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Assainissement

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Réseau d’assainissement
Conception, calcul de débits
Plan du cours
1. Qu’est ce qu’un réseau d’assainissement
2. Pourquoi l’assainissement, gestion globale de
l’eau
3. Les différents types de réseaux
4. Conception d’un réseau d’assainissement
5. Facteurs influençant un projet d’assainissement
6. Dimensionnement
7. Calcul du débit pluvial
Qu’est ce que l’assainissement
 Assainissement : aspect technique de l’hydrologie
urbaine.
Ensemble d’équipements Ensemble de stratégies
Évacuation des eaux usées
et eaux de pluie
Gestion des eaux de usées
Gestion des eaux de pluies
Protection sanitaire
Protection contre les inondations
Protection de l’environnement
2- Gestion globale de l’eau : objectifs de
qualité des eaux superficielles
 La loi du 16 novembre 1964, relative au régime et à la
répartition des eaux, et à la lutte contre leur pollution a pour
but de satisfaire ou de concilier les exigences :
 De l’alimentation en eau potable des populations et de la santé
publique;
 De l’agriculture, de l’industrie, des transports et toutes autres
activités humaines d’interêt général;
 De la vie biologique du milieu recepteur, et spécialement de la faune
piscicole, ainsi que des loisirs, des sports nautiques et de la
protection des sites.
2- Gestion globale de l’eau : objectifs de
qualité des eaux superficielles
 La loi du 3 janvier 1992 a pour objet la gestion équilibrée de la ressource en eau
elle permet :
 Elle pose le principe de l'unité juridique de l'eau, celle-ci n'étant plus
compartimentée entre eaux souterraines et eaux superficielles d'une part,
eaux domaniales et eaux non domaniales d'autre part.
 Elle met en place un régime de déclaration et d'autorisation pour toutes les
installations, ouvrages, travaux et activités qui ont des effets sur l'eau,
quelle que soit la nature de la ressource considérée.
 Elle institue la planification globale de la ressource en eau par la création
des SDAGE.
 Elle introduit les bases d'un pouvoir réglementaire de police dans le
domaine de l'eau, disposant de larges compétences
 Elle renforce le rôle des collectivités territoriales dans un certain nombre de
domaines.
 Elle supprime la tarification au forfait, sauf dérogation, et instaure le
principe de la facturation proportionnelle
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  • 2. Plan du cours 1. Qu’est ce qu’un réseau d’assainissement 2. Pourquoi l’assainissement, gestion globale de l’eau 3. Les différents types de réseaux 4. Conception d’un réseau d’assainissement 5. Facteurs influençant un projet d’assainissement 6. Dimensionnement 7. Calcul du débit pluvial
  • 3. Qu’est ce que l’assainissement  Assainissement : aspect technique de l’hydrologie urbaine. Ensemble d’équipements Ensemble de stratégies Évacuation des eaux usées et eaux de pluie Gestion des eaux de usées Gestion des eaux de pluies Protection sanitaire Protection contre les inondations Protection de l’environnement
  • 4. 2- Gestion globale de l’eau : objectifs de qualité des eaux superficielles  La loi du 16 novembre 1964, relative au régime et à la répartition des eaux, et à la lutte contre leur pollution a pour but de satisfaire ou de concilier les exigences :  De l’alimentation en eau potable des populations et de la santé publique;  De l’agriculture, de l’industrie, des transports et toutes autres activités humaines d’interêt général;  De la vie biologique du milieu recepteur, et spécialement de la faune piscicole, ainsi que des loisirs, des sports nautiques et de la protection des sites.
  • 5. 2- Gestion globale de l’eau : objectifs de qualité des eaux superficielles  La loi du 3 janvier 1992 a pour objet la gestion équilibrée de la ressource en eau elle permet :  Elle pose le principe de l'unité juridique de l'eau, celle-ci n'étant plus compartimentée entre eaux souterraines et eaux superficielles d'une part, eaux domaniales et eaux non domaniales d'autre part.  Elle met en place un régime de déclaration et d'autorisation pour toutes les installations, ouvrages, travaux et activités qui ont des effets sur l'eau, quelle que soit la nature de la ressource considérée.  Elle institue la planification globale de la ressource en eau par la création des SDAGE.  Elle introduit les bases d'un pouvoir réglementaire de police dans le domaine de l'eau, disposant de larges compétences  Elle renforce le rôle des collectivités territoriales dans un certain nombre de domaines.  Elle supprime la tarification au forfait, sauf dérogation, et instaure le principe de la facturation proportionnelle
  • 6. 1. Système séparatif 2. Système unitaire 3. Système mixte 4. Système pseudo-séparatif 3- Les différents types de réseaux Les systèmes fondamentaux
  • 7. 3.1- Système séparatif STEP Milieu naturel Réseau pluvial Réseau eaux usées La ville
  • 9. 3.4- Système pseudo-séparatif STEP Milieu naturel Réseau pluvial Réseau eaux usées La ville
  • 10. Morphologie du système d’assainissement Ensemble de canalisations Ouvrages spéciaux Station d’épuration
  • 11. 4- Conception d’un réseau d’assainissement  Choix du mode d’assainissement  Choix du type de réseau  Localisation des points de rejets  Type et implantation des ouvrages de stockage  Implantation des ouvrages de traitement  Tracé en plan du réseau  dimensionnement
  • 12. 5- Les facteurs influant les projets d’assainissement 1. Les données naturelles du site 2. Les caractéristiques de l’agglomération 3. Les contraintes liées à l’assainissement.
  • 13. 5.1- Les données naturelles du site  La pluviométrie de la région : Qp pluvial >> Qp usées;  La topographie : pentes importantes = évacuation facile et rapide;  Hydrographie et nappes;  La géologie : étude géotechnique pour les gros émissaires
  • 14. 5.2- Caractéristique de l’agglomération  Nature et importance de l’agglomération;  Mode d’occupation du sol;  L’assainissement en place  Développement futur de l’agglomération
  • 15. 5.3- Contraintes liées à l’assainissement  Conditions de transport des eaux usées:  Éviter la formation de dépôt pouvant nuire à l’écoulement (vitesse d’écoulement minimale)  Éviter la fermentation (ventilation)  Rechercher des solutions gravitaires, des terrains stables des pentes suffisantes, des réseaux peu profonds;  Facilité d’exploitation :  Privilégier la solution gravitaire;  Préférer les terrains stables;  Éviter les vitesses exagérées;  Regrouper les installations de traitement.
  • 16. 6- Dimensionnement : procédure 1. Tracé du réseau en plan 2. Découpage en tronçon de 300 m 3. Délimitation du bassin versant drainé par chaque tronçon 4. Calcul du débit de pointe généré par ce bassin 5. Calcul des dimensions de la canalisation en fonction de la pente 6. Tracé des profils en long des canalisation 7. Vérification du bon fonctionnement du réseau
  • 17. 6- Dimensionnement : recommandations – Suivre le plan de la voirie – Distance max entre 2 regards de visite = 70m – Regard de visite au changement de pente et de direction – Couverture minimale de la canalisation de 80cm – Suivre la pente naturelle – Pente min : • 2mm/m pour les eaux usées • 4mm/m pour les eaux pluviales –Diamètre min •Eaux usées 200mm •Eaux pluviales 300mm – Diamètre croissant d’amont en aval
  • 18. 7- Calcul des débits pluviaux 1. Méthode rationnelle 2. Méthode superficielle : Caquot
  • 19. 7.1- Calcul des débits pluviaux : méthode rationnelle « J’ai été impressionné par le fait que pendant les épisodes pluvieux, les débits aux exutoires des réseaux d’assainissement de Rochester (NY) semblent croître et décroître en liaison avec l’intensité de la pluie en différents endroits. Toutefois, une certaine durée est nécessaire pour qu’une baisse de l’intensité de la pluie se traduise par une baisse des débits à l’exutoire. Il y a donc une relation entre ces débits et ces pluies, mais aussi avec l’étendue du bassin versant drainé et le temps nécessaire aux crues pour apparaître et se maintenir. Ainsi, les niveaux de pluie pris en compte dans le dimensionnement des émissaires principaux doivent correspondre aux temps nécessité pour la concentration de l’ensemble des eaux de ruissellement du bassin versant » Kuichling (1889)
  • 20. 7.1- Calcul des débits pluviaux : méthode rationnelle AiCKQp  Qp : débit de pointe ou débit max à l’exutoire (m3/s) K : coeff. d’homogénéisation tenant compte des unités =1/360 C : coeff. de ruissellement 0<C<1 i : intensité moyenne maximale sur la durée tc (mm/h) A superficie du BV (ha) C’est le temps que met la dernière goutte de pluie pour arriver à l’exutoire par écoulement superficiel
  • 21. 7.1- Calcul des débits pluviaux : méthode rationnelle : coeff. de ruissellement      tP tP tC b n I05.0C64.014.0C imp  Perméabilité du sol, Topographie, Degré d’urbanisation …etc. Coeff. de ruissellement empirique : Cimp : coeff. D’imperméabilisation, I : pente moyenne le long de la conduite principale en cm/m ou en %. A A C imp imp  Aimp : étant les surfaces imperméables raccordées au réseau
  • 22. 7.1- Calcul des débits pluviaux : méthode rationnelle : coeff. de ruissellement Type de surface Valeur du coeff. de ruissellement Zone de centre ville 0.70 – 0.95 Zone résidentielle pavillons isolés 0.30 – 0.50 Zone résidentielle pavillons groupés 0.60 – 0.75 Zone industrielle 0.50 – 0.90 Cimetières - parcs 0.10 – 0.25 Rue 0.80 – 0.85 trottoires 0.75 – 0.90 Pelouses (sols sableux, faible pente 0.05 – 0.10 Pelouses (sols terreux, faible pente 0.15 – 0.20
  • 23. 7.1- Calcul des débits pluviaux : méthode rationnelle : temps de concentration rsc ttt  45.064.032.0 s IiL92.1t   v L tr  ts : temps d’écoulement superficiel tr : temps d’écoulement en réseau L : plus long chemin hydraulique en m, i : intensité de l’événement mm/h, I : pente du bassin versant m/m L longueur de la canalisation parcourue m V est la vitesse m/s 2/13/2 IRKv h  K coeff. De Strickler Rh rayon hydraulique I pente m/m
  • 24. 7.1- Inconvénient de la méthode Rationnelle  Non prise en compte de l’effet de stockage dans les réseaux Sur-estimation du débit de pointe
  • 25. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot ou superficielle 1949  Prise en compte la possibilité de stockage des eaux sur le bassin versant et dans les canalisations;  N’est pas limitée par l’estimation du temps de concentration du bassin versant;  Elle est basée sur un bilan de masse des eaux.
  • 26. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot ou superficielle 1949 21 VVV  V est le vomule précipité entre le début de l’averse et le temps de tp correspondant au débit de pointe; V1 est le volume écoulé pendant le même temps; V2 et le volume non parvenu à l’exutoire, stocké sur les toitures, rues, caniveaux, canalisations
  • 27. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot ou superficielle 1949     fb bde fb bc fb fbb p AIC Ea Q                1 1 11 11 1 6   E est l’allongement du bassin versant et  et un coeff. qui tient compte de l’allongement. , c, d, et f sont des paramètres donnés, A est la surface du bv (ha) I est la pente moyenne du bv en %, C est le coefficient de ruissellement superficiel égal au coeff d’imperméabilité,  et  caractérisent la relation pluie-débit, E est l’allongement du bassin
  • 28. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot : instruction technique de 1977  Cette instruction précise la manière d’utiliser la méthode de Caquot,  Définie les paramètres utilisés dans le calcul du temps de concentration,  Explique la manière d’utiliser cette formule pour des bassins hétérogènes,  Montre les limites de cette méthode
  • 29. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot : instruction technique de 1977  c = -0.41  d = 0.51  f = -0.29   = 0.28 E0.84 avec E l’allongement   +  = 1.1 A L E 
  • 30. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot : instruction technique de 1977 T ans a b Qp pour E=2 Région I 10 5.9 -0.59 1.43 I0.29 C1.20 A0.78 5 5.0 -0.61 1.192 I0.30 C1.21 A0.78 2 3.7 -0.62 0.834 I0.31 C1.22 A0.77 1 3.1 -0.64 0.682 I0.32 C1.23 A0.77 Région II 10 6.7 -0.44 1.601 I0.27 C1.19 A0.80 5 5.5 -0.51 1.290 I0.28 C1.20 A0.79 2 4.6 -0.62 1.087 I0.31 C1.22 A0.77 1 3.5 -0.62 0.780 I0.31 C1.22 A0.77 Région III 10 6.1 -0.44 1.296 I0.21 C1.14 A0.83 5 5.9 -0.51 1.327 I0.24 C1.17 A0.81 2 5.0 -0.54 1.121 I0.20 C1.18 A0.80 1 3.8 -0.53 0.804 I0.26 C1.18 A0.80
  • 31. 7.2- Calcul des débits pluviaux : méthode de Caquot : instruction technique de 1977  E # 2 Qp = m * Qp,E=2 b E m         7.0 2
  • 32. 7.2- Procédure d’utilisation de la méthode de caquot  Positionner en plan les canalisations;  Définir des tronçon de l’ordre de 300m;  Définir par tronçon le point caractéristique 5/9 de l’amont du tronçon;  Délimiter les sous bassins versant;  Définir les assemblages (bassins en série ou en parallèle);  Calculer pour chacun des bassins assemblé Qp.
  • 33. 7.2- Procédure d’utilisation de la méthode de caquot Aeq Ceq Ieq Eeq série Parallèle  jA   j jj A AC 2                 j j j I L L   j j A L  jA   j jj A AC   pj pjj Q QI    j pj A QL max