurs à l’entrée et à la sortie du ponceau est ex-primée par la relation [6]. Cette relation montre clairementqu’une variation Dh de la hauteur à la sortie se répercute in-tégralement sur la hauteur à l’entrée Ham. Pour calculer l’aug-mentation Dh occasionnée par un ponceau situé en aval àune distance Dx, on peut utiliser l’équation de conservationd’énergie écrite sous la forme suivante (Bennis 2007) :

½10� Dh

Dx¼ S0 � ðn2Q2=A2R4=3Þ

1� ðQ2B=gA3Þoù S0 est la pente du cours d’eau (m/m); n est le coefficientde Manning; Q est le débit d’écoulement (m3/s); A est la sec-tion mouillée (m2); R est le rayon hydraulique (m); B est lalargeur du cours d’eau à la surface libre (m); et g est l’accé-lération de la gravité (m/s2).

5. ApplicationPour illustrer la mise en œuvre de la formule de calcul de

l’IPH et étudier les impacts des différents paramètres sur laperformance hydraulique d’un ponceau, on a utilisé un sitedéjà considéré par le MTQ (2004). Les résultats de l’analysehydrologique et hydraulique du site sont présentés au ta-bleau 1.La formule utilisée pour le calcul de l’IPH est l’équation [8].La pluie du projet utilisée est une pluie de période de re-

tour 25 ans. Dès lors, le débit de conception calculé par la

Fig. 3. Courbes de performance d’un ponceau.

Fig. 4. Illustration des hauteurs clés dans la défaillance hydraulique.



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méthode rationnelle est Qc = 18 m3/s. Dans ces conditions, laconception hydraulique d’un ponceau rectangulaire selon lesrègles de l’art fournit une largeur L = 4 m et une hauteur H= 1,6 m, avec une section de contrôle située à l’entrée.

5.1. Impacts des différents paramètres sur l’indice deperformance hydrauliqueL’augmentation du débit de conception peut être provo-

quée par l’imperméabilisation des surfaces de drainage quifait augmenter le coefficient de ruissellement C et réduit letemps de concentration tc et les changements climatiques quipeuvent faire augmenter l’intensité des précipitations. La ré-duction de la capacité du ponceau peut être provoquée par lasédimentation qui réduit la section de l’écoulement ou parl’augmentation du coefficient de Manning qui fait augmenterla friction et les pertes de charge.Afin d’analyser l’impact de ces paramètres sur la perfor-

mance hydraulique d’un ponceau, le coefficient de ruisselle-ment C, l’intensité de pluie I, le coefficient de Manning n etla hauteur à la sortie du ponceau Hav seront majorés succes-sivement de 5 %, 10 %, 15 % … 100 %. Quant à la hauteurdu ponceau H, elle sera réduite de 5 %, 10 %, 15 % …100 % pour simuler l’impact de la sédimentation. Le calcul

de l’IPH correspondant à chaque variation de ces paramètrespermettra d’évaluer l’impact sur la performance hydrauliquedu ponceau.La figure 5 montre que parmi tous les paramètres analysés,

celui qui affecte le plus l’IPH est le coefficient de ruisselle-ment. En effet, ce paramètre fait non seulement augmenter ledébit de pointe mais réduit aussi le temps de concentrationaugmentant par le fait même l’intensité de la pluie de projet.Pour le cas analysé, une augmentation du coefficient de ruis-sellement de 55 % fait passer l’IPH de 0 % à 100 %.La sédimentation qui provoque une réduction de la hauteur

du ponceau vient en deuxième lieu en termes d’impact surl’IPH. En effet, ce paramètre a une grande influence sur lecalcul de la hauteur à l’entrée du ponceau. Dans le cas étu-dié, dès que la réduction de la hauteur dépasse 50 %, la routeest inondée (IPH = 100 %).Les changements climatiques, quant à eux, peuvent faire

augmenter le débit de pointe observé à l’entrée du ponceau àtravers l’augmentation de l’intensité de pluie. Ceci expliquela sensibilité de l’IPH face à ce paramètre et ce, même pourdes faibles variations.Comme le contrôle se trouve à l’entrée avec les conditions

de conception, on remarque que l’IPH est insensible à l’aug-

Tableau 1. Résultats de l’analyse hydrologique et hydraulique.

Caractéristiques du bassin versant Caractéristiques du ponceauSuperficie ABV = 450 ha RectangulairePente globale Sb = 0,3 % Longueur Lp = 22 mCoefficient de ruissellement Cp = 0,33 Pente SP = 0,8 %

Type d’entrée : murs parallèles au remblai (mur en aileperpendiculaire au ponceau avec arrêtes vives)

Hauteur admissible Hadm = 3,20 mHauteur du profil disponible Hdis = 5,00 m

Fig. 5. Impact des différents paramètres sur l’indice de performance hydraulique (IPH).

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mentation de la hauteur à la sortie du ponceau Hav. Mais dèsque l’augmentation de Hav dépasse 25 %, le contrôle devient àla sortie et dès lors, l’IPH varie linéairement avec cette hauteur.La détérioration de la rugosité du ponceau à travers l’aug-

mentation du coefficient de Manning n’a pas d’effet sur l’in-dice de performance hydraulique dans le cas analysé. Eneffet, tant que le contrôle est situé l’entrée, le coefficient deManning n’intervient pas dans le calcul de la hauteur amontqui détermine la valeur de l’IPH.

5.2. Impact combiné de la modification de la hauteur Havet de la détérioration du coefficient de ManningNous avons combiné la modification de la hauteur Hav et

du coefficient de Manning pour évaluer l’impact de ces deuxparamètres sur l’IPH. Nous avons majoré successivement lahauteur à la sortie du ponceau de 5 %, 10 %, 15 % et 20 %tout en majorant simultanément le coefficient de Manning de5 %, 10 %, … 100 %. Les courbes d’IPH correspondantessont présentées sur la figure 6.

Fig. 6. Impact combiné de la modification de la hauteur Hav et de l’augmentation de la rugosité sur l’indice de performance hydraulique(IPH).

Fig. 7. Impact combiné de l’urbanisation et de la sédimentation sur l’indice de performance hydraulique (IPH).



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Comme nous l’avons vu au paragraphe 5.1, le coefficientde Manning n’intervient pas dans le calcul de la hauteur àl’entrée du ponceau quand le contrôle est situé à l’entrée. Lafigure 6 montre que quand l’augmentation de la hauteur à lasortie du ponceau est égale à 10 %, l’IPH demeure égal àzéro, car il est insensible à la variation du coefficient deManning, le contrôle demeurant à l’entrée. Quand la majora-tion de Hav est de 20 %, l’IPH demeure nul jusqu’à une var-iation de 65 % du coefficient de Manning. À partir de ceseuil de 65 % de majoration du coefficient de Manning, le

contrôle bascule vers la sortie, et la performance hydrauliquecommence à se détériorer.Quand la majoration de Hav est de 30 % ou 40 %, le con-

trôle devient à la sortie et dès lors toute majoration du coef-ficient de Manning engendre une superposition des effets etune détérioration rapide de la performance hydraulique.

5.3. Impact combiné de l’urbanisation et de lasédimentationCe scénario vise à évaluer l’impact combiné de l’urbanisa-

0.4

0.6

0.8

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(IP

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Majoration de l'intensité de

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0 0.25 0.5 0.75 1

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30%


40%

Variation du coefficient de ruissellement

Fig. 8. Impact combiné de l’urbanisation et des changements climatiques sur l’indice de performance hydraulique (IPH).

Fig. 9. Impact combiné des changements climatiques et du rehaussement du niveau aval sur l’indice de performance hydraulique (IPH).

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tion et de la sédimentation sur l’IPH. Les plages de variationsont identiques à celles du scénario précédent. Les courbesd’IPH correspondantes sont présentées sur la figure 7.Étant donné que les deux paramètres étudiés interviennent

dans le calcul de la hauteur à l’entrée du ponceau, la varia-tion combinée des deux paramètres engendre une superposi-tion des effets et une détérioration rapide de l’IPH.À titre d’exemple, quand la hauteur du ponceau est dimi-

nuée de 20 % et le coefficient de ruissellement C est majoréde 35 %, l’indice de performance atteint sa valeur maximale(100 %). Cependant, avec cette même variation (+35 %) ducoefficient de ruissellement, l’IPH = 60 % quand la hauteurn’est pas réduite par sédimentation (fig. 5). On peut dès lorsmettre en évidence l’impact du manque d’entretien dans uncontexte d’urbanisation rapide.

5.4. Impact combiné de l’urbanisation et les changementsclimatiquesL’urbanisation et les changements climatiques sont souvent

mis de l’avant pour expliquer les dysfonctionnements des ré-seaux de drainage. Pour évaluer l’impact des deux paramètressur les inondations, nous avons envisagé un scénario pouranalyser leur effet combiné.Pour représenter l’effet des changements climatiques, nous

avons considéré des augmentations de 10 %, 20 %, 30 % et40 % de l’intensité de la pluie. Quant à l’urbanisation, nousavons majoré le coefficient de ruissellement de 5 %, 10 %,…100 %.Les quatre courbes présentées à la figure 8 montrent la var-

iation de l’IPH avec l’augmentation du coefficient de ruis-sellement pour des majorations de 10 %, 20 %, 30 % et40 % de l’intensité de pluie.Cette figure montre qu’une augmentation de l’ordre de

40 % du coefficient de ruissellement accompagnée d’uneaugmentation de l’intensité de pluie de 20 % suffit pour fairepasser l’IPH de 0 % à 100 %.

5.5. Impact combiné des changements climatiques et lamodification de la hauteur HavComme nous l’avons souligné plus haut, les changements

climatiques peuvent se traduire par l’augmentation de l’inten-sité des précipitations, alors que la présence d’un ponceaudéfaillant en aval peut créer des refoulements et affecter lecomportement hydraulique d’autres ponceaux situés enamont.Afin d’analyser l’impact combiné de ces deux paramètres,

nous avons considéré des augmentations de 10 %, 20 %,30 % et 40 % de l’intensité de pluie. Quant à la hauteur enaval du ponceau, nous l’avons majorée de 5 %, 10 %, …100 % (fig. 9).Comme on pouvait s’y attendre, pour une augmentation

donnée de la hauteur Hav, l’IPH augmente avec le pourcent-age de majoration de la pluie. Comme déjà souligné dans lafigure 5, tant que l’augmentation de la hauteur à la sortie duponceau demeure inférieure à un certain seuil, l’IPH demeureinsensible à ce paramètre, car le contrôle se situe à l’entrée.Mais comme le transfert du contrôle de l’entrée vers la sortiedépend du débit et par conséquent de l’intensité de pluie, onconstate que le seuil de variation de la hauteur en aval, à par-tir duquel l’IPH varie linéairement avec l’augmentation de lahauteur en aval, est variable avec l’intensité de la pluie. Ainsi

ce seuil, qui est de 25 % quant l’intensité de la pluie est ma-joré de 10 %, passe à 35 % quand l’intensité de pluie est ma-jorée de 40 %.

6. ConclusionL’indice de performance hydraulique proposé dans cet ar-

ticle permet d’évaluer objectivement et précisément la ca-pacité d’un ponceau à drainer le débit de conception sansdépasser la hauteur permise à son entrée. Cet indice permetaussi au gestionnaire de mesurer l’effet séparé des différentsparamètres qui affectent la performance hydraulique d’unponceau. Ainsi, les impacts de l’urbanisation, des change-ments climatiques, de l’augmentation de la rugosité, de lasédimentation et des refoulements ont été analysés et com-parés. L’impact de la superposition des effets précités sur laperformance hydraulique d’un ponceau a aussi été analysé.L’IPH proposé peut se révéler un outil très utile pour iden-

tifier la solution la plus efficace pour améliorer la perform-ance hydraulique d’un ponceau. Il peut aussi être intégrédans la base de données des gestionnaires de ponceaux pourêtre utilisé comme paramètre de priorisation des interventionsde réhabilitation.Plusieurs techniques peuvent s’avérer efficaces pour amé-

liorer l’indice de performance hydraulique d’un ponceau.L’intervention de base consiste à adopter un programmerégulier d’entretien pour pallier les risques de sédimentation.D’autres approches, appelées pratiques de gestion optimales(PGO), consistent à favoriser la rétention et l’infiltration deseaux de ruissellement pour réduire les débits de pointe audroit du ponceau. Les méthodes classiques de réhabilitationpar chemisage peuvent améliorer la capacité hydraulique duponceau tout en améliorant sa performance structurale et enréduisant les infiltrations et les exfiltrations d’eau.

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Indice de performance hydraulique d’un ponceau