Document réalisé par KERLOC’H Bruno Assainissement routier étude de cas 1 ETUDE DE CAS 1 - BASSIN VERSANT ROUTIER L'étude porte sur l'assainissement d'une chaussée autoroutière dont les caractéristiques géométriques sont les suivantes : - Chaussée de 7,00 m avec une Bande Dérasée de Gauche de 1 m (BDG) + 0,30 m (signalisation) soit au total, 8,30 m avec un dévers de 2.5 % - Accotement stabilisé traité de 2,20 m avec un dévers de 4 % - Berme engazonnée de 0,75 m avec un dévers de 8 % L'ouvrage de recueil en déblai est une cunette engazonnée (largeur = 1,50 m, flèche = 0,15 m). Dans le cas où la cunette engazonnée serait insuffisante, cette dernière sera associée à une canalisation ∅ 300 ou ∅ 400. L'ouvrage de recueil en remblai est un fossé trapézoïdal engazonné (largeur = 1,50 m, profondeur = 0,50 m, talus 1/1). Largeur = 1.50 m Flèche = 0,15 m 8 % 4 % 2,5 % 0.75 2.50 7.00 1.00 Talus 1/1 Profondeur = 0,50 m Fond = 0,50 m Largeur = 1,50 m
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ETUDE DE CAS
1 - BASSIN VERSANT ROUTIER L'étude porte sur l'assainissement d'une chaussée autoroutière dont les caractéristiques géométriques sont les suivantes :
- Chaussée de 7,00 m avec une Bande Dérasée de Gauche de 1 m (BDG) + 0,30 m (signalisation) soit au total, 8,30 m avec un dévers de 2.5 %
- Accotement stabilisé traité de 2,20 m avec un dévers de 4 % - Berme engazonnée de 0,75 m avec un dévers de 8 % L'ouvrage de recueil en déblai est une cunette engazonnée (largeur = 1,50 m, flèche = 0,15 m). Dans le cas où la cunette engazonnée serait insuffisante, cette dernière sera associée à une canalisation ∅ 300 ou ∅ 400. L'ouvrage de recueil en remblai est un fossé trapézoïdal engazonné (largeur = 1,50 m, profondeur = 0,50 m, talus 1/1).
Largeur = 1.50 m
Flèche = 0,15 m
8 %
4 % 2,5 %
0.75 2.50 7.00 1.00
Talus 1/1 Profondeur = 0,50 m
Fond = 0,50 m
Largeur = 1,50 m
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C = coefficient de ruissellement - chaussées, parties revêtues C = 1 - grave stabilisée traitée C = 0,8 - grave stabilisée non traitée C = 0,5
- terre végétale engazonnée soit : C = 0,7 pour les surfaces traversées par l'eau provenant de la chaussée
soit : C = 0,3 dans les autres cas Données pluviométriques Le projet est situé dans la région de Lille dont les coefficients de Montana sont définis ci après :
a1 = 323 b1 = 0,499 a2 = 925 b2 = 0,826
Il est demandé de calculer : 1) Le débit capable des différents ouvrages (cunette, fossé, et, canalisations ∅∅∅∅
300 et ∅∅∅∅ 400) avec K = 18 x ln (100 x Rh) + 5,13 ln (pente) - 11 dans la formule de MANNING STRICKLER pour la cunette engazonnée, K = 30 pour le fossé engazonné et K = 80 pour les collecteurs.
Cunette avec Pm = 1,54 Sm = 0,151 Rh = 0,0982 K = ? Fossé avec Pm = ? Sm = ? Rh = ?
K = 30 2) Le débit décennal par l’utilisation de la méthode des temps de concentration, en vérifiant la capacité des ouvrages choisis au fur et à mesure de l’avancement du projet. Le débit décennal total apporté par de la plate-forme complète au niveau du rejet. 3) Le débit centennal total de la plate-forme complète.
Largeur = 1.50 m
Flèche = 0,15 m
Talus 1/1 Profondeur = 0,50 m
Fond = 0,50 m
Largeur = 1,50 m
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CUNETTE ENGAZONNEE
K : 12,13PENTE : 0,0300 en m.p.m
HAUTEUR : 0,15 en m LARGEUR : 1,50 en m
Rayon : 1,950 en m Angle : 2,7468 en radian
DEBIT HAUTEUR ANGLE PERIMETRE SECTION RAYON VITESSE
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2 - BASSIN VERSANT NATUREL
Exercice d’application pour le calcul d’un débit de projet d’un bassin versant naturel.
� Caractéristiques du bassin versant naturel intercepté par le projet
��Description du bassin versant : Le bassin versant intercepté est de taille modeste et reprend un secteur essentiellement bocager constitué de prairies humides, de cultures et de petites zones boisées. On note également la présence d’une petite zone urbanisée.
Ruisseau de QUIEVELON Ouvrage situé à 2 km en aval du projet. Il s’agit d’un ouvrage réalisé en pierre maçonné qui selon la mémoire des riverains n’a jamais fait l’objet de débordements.
La section hydraulique qui est de l’ordre de 5,70m2, nous donne une bonne indication de la taille de l’ouvrage à mettre en place.
Schéma de l’ouvrage existant La carte ci-après montre le bassin versant naturel du ruisseau de QUIEVELON intercepté par le projet routier qui relie la commune de QUIEVELON à COLLERET. Elle donne l’emplacement futur de l’ouvrage hydraulique nécessaire à mettre en
3m
2m
135.20 NGF
138.80 NGF
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place pour assurer le rétablissement des écoulements. Par ailleurs, il est important de signaler qu’aucune faune piscicole n’est présente sur ce ruisseau.
Profil en travers du ruisseau au droit du franchissement
PROFIL TN
PROFIL CHAUSSEE
178.05 NGF
182.80 NGF
179.60 NGF179.80 NGF
3.80m
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�� Morphologie du bassin versant : La nature des sols rencontrés montre un faciès limoneux. Ce bassin est drainé par le ruisseau de QUIEVELON qui est de taille modeste dans la mesure où on se situe proche de sa source. Les principales caractéristiques du bassin versant intercepté par le projet sont les suivantes :
- Superficie : S 2,53 km²
- Pente moyenne : LH∆
0,02 m/m ou 2 %
avec H∆ : dénivelée entre le point haut et le point bas du bassin versant 48 m L : Longueur d’écoulement 2400 m de A à C
�� Occupation du sol : - Zones boisées : BS 0,71 km²
- Zones urbanisées : US 0,17 km² ( en fonction de l’imperméabilisation de la zone, nous avons retenu pour le coefficient de ruissellement C = 0,55) - Zones de pâturage : AS 0,98 km²
- Zones de culture : AS 0,67 km²
�� - Coefficient de ruissellement C10 : pour T = 10 ans (valeurs indicatives)
Pour l’évaluation des coefficients de ruissellement, le tableau ci-après sera utilisé :
Pour la zone urbanisée, nous avons fait le ratio de la surface imperméabilisée sur la surface de la zone et le coefficient élémentaire retenu est de 0,55.
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���� Paramètres pluviométriques utilisés :
Pour les besoins de l’étude nous avons retenu les données pluviograhiques et pluviométriques nécessaires auprès du Service Météo France de la station de LILLE-LESQUIN (59) Période : 1955-1997 qui sont représentatives et proches du projet. Elles nous donnent les valeurs des coefficients a et
b utilisées dans la formule de MONTANA btai −×= avec i = intensité en mm/minute et t = temps en minute.
domaines de validité des coefficients de Montana
D1 : 6<T<30 D2 : 15<T<360
période de retour a b a b 10ans 340,14 0,600 685,02 0,819
100 ans 519,00 0,606 1139,52 0,853 Années 89,91, 92 et 93 incomplètes De même, la pluie journalière décennale et centennale non centrée en mm nous est donnée :
P10 = 48 mm et P100 = 67 mm � Travail demandé Il est demandé de déterminer le débit de pointe de projet du bassin versant naturel
1. Par application de la méthode rationnelle - pour T = 10 ans
- Évaluation du coefficient de ruissellement C(10) - Calcul du temps de concentration tc(10) - Calcul de l’intensité critique i(10) : - Débit de pointe décennal Q(10) :
- pour T = 100 ans
- Calcul de la rétention initiale P0 - Évaluation du coefficient de ruissellement C(100) - Calcul du temps de concentration tc(100) - Calcul de l’intensité critique i(100) : - Débit de pointe centennal Q(100) :
2. Par application de la formule Crupédix
- Débit de pointe décennal Q(10) en utilisant un coefficient régional R = 1 - Débit de pointe centennal Q(100) en utilisant le rapport Q100/Q10 obtenu avec la méthode rationnelle
3. Par application de la formule de transition
- Débit de pointe décennal Q(10) - Débit de pointe centennal Q(100
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3 - RETABLISSEMENT D'ECOULEMENT NATUREL
ETUDE DE CAS DE DIMENSIONNEMENT D’UN OUVRAGE HYDRAULIQUE :
Suite au calcul du débit d‘apport du bassin versant naturel, on retient un débit de projet Q(100) de 7,40m3/s pour dimensionner l’ouvrage hydraulique. La vérification des conditions d’écoulement est également réalisée pour un débit exceptionnel égal à 1,5 x Q(100) soit pour un débit de 11,10m3/s. dans le but d’évaluer les impacts sur la pérennité de l’infrastructure et la sécurité des riverains et des usagers. Il s’agit alors de déterminer l’ouvrage hydraulique et la hauteur d’eau amont associée (HAM) permettant de rétablir l’écoulement naturel au travers du remblai ainsi que la mise en place des dispositifs de protections nécessaires en tenant compte des éléments suivants :
��������Données géométriques du terrain à proximité du franchissement : - Profil en long du ruisseau au droit du franchissement
- Profil en travers du ruisseau au droit du franchissement
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Le profil en travers représentatif du ruisseau de QUIEVELON à l’aval du franchissement peut être assimilé à un trapèze (voir schéma joint). En fonction de la nature des parois constituées de terre enherbée, nous avons pris un coefficient de rugosité K = 25. La pente des talus est estimée à 1/1 (45 degrés) ce qui donne m = cotg 45� = 1. La pente actuelle du ruisseau en aval du franchissement est de 0,004 m/m soit 0,4%. Le niveau amont admissible a été fixé à la cote 179,75 NGF ce qui représente la limite de débordement du lit mineur. Le niveau amont admissible exceptionnel a été fixé à la cote182,00 NGF. Ce niveau correspond au seuil des premières habitations et assure la mise hors eau de la structure de chaussée.