FicheHYDRAULIQUE

45Fiche hydraulique

Pour vacuer rapidement leau de pluie

Lors de la ralisation de grands espaces impermabiliss, lesmatres duvre sont confronts aux problmes de lvacua-tion de leau de ruissellement. Pour des raisons de scurit etde confort, concevoir un rseau dvacuation pluvial est indis-pensable.

Deux techniques permettent dvacuer les eaux de ruisselle-ment dune surface : Lvacuation ponctuelle et lvacuationlinaire.

Dans le cas dune vacuation ponctuelle, la surface drainerest divise en sections rgulires au centre desquelles est ins-tall un avaloir. Un rseau pluvial souterrain rcolte leau desdiffrents avaloirs jusqu lexutoire. Ce type de solutionncessite un volume de terrassement important surtoutlorsque lon est en prsence de charges roulantes (en cas decharges roulantes, les rgles de lart imposent une hauteur deterrain au-dessus de la gnratrice suprieure de la canalisa-tion dau moins 0,60 m). Cette solution ncessite aussi la miseen uvre de nombreuses discontinuits de pente trs difficiles raliser. Outre le fait que ces discontinuits de pentes nesont pas toujours trs esthtiques, leurs difficults de ralisa-tion se traduit souvent par lapparition de nombreuses flaques.

Dans le cas dune vacuation linaire, les eaux de ruisselle-ment sont diriges vers un caniveau qui sert la fois de pointdvacuation et de rseau. Avec ce type dvacuation, les ter-rassements sont rduits. Les discontinuits de pentes sontsupprimes facilitant la mise en uvre et limitant les risquesde flaques tout en amliorant lesthtisme de lensemble.

Pourquoi un caniveau

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Et la pollution...

En rduisant le cheminement de leau lorsquelle ruissellesur le sol, la solution caniveau limite les risques de pollu-tion de leau

Contrairement ce que lon peut penser, leau pluvialenest pas une eau propre. Plus longtemps leau ruisselle,plus elle risque de se charger en polluants de toutessortes.

Les eaux de pluie qui ont ruissel sur les surfaces urbainessont souvent sales, les concentrations en polluants peu-vent mme tre, pour certains produits, dangereuses(plomb, hydrocarbures).

Principaux paramtres pouvant poser problme dans leseaux de pluie et pluviales :

- hydrocarbures- matires en suspension- matires organiques- cadmium, cuivre, plomb, zinc- magnsium, potassium, sulfates, sodium, chlorures- nitrates- pesticides

La qualit de leau pluviale dpend de la nature des sur-faces de ruissellement, de leur entretien (absence ou aucontraire usage de produits de nettoyage), de la frquen-tation animale, des usages.

Il est donc important dviter que leau ne ruisselle troplongtemps. Mais il est aussi intressant de canaliser cetteeau de ruissellement pour ventuellement procder untraitement de ces eaux (dcantation).

O choisir une solution caniveau

Il est intressant dopter pour une solution caniveau pluttque de continuer utiliser la traditionnelle vacuationponctuelle lorsque :

1- La scurit des usagers est importante :routes 2x2 voies. Lorsque la vitesse des vhicules estimportante, leau qui ruisselle devient un danger. Les cani-veaux vitent leau de ruisseler le long de la bordure dutrottoir et donc de ruisseler sur une zone circule.

2- Lesthtisme de louvrage fini est important :amnagement urbains, centres commerciaux, places,arcades, forum, centres-villes etc. Pas de discontinuitsde pente, pas de flaques deau disgracieuses. Le caniveauinstall la place dune bordure de trottoir permet davoirdes places ou des trottoirs la mme altitude que la route.Ce qui est souvent esthtiquement recherch en amna-gement urbain.

3- Le confort des usagers est important : par-kings de centre commerciaux, centres villes, rues pi-tonnes etc. La facilit de mise en uvre vite la formationde flaques deau importantes rendant la marche piedgnante et inconfortable.

47Fiche hydraulique

Comment calculer un caniveau

Lcoulement dans un caniveau est un coulement gra-duellement vari. Ce nest pas un coulement simple. Ilnest donc pas facilement calculable. Cependant Nicoll amis au point un programme informatique permettant decalculer les caniveaux Kenadrain. Ce programme a tvrifi exprimentalement sur le banc hydraulique queNicoll a conu cet effet.

Cependant, aussi perfectionn que soit notre systme decalcul numrique, les rsultats ne seront justes que si lesdonnes utilises le sont, et en particulier la valeur dinten-sit pluvieuse retenue.

1 Quelques notions dhydrologie

Ce guide technique nest pas un manuel dhydrologie maisquelques notions de base pourront aider les projeteurs concevoir leurs rseaux de caniveaux. Thoriquement, lecalcul dun caniveau et celui dun exutoire de bassin ver-sant est identique. Mais, mme si les notions et la mtho-dologie sont les mmes, lchelle tant trs diffrente, il estpossible de faire de nombreuses approximations pour sim-plifier le calcul sans que cela nait dinfluence sur les rsul-tats.

1.1 - Le cycle de leau terrestre.

Lorsque lon dimensionne des caniveaux destins treinstalls dans une zone couverte, le projeteur connat lesquantits deaux qui devront pouvoir tre vacues, ilsagit par exemple des eaux de lavage dune station denettoyage de voitures. Mais quand la zone est dcouverte,il faut alors tudier les valeurs mtorologiques de largion.

Le cycle de leau terrestre (figure ci contre) est en fait lebilan hydrique du sol : il traduit le fait que dans la naturerien ne se perd et rien ne se gagne. En loccurrence, touteleau tombe sous forme de prcipitation svapore (sur lesol on parle dvaporation pour tenir compte de linfluencedes vgtaux), sinfiltre ou ruisselle. Cela se traduit par lquation suivante :

P = E + R + I

Avec : P : Pluviomtrie (mm)E : vaporation et vapotranspiration (mm)R : ruissellement (mm)I : infiltration (mm)

48 Fiche hydraulique

1.2 Pluviomtrie

Pour connatre la quantit deau qui va ruisseler, il est doncncessaire de connatre la quantit deau tombe ou plu-viomtrie. Cette quantit est mesure par un pluviomtreou un pluviographe qui permet dobtenir de faon plusprcise les variations de pluviomtrie pendant un vne-ment pluvieux. Les services mtorologiques des payspossdent de nombreuses annes de donnes pluviom-triques pour de nombreuses villes de France et les princi-pales villes europennes. Ces donnes sont traites defaon statistique et on constate que la pluviomtrie dunvnement pluvieux est une fonction du type exponentiel-le. On obtient alors lexpression de P suivante :

P = a tn

Avec : t tempsa et n

1.3 Temps de retour

Pour un vnement futur p, on cherche dterminer laprobabilit pour quune prcipitation P ne soit pas dpas-se, cest--dire que lvnement pluvieux p qui arrive soitinfrieur ou gal P. On peut calculer le temps de retourde cette prcipitation P.

T = 1

1- probabilit (p

1.6 Coefficient de ruissellement.

Seule une partie de la prcipitation ruisselle, le reste repartdans latmosphre (vapotranspiration) ou sinfiltre. Lecoefficient de ruissellement traduit la part de prcipitationqui ruisselle soit :

Cr = Hauteur deau ruissele (mm)

Hauteur deau prcipite (mm)

Cr dpend de la couverture de sol. De nombreusesnormes nationales donnent des valeurs de Cr. On peutconstater que mme pour des surfaces impermabilises,ce coefficient nest jamais gal 1 car il faut tenir comptede lvapotranspiration. Il est en gnral pris 0.9 pourune surface impermable.

On en dduit que :

Q max = Cr I A

(l/s) surface du bassin (m2)

Intensit de la pluie pour unedure gale (l/s/m2) au tempsde concentration

Coefficient de ruissellement

49Fiche hydraulique

Surfaces compltement imper-mabilises telles que toitures,chausses

Surfaces paves joints larges

Voies non goudronnes

Alles en graviers

Surfaces boises

Habitations trs denses

Habitations denses

Habitations moins denses

Quartiers rsidentiels

Zones industrielles

Squares, jardins selon la penteet la permabilit du sol

0.9

0.6

0.35

0.2

0,05

0,9

0,6 0,7

0,4 0,5

0,2 0,3

0,2 0,3

0,05 0,2

1.5 Temps de concentration

Si lon suppose que la mme quantit deau tombe surtoute la surface drainer, cette quantit deau ne seretrouvera pas dans louvrage concevoir au mmemoment. Cette diffrence de temps est fonction du typede sol en ce point, de sa pente et de la distance entre cepoint et louvrage. Le temps de concentration tc est lemaximum de dure ncessaire une goutte deau pourparcourir le chemin hydrologique entre un point du bassinet lexutoire.

Le dbit maximal pour louvrage dimensionn se produiralorsquil devra vacuer les eaux de la totalit de la zone drainer, il devra donc tre calcul pour des pluies dunedure suprieure ce temps de concentration tc.

Lorsque louvrage dimensionn est un caniveau hydrau-lique, les zones drainer sont des zones de petites tailles(compares des bassins versants de rivires), le tempsde concentration pour ce type de zone est donc ngli-geable devant la dure de la pluie. Cependant les duresde pluie trs faibles sont en limite des courbes IDF qui cor-respondent des valeurs limites, on aboutit alors dessurdimensionnements importants. Cest pourquoi Nicollpropose gnralement de choisir une dure de prcipita-tion de 10 mn.

2- Le logiciel de calcul hydraulique descaniveaux

Pour vous aider concevoir parfaitement vos projets,notre service Assistance technique a dvelopp des outilsvolus qui vous permettent de valider la faisabilit duprojet et de dimensionner avec prcision votre caniveau,en fonction des caractristiques hydrauliques ettechniques.

Notre programme informatique de calcul hydrauliquepermet de vrifier l'adquation hydraulique de vos projetsavec des caniveaux Nicoll. A partir des donnes de votretude (surface de ruissellement capter, intensit de pluie,pente du terrain...), il calcule la capacit des caniveauxNicoll et spcifie la largeur et la rpartition de profondeursdu caniveau projet, ainsi que la distance entre deuxsorties. Il vrifie aussi la capacit hydraulique des sortiesprvues.

Par ailleurs, nous vous aidons affiner votre choix enfonction des zones d'installation, des charges mcaniques supporter et de l'esthtisme recherch.

Service Assistance Technique : 02 41 63 73 25email : tech-com.nicoll@aliaxis.com

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Labaque

47

1130

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

15

20

25

30

5

35

45

40

50

1

surface (m2/m

de caniveau)

long

ueur de caniveau (m

)

10 mm

/h

25 mm

/h

50 mm

/h

75 mm

/h

100 mm

/h

125 mm

/h

150 mm

/h

175 mm

/h

200 mm

/h

300

200

150100

Co

mm

ent utiliser labaq

ue ?

Prenons lexem

ple suivant : une surface de 40 m2

par mde caniveau pour une intensit de pluie de 150 m

m/h.La

longueur maxim

ale installer pourra tre de 4 m en largeur

100, de 7 m en largeur 150, de 11 m

en largeur 200 et de30 m

en largeur 300.

En premire approximation, il est possible dutiliser labaque ci-contre pour dterminer la longueur maximale de caniveauxpouvant, pour une surface et une pluviomtrie donnes, tre installs pour chaque sortie. Cette abaque ne convient que pourles caniveaux poss sans pente.