07-Bassin Versant Routier 1 (Étude de Cas)

ETUDE DE CAS 1 - BASSIN VERSANT ROUTIER L'étude porte sur l'assainissement d'une chaussée caractéristiques géométriques sont les suivantes : 1.00

7.00

2,5 %

autoroutière

2.50

dont

les

0.75

4% 8%

- 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). 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

Talus 1/1

Profondeur = 0,50 m

Fond = 0,50 m

Document réalisé par KERLOC’H Bruno

Assainissement routier étude de cas

1

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 Largeur = 1.50 m Flèche = 0,15 m

avec Pm = 1,54 Sm = 0,151 Rh = 0,0982 K =?

Fossé Largeur = 1,50 m avec Pm = ? Sm = ? Profondeur = 0,50 m Rh = ? K = 30

Talus 1/1

Fond = 0,50 m 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.



2



3

CUNETTE ENGAZONNEE K PENTE HAUTEUR LARGEUR Rayon Angle DEBIT

HAUTEUR

ANGLE

D'EAU

: : : : : :

12,13 0,0300 0,15 1,50 1,950 2,7468 PERIMETRE MOUILLE

en en en en en

m.p.m m m m radian

SECTION

RAYON

VITESSE

MOUILLEE HYDRAULIQUE

l/s

m

radian

m

m

0,04

0,005

3,0700

0,27934

0,20

0,010

3,0403

0,39514

2

m

m/s

0,00093

0,00333

0,047

0,00263

0,00666

0,074

0,47

0,015

3,0175

0,48405

0,00483

0,00998

0,097

0,88

0,020

2,9982

0,55905

0,00744

0,01330

0,118

1,42

0,025

2,9813

0,62517

0,01039

0,01662

0,137

2,11

0,030

2,9660

0,68499

0,01365

0,01993

0,154

2,94

0,035

2,9518

0,74003

0,01719

0,02324

0,171

3,93

0,040

2,9387

0,79129

0,02100

0,02654

0,187

5,06

0,045

2,9263

0,83947

0,02505

0,02984

0,202

6,36

0,050

2,9147

0,88507

0,02933

0,03313

0,217

7,81

0,055

2,9035

0,92847

0,03382

0,03642

0,231

9,42

0,060

2,8929

0,96997

0,03852

0,03971

0,245

11,20

0,065

2,8827

1,00979

0,04342

0,04300

0,258

13,14

0,070

2,8728

1,04814

0,04850

0,04628

0,271

15,24

0,075

2,8633

1,08516

0,05377

0,04955

0,283

17,51

0,080

2,8542

1,12099

0,05921

0,05282

0,296

19,96

0,085

2,8452

1,15575

0,06482

0,05609

0,308

22,57

0,090

2,8366

1,18951

0,07060

0,05935

0,320

25,36

0,095

2,8282

1,22237

0,07653

0,06261

0,331

28,31

0,100

2,8200

1,25440

0,08262

0,06587

0,343

31,44

0,105

2,8119

1,28566

0,08886

0,06912

0,354

34,75

0,110

2,8041

1,31620

0,09525

0,07237

0,365

38,23

0,115

2,7964

1,34607

0,10177

0,07561

0,376

41,89

0,120

2,7889

1,37533

0,10844

0,07885

0,386

45,73

0,125

2,7816

1,40399

0,11524

0,08208

0,397

49,75

0,130

2,7744

1,43211

0,12218

0,08531

0,407

53,94

0,135

2,7673

1,45971

0,12924

0,08854

0,417

58,32

0,140

2,7604

1,48682

0,13644

0,09176

0,427

62,88 67,61

0,145 0,150

2,7535

1,51347 1,53969

0,14375 0,15119

0,09498 0,09820

0,437 0,447

2,7468



4

CANALISATION Diamètre :

400

K:

80,00

PENTE :

0,0300

en mm en m,p,m

DEBIT

HAUTEUR D'EAU

ANGLE

PERIMETRE MOUILLE

SECTION MOUILLEE

l/s

m

radian

m

m

0,41 1,80 4,27 7,83 12,49 18,24 25,03 32,85 41,65 51,39 62,01 73,46 85,69 98,64 112,24 126,42 141,12 156,26 171,77 187,57 203,58 219,72 235,90 252,03 268,02 283,76 299,15 314,08 328,43 342,08 354,88 366,69 377,31 386,56 394,17 399,82 403,05 403,09 398,30 375,14

0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 0,120 0,130 0,140 0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,210 0,220 0,230 0,240 0,250 0,260 0,270 0,280 0,290 0,300 0,310 0,320 0,330 0,340 0,350 0,360 0,370 0,380 0,390 0,400

2,8240

0,12702 0,18041 0,22192 0,25740 0,28909 0,31816 0,34528 0,37092 0,39537 0,41888 0,44161 0,46371 0,48529 0,50644 0,52725 0,54778 0,56809 0,58825 0,60831 0,62832 0,64833 0,66839 0,68855 0,70886 0,72939 0,75020 0,77135 0,79293 0,81502 0,83776 0,86126 0,88572 0,91135 0,93848 0,96754 0,99924 1,03471 1,07623 1,12961 1,25664

0,00084 0,00235 0,00428 0,00654 0,00907 0,01182 0,01477 0,01789 0,02116 0,02457 0,02809 0,03171 0,03541 0,03920 0,04304 0,04694 0,05088 0,05485 0,05883 0,06283 0,06683 0,07082 0,07479 0,07872 0,08262 0,08647 0,09025 0,09396 0,09758 0,10110 0,10450 0,10777 0,11089 0,11384 0,11660 0,11912 0,12138 0,12331 0,12483 0,12566

2,6906 2,5868 2,4981 2,4189 2,3462 2,2784 2,2143 2,1532 2,0944 2,0376 1,9823 1,9284 1,8755 1,8235 1,7722 1,7214 1,6710 1,6208 1,5708 1,5208 1,4706 1,4202 1,3694 1,3181 1,2661 1,2132 1,1593 1,1040 1,0472 0,9884 0,9273 0,8632 0,7954 0,7227 0,6435 0,5548 0,4510 0,3176 0,0000


2

RAYON HYDRAULIQUE

VITESSE

m

m/s

0,00659 0,01302 0,01929 0,02541 0,03136 0,03715 0,04278 0,04824 0,05353 0,05865 0,06360 0,06838 0,07298 0,07740 0,08164 0,08569 0,08956 0,09323 0,09672 0,10000 0,10308 0,10595 0,10862 0,11106 0,11327 0,11526 0,11700 0,11849 0,11972 0,12067 0,12133 0,12168 0,12168 0,12131 0,12051 0,11921 0,11731 0,11458 0,11050 0,10000

0,487 0,767 0,997 1,198 1,378 1,543 1,695 1,836 1,968 2,092 2,208 2,317 2,420 2,517 2,608 2,693 2,774 2,849 2,920 2,985 3,046 3,103 3,154 3,201 3,244 3,282 3,315 3,343 3,366 3,384 3,396 3,402 3,402 3,396 3,381 3,356 3,321 3,269 3,191 2,985


5

CANALISATION Diamètre :

300

K:

80,00

PENTE :

0,0300

en mm en m,p,m

DEBIT

HAUTEUR D'EAU

ANGLE

PERIMETRE MOUILLE

SECTION MOUILLEE

l/s

m

radian

m

m

0,35 1,54 3,64 6,63 10,52 15,25 20,80 27,10 34,11 41,76 49,98 58,70 67,85 77,34 87,10 97,02 107,03 117,03 126,90 136,54 145,84 154,66 162,85 170,27 176,71 181,94 185,65 187,35 186,03 174,19

0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 0,120 0,130 0,140 0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,210 0,220 0,230 0,240 0,250 0,260 0,270 0,280 0,290 0,300

2,7744

0,11016 0,15669 0,19305 0,22428 0,25232 0,27819 0,30248 0,32558 0,34778 0,36929 0,39026 0,41083 0,43112 0,45122 0,47124 0,49125 0,51136 0,53165 0,55222 0,57319 0,59469 0,61689 0,64000 0,66429 0,69016 0,71820 0,74943 0,78578 0,83232 0,94248

0,00072 0,00202 0,00368 0,00560 0,00774 0,01006 0,01253 0,01513 0,01784 0,02063 0,02349 0,02640 0,02936 0,03235 0,03534 0,03834 0,04133 0,04428 0,04720 0,05006 0,05285 0,05555 0,05815 0,06062 0,06294 0,06508 0,06701 0,06866 0,06996 0,07069

2,6193 2,4981 2,3940 2,3005 2,2143 2,1333 2,0563 1,9823 1,9106 1,8407 1,7722 1,7045 1,6375 1,5708 1,5041 1,4371 1,3694 1,3009 1,2310 1,1593 1,0853 1,0083 0,9273 0,8411 0,7476 0,6435 0,5223 0,3672 0,0000


RAYON HYDRAULIQUE

VITESSE

m

m/s

0,00656 0,01292 0,01906 0,02498 0,03069 0,03618 0,04144 0,04648 0,05128 0,05585 0,06018 0,06427 0,06810 0,07168 0,07500 0,07805 0,08081 0,08329 0,08547 0,08734 0,08887 0,09005 0,09086 0,09126 0,09120 0,09062 0,08941 0,08738 0,08406 0,07500

0,486 0,763 0,989 1,184 1,358 1,516 1,659 1,791 1,913 2,025 2,128 2,223 2,311 2,391 2,464 2,531 2,590 2,643 2,689 2,728 2,759 2,784 2,800 2,809 2,807 2,796 2,771 2,729 2,659 2,464

2


6

FOSSE TRAPEZOIDAL ENGAZONNE K: PENTE : LARGEUR TOTALE : LARGEUR DU FOND : HAUTEUR :

30,00 0,0300 1,50 0,50 0,50

DEBIT

HAUTEUR DE D'EAU

PERIMETRE MOUILLE

SECTION MOUILLEE

l/s

m

m

m

1,20 3,81 7,47 12,06 17,50 23,75 30,77 38,53 47,03 56,25 66,20 76,85 88,22 100,31 113,11 126,63 140,87 155,84 171,55 187,99 205,18 223,12 241,82 261,29 281,53 302,55 324,35 346,95 370,36 394,57 419,61 445,47 472,17 499,70 528,10 557,35 587,46 618,46 650,33 683,10 716,77 751,34 786,84 823,25 860,60 898,89 938,13 978,33 1 019,49 1 061,63

0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 0,120 0,130 0,140 0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,210 0,220 0,230 0,240 0,250 0,260 0,270 0,280 0,290 0,300 0,310 0,320 0,330 0,340 0,350 0,360 0,370 0,380 0,390 0,400 0,410 0,420 0,430 0,440 0,450 0,460 0,470 0,480 0,490 0,500

0,52828 0,55657 0,58485 0,61314 0,64142 0,66971 0,69799 0,72627 0,75456 0,78284 0,81113 0,83941 0,86770 0,89598 0,92426 0,95255 0,98083 1,00912 1,03740 1,06569 1,09397 1,12225 1,15054 1,17882 1,20711 1,23539 1,26368 1,29196 1,32024 1,34853 1,37681 1,40510 1,43338 1,46167 1,48995 1,51823 1,54652 1,57480 1,60309 1,63137 1,65966 1,68794 1,71622 1,74451 1,77279 1,80108 1,82936 1,85765 1,88593 1,91421

0,00510 0,01040 0,01590 0,02160 0,02750 0,03360 0,03990 0,04640 0,05310 0,06000 0,06710 0,07440 0,08190 0,08960 0,09750 0,10560 0,11390 0,12240 0,13110 0,14000 0,14910 0,15840 0,16790 0,17760 0,18750 0,19760 0,20790 0,21840 0,22910 0,24000 0,25110 0,26240 0,27390 0,28560 0,29750 0,30960 0,32190 0,33440 0,34710 0,36000 0,37310 0,38640 0,39990 0,41360 0,42750 0,44160 0,45590 0,47040 0,48510 0,50000


en m.p.m en m en m en m RAYON HYDRAULIQUE

2

VITESSE

m

m/s

0,00965 0,01869 0,02719 0,03523 0,04287 0,05017 0,05716 0,06389 0,07037 0,07664 0,08272 0,08863 0,09439 0,10000 0,10549 0,11086 0,11613 0,12129 0,12637 0,13137 0,13629 0,14114 0,14593 0,15066 0,15533 0,15995 0,16452 0,16905 0,17353 0,17797 0,18238 0,18675 0,19109 0,19539 0,19967 0,20392 0,20815 0,21234 0,21652 0,22067 0,22481 0,22892 0,23301 0,23709 0,24115 0,24519 0,24921 0,25322 0,25722 0,26120

0,236 0,366 0,470 0,558 0,637 0,707 0,771 0,830 0,886 0,938 0,987 1,033 1,077 1,119 1,160 1,199 1,237 1,273 1,309 1,343 1,376 1,409 1,440 1,471 1,501 1,531 1,560 1,589 1,617 1,644 1,671 1,698 1,724 1,750 1,775 1,800 1,825 1,849 1,874 1,897 1,921 1,944 1,968 1,990 2,013 2,036 2,058 2,080 2,102 2,123


7

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.

138.80 NGF

2m

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. 135.20 NGF

3m

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 Document réalisé par KERLOC’H Bruno


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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.

182.80 NGF

PROFIL CHAUSSEE PRO FIL TN

179.80 NGF

179.60 NGF

178.05 NGF 3.80m

Profil en travers du ruisseau au droit du franchissement Document réalisé par KERLOC’H Bruno


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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

-

Pente moyenne :

∆H L

2,53 km² 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 :

-

Zones urbanisées :

SB SU

0,71 km² 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 : SA 0,98 km² -

SA

Zones de culture :

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 :

Couverture végétale

Morphologie

Terrain sable grossier

Terrain limoneux

Terrain argileux

Bois

presque plat ondulé montagneux

p<5 5 ≤ p < 10 10 ≤ p < 30

0,10 0,25 0,30

0,30 0,35 0,50

0,40 0,50 0,60

Pâturage


p<5 5 ≤ p < 10 10 ≤ p < 30

0,10 0,15 0,22

0,30 0,36 0,42

0,40 0,55 0,60

Culture


p<5 5 ≤ p < 10 10 ≤ p < 30

0,30 0,40 0,52

0,50 0,60 0,72

0,60 0,70 0,82

Pente %

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 : 19551997 qui sont représentatives et proches du projet. Elles nous donnent les valeurs des coefficients a et

b utilisées dans la formule de MONTANA minute.

i = a × t − b avec

i = intensité en mm/minute et t = temps en

domaines de validité des coefficients de Montana D1 : 6
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 Document réalisé par KERLOC’H Bruno


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3 - RETABLISSEMENT D'ECOULEMENT NATUREL ETUDE DE CAS HYDRAULIQUE :

DE

DIMENSIONNEMENT

D’UN

OUVRAGE

Suite au calcul du débit d‘apport du bassin versant naturel, on retient un débit de projet Q(100) 3 de 7,40m /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 3 un débit de 11,10m /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.

talus1/1

talus 1/1

= 3,80 m

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.



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07-Bassin Versant Routier 1 (Étude de Cas)

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