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comment dimensonner un caniveau ?

Question posée en: 2010-07-04 19:09:26]

Explication:
il s'agit d'un projet de collecte et d'évacuation des eaux pluviales par un réseau de caniveaux dans un parc de transfert de véhicules. je voudrais surtout savoir les étapes à suivre pour déterminer la section de ces caniveaux.
Réponse:

Avant de déterminer la section des caniveaux devant évacuer les eaux pluviales de la plate forme de transfert il faut calculer les débits à évacuer.

La démarche à suivre est la suivante.

Dès la conception du projet il faut réfléchir à la collecte des eaux pluviales.

-         Savoir dans quelle zone de pluie se situe le projet,

-         Choisir la fréquence des pluies contre lesquelles on veut se prémunir afin qu’il n’y ai pas de dégâts,

-         Définir le plus long cheminement hydraulique des eaux entre le point le plus éloigné de la plate forme et l’extrémité aval du réseau ainsi que la pente moyenne de ce cheminement et la surface totale de la plate forme,

-         Calcul du temps de concentration, temps que met l’eau pour aller du point le plus éloigné à l’exutoire,

-         Calcul du débit à l’exutoire, mais aussi calcul en de nombreux points du réseau afin de limiter le dimensionnement des caniveaux,

-         Détermination de la section des caniveaux.

 

Le dimensionnement d’un caniveau de chaussée est fonction du débit à écouler qui dépend de la pluviométrie de la région, de la fréquence d’insuffisance du réseau que l’on se fixe, des caractéristiques du bassin d’apport (surface, longueur du plus long cheminement hydraulique, pente de ce dernier et coefficient d’apport).

Le débit est calculé  par la formule rationnelle

Q = C*I/60*A

Q = débit en m3/s

C = coefficient d’apport, pour une aire revêtue, C= 0.95

A = surface du basin d’apport ou basin versant en m²

I = intensité pluviométrique en mm par minute qui est fonction :

- de la région pluviométrique (voir carte ci-dessous qui est une annexe de l’instruction technique relative à l’assainissement de juin 1977, la carte jointe provient du logiciel COVADIS trouvée sur internet)

- de la courbe intensité, durée, fréquence (dite IDF) que l’on établit à partir des coefficients de Montana (voir tableau ci-dessous issu  de l’instruction technique de 1977) et du temps de concentration (tc)

i(tcF) = a(F)*tcb

I = intensité pluviométrique en mm/minute

Tc = temps de concentration en minute

a et b sont les coefficients de Montana

 

Période de retour

Paramètres

 

T = 1/F

a(F)

b(F)

Région 1

  

10 ans

5,9

-0,59

5 ans

5,0

-0,61

2 ans

3,7

-0,62

1 an

3,1

-0,64

Région 2

  

10 ans

6,7

-0,55

5 ans

5,5

-0,57

2 ans

4,6

-0,62

1 an

3,5

-0,62

Région 3

  

10 ans

6,1

-0,44

5 ans

5,9

-0,51

2 ans

5,0

-0,54

1 an

3,8

-0,53

 

Les formules de Montana sont limitées à une durée de 2 heures.

On peut aussi consulter les services de la météo qui ont peut être réalisé des courbes IDF propres à certaines stations et plus à jour que celles des formules de Montana.

Temps de concentrationIl est calculé par la formule de Kirpich  tc =  0,01947*L 0,77*P -.0,385

L = longueur du cheminement hydraulique le plus long en m. On retiendra la longueur du caniveau.

P= pente du caniveau en m/m. La pente pondérée est = (1*i1+l2*i2)/L1+L2

Cette formule est applicable aux petits bassins urbanisés d’une surface maxi  voisine de 2 km².

Maintenant vous avez tous les éléments pour calculer un débit.

 Débit d’un caniveau, c’est la formule de Manning-StricklerQ = S*Rh 2/3*C*I 0.5Q = débit en m3/s

S = surface en m²

Rh = rayon hydraulique = surface mouillée/périmètre mouillé

C = coefficient de rugosité, pour un caniveau béton on retiendra 70

I = pente du caniveau en m/m

 

En tête de bassin, il n’est peut être pas nécessaire de mettre des caniveaux, une forme en V peut se révéler suffisante. Pour le dimensionnement des caniveaux, voyer les fabriquants, ils ont des abaques qui donnent les sections à mettre en place en fonction du débit et de la pente du caniveau.

 

D’autre part il sera nécessaire de consulter le service urbanisme qui peut vous imposer la mise en place d’un déshuileur débourbeur et limiter le débit à rejeter soit dans les égouts soit dans un cours d’eau.. Ces équipements peuvent être confondus et à l’air libre.

Le principe de la limitation du débit est le suivant. Pour une pluie de fréquence décennale (1/10) , on ne doit pas rejeter au milieu récepteur ou à l’égout un débit supérieur à celui de la zone avant qu’elle soit revêtue.

 

Le volume du bassin  limitant le débit se résume à la résolution de l’équation suivante

 

a(F)*tb*S*0,95-Q(t)

Dans cette équation t est la variable et Q et S sont le débit maximal que vous êtes autorisé à rejeter au milieu ou aux égouts.et la surface de la zone revêtue.

On dérive cette équation en t et on introduit la valeur trouvée dans l’équation ci-dessus ce qui donne le volume du bassin. Faire très attention aux unités employées.

La détermination du volume du bassin s’effectue également graphiquement, c’est plus simple. Vous pouvez aussi vous procurer l’instruction technique relative à l’assainissement urbain de 1977 dans laquelle des abaques permettent le dimensionnement de tel bassin. Personnellement je n’ai pas trouvé ces abaques sur internet, voyez auprès des services techniques de votre ville ou auprès des services de la préfecture.

Je vous propose une manière extrêmement simple de calculer le volume du bassin d’écrêtement des débits.

Hypothèses retenues : zone de pluie 2, pluie de fréquence décennale soit 1/10 d’où a = 6.7 et b = -0.55, surface de la plate forme 10000 m², coefficient de ruissellement 0.95, débit de fuite qui est le débit produit par la plate forme avant imperméabilisation, au pif je retiens 12 m3/mn soit 0,200 l/s

Détail des opérations

-         calcul l’intensité en mm/mn pour des pluies de 1, 2, 3 et ainsi de suite jusqu’à 75 mn,

-         calcul du volume d’eau apporté = intensité*surface* coefficient. Lorsque le débit entrant sera égal au débit de fuite, le bassin cessera de se remplir et nous aurons le temps qu’il aura mis pour se remplir, dans l’exemple 21 mn,

-         calcul des cumuls des débits entrants, pour 21 mn : 455 m3

-         calcul des débits sortants, pour 21 mn : 252 m3

-         Le volume du bassin d’écrêtement des débits sera donc de 203 m3

-         A 74 mn on constate que les volumes entrants et sortants sont égaux, on en déduit que le bassin est vide.

Tableau des calculs

T

Intensité mm/mnQ en m3/mnV en m3Q de fuite m3/mn 
 a*T-bI*s*c   
16,7063,6563,6512

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