28 novembre 2006ENGEESLA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT
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« LA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT »
Principes, méthodes et outils pour une meilleure intégration dans le cycle de l’eau
Maîtrise d’ouvrage : Direction de l’eau (MEDD)Juin 2003
L’ingénierie de l’assainissement
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Les ouvrages spéciaux
Un système d’assainissement est un assemblage complexe d’ouvrages qui assure :
la collectele transportsle traitement
Ce système est composé : D’ouvrages principaux (en général les canalisations et leur chambre d’accès)D’ouvrages dit « spéciaux » ou « annexes »
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Les ouvrages spéciaux
Éléments importants du fonctionnement global Sur le plan quantitatifSur le plan qualitatif
Fonctions bien précises Régulation, rétention (bassin de retenue, déversoirs,…)Fonctionnement hydraulique (siphons, station de pompage,..)Protection du milieu (déversoirs, bassin de pollution,…)
Calcul hydraulique et conception adaptées
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Les ouvrages spéciaux
Quatre classes
Ouvrages de régulation de flux
Ouvrages de dérivation
Ouvrages liés à la topographie
Ouvrages de dépollution
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Ouvrages de régulation des flux
Rôle
Protection contre le risque inondation (bassins de retenue)
Stockage et régulation (bassin d’orage)
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin de retenue
FONCTION INITIALE : protection contre les inondations
AUTRES USAGES :– maîtrise du ruissellement pluvial– réserve écologique– activités de loisirs– …….
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin de retenuePRINCIPE DE DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE
Choix du risque hydrologique
Détermination du débit de fuite
Détermination des surfaces drainées
Évaluation du volume à stocker
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin de retenueMETHODE DE DIMENSIONNEMENT
– Méthode des volumesà utiliser uniquement en l ’absence de données pluviométriques locales.
– Méthode des pluies
nécessite des données pluviométriques locales.
– Méthode des débitsà l ’aide d ’une modélisation.
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin de retenuePRINCIPE DE MODELISATION
Définition des courbes de fonctionnement de l’ouvrage
Lois de vidange : Q sortant = f(hauteur d’eau) - loi d’orifice par exemple
Q déversé = f(hauteur d’eau) - loi déversoir par exemple
Loi de stockageV stocké = f(hauteur d’eau) – fonction de la géométrie de l’ouvrage
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin d’orage
RESEAU UNITAIRE
FONCTION : protection du milieu naturel
PRINCIPE : stocker la pluie de « référence » et la diriger vers un traitement
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin d’orage
CLASSIFICATIONSelon mode d’alimentation
Connexion directeConnexion latéral
Selon mode rejet au milieu naturelBassin piègeBassin de transit
Connexion latéral
Connexion direct
D.O.
D.O. 1
D.O. 2
Qav
Qav
Qref
Qref
Qvid
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin d’orage
CONDITIONS D ’EXPLOITATION
Bassins parfaitement accessibles (voirie, tampons d ’accès, etc.).
Prévoir l ’entretien.
Point d ’eau ou utilisations des eaux transitant dans l ’ouvrage.
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Ouvrages de régulation des flux
Bassin d’orage
PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT
Méthode de l’ATV (Abwassertechnishe Vereinigung)
V = Vr * C * S * αT • V : volume du bassin d ’orage (m3)• Vr : volume relatif du bassin (en m3 / ha red.) abaque• C : coefficient de ruissellement moyen• S : surface en ha de la zone d ’apport• αT : facteur sans dimension, lié au temps de concentration T
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Ouvrages de régulation des flux
EQUIPEMENT DE REGULATION
Préconiser des ouvrages simples et rustiques Ouvrages de fond
Orifice calibré si variation Qfuite=f(h) acceptéeVanne opercule a flotteur pour Q fuite constantRégulateur Vortex
Ouvrages de surfaceLame déversanteEcrêmeur de surface
Ouvrages en implantation sèche (Vortex)
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Ouvrages de régulation des flux
PRINCIPE DE MODELISATIONLoi Q=f(∆h) - Décrite pour modèles simplifiésLoi perte de charge intégrée pour modèles complets
2gm)V(VYY
2av0
avam−
=−
Yam YYavavV0 Vav
23sam )Y -(Y 2gL
32Q µ=
YamYYavav
YYss
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Ouvrages de régulation des flux
EQUIPEMENT DE REGULATIONPRINCIPE DE MODELISATION
Seuil déversant
Loi Q=f(∆h) - Décrite pour modèles simplifiés de transfert de fluxLoi perte de charge intégrée pour modèles hydrauliques
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OUVRAGE
Ouvrages de dérivation
Rôle
Partage des flots
Q=Q1+Q2Q1
Q2
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Ouvrages de dérivation
Dérivation hydraulique
Délestage hydraulique pour éviter la surcharge de collecteur
Intégrée à l’arborescence du réseau
Ouvrage pas toujours hydrauliquement étudié
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Ouvrages de dérivation
Dérivation hydraulique
Multiples possibilités de partitions des flots
« Trou dans le mur »
Chambre avec départs multiples de canalisation
Chambre avec seuil déversant
Systèmes réglables
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageDélestage hydraulique pour éviter la surcharge de collecteurDéversement vers milieu récepteur des pointes d’orageComposition STEP
un collecteur de départ
un collecteur d ’arrivée
un canal de décharge
un canal de décharge
un ouvrage un ouvrage de dérivationde dérivation
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’oragePositionnement
Existence d ’émissaire DébitPollution
Étude économiqueouvrage ou collecteur + important
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageContraintes de construction
Sous-sol encombréÉvolution urbanistiqueNature des terrains et proximité des cours d ’eau
Contraintes liées à l’effluentsMatières organiques --> odeursflottants, huiles , graisse -->pollutioncorps étrangers --> obstructionmatières en suspension --> colmatage
Contraintes d’exploitationAccessibilité des ouvragesfonctionnement quantitatif et qualitatif
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageSolutions diverses
Ouvrages à seuil déversantOuverture de radierSiphonSystème avec régulation par vanne
Ouvrages préfabriqués
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orage
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageFonctionnement seuil déversant
Crête haute (crête > génératrice supérieure aval)
temps sectemps sec
pluie référencepluie référence
pluie oragepluie orage
Canalisation amont
Canalisation aval étranglée
Déversoir
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageFonctionnement seuil bas
Crête basse (crête > génératrice supérieure aval)
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Ouvrages de dérivation
Déversoir d’orageFonctionnement ouverture de radier
Débit conservé vers traitement
Débit déversé
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Ouvrages de dérivation
PRINCIPE DE MODELISATIONDéversoir à seuil
Loi Q sortant=f(Q entrant) - Décrite pour modèles simplifiés de transfert de fluxFormule type seuil pour modèles hydrauliques
Seuil unique si déversoir crête haute ou déversoir crête basse faible longueur (utilisable si la ligne d’eau sur la crête peut être supposée horizontale)Discrétisation de l’ouvrage en n seuils
Une bonne démarche : Utilisation du modèle ENGEES (J. VASQUEZ) ou autre utilitaire pour déterminer la courbe de fonctionnement
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Ouvrages liés à la topographie
Rôle
Franchissement de singularités topographiques
ChuteSiphonStation de pompage
Ni vEn : Ni veau d’arri vée
Ni veau de dé marrage
Ni veau d’arrêt
Tranche de po mpage
Gar de à l’égout 0. 10 à 0. 20 m
1 m maxi.
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Ouvrages liés à la topographie
PRINCIPE DE MODELISATIONModèles « transfert de flux »
Pas d’incidence pour les chutes et siphonsStation de pompage assimilé à un bassin de rétention avec traitement algorithmique différent des lois de vidange
Modèles « hydrauliques »Siphons : intégration de lois de perte de charge
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Ouvrages de dépollution
Rôle
Protection des équipements du réseau ou du milieu récepteurChambre de dessablement , décanteur, déshuileurDégrilleur
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Ouvrages de dépollution
PRINCIPE DE MODELISATION
Pas d’incidence sur les transferts de flux Qsortant(Dt)= Qentrant (Dt)
Pour les modèles hydrauliques Représentation par pertes de charges singulières
2kVh =∆