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Etude technique des infrastructures nécessaires à la réutilisation des eaux d’exhaure d’un parking enterré

Projet de Fin d’Etudes – INSA de Strasbourg

Etudiant : Loïc Muñoz, élève-ingénieur GC5 Tuteur entreprise : Laurent Maunier, Directeur de projets Artelia Tuteur école : Abdelali Terfous, Maître de conférences Génie Civil à l’INSA de Strasbourg


Loïc Muñoz – GC5 * voir index page 77 Page 1

Sommaire

Table des illustrations .............................................................................................................................. 4

Remerciements ....................................................................................................................................... 6

Introduction ............................................................................................................................................. 7

Problématique et objectifs du PFE .......................................................................................................... 8

1. Présentation d’Artelia .................................................................................................................... 9

1.1. Généralités .............................................................................................................................. 9

1.2. Organisation ............................................................................................................................ 9

1.3. Quelques chiffres (au 31 décembre 2012) .............................................................................. 9

1.4. L’agence de Lyon – Secteur Ville et Transport ...................................................................... 11

2. Présentation générale du projet Lyon Confluence ...................................................................... 12

2.1. Généralités ............................................................................................................................ 12

2.2. Histoire de la Confluence ...................................................................................................... 13

2.3. Le projet ................................................................................................................................ 15

2.4. Chiffres clés et organisation .................................................................................................. 18

3. Réutilisation des eaux d’exhaure d’un parking enterré .............................................................. 21

3.1. Présentation du projet .......................................................................................................... 21

3.2. Rappel de l’objectif du PFE .................................................................................................... 21

3.3. Démarrage du projet ............................................................................................................. 21

3.4. Parking enterré et objectifs de rabattement ........................................................................ 25

3.5. Principe de récupération des eaux d’exhaure ....................................................................... 27

3.6. Calcul du débit d’exhaure ...................................................................................................... 29

3.6.1. Détermination de la perméabilité du substratum ........................................................ 29

3.6.2. Détermination du débit d’exhaure ................................................................................ 29

4. Les différents usages des eaux d’exhaure ................................................................................... 31

4.1. Lavage des voiries : borne de puisage ................................................................................... 31

4.1.1. Principe .......................................................................................................................... 31

4.1.2. Fonctionnement ............................................................................................................ 31

4.1.3. Besoin en eau ................................................................................................................ 32

4.2. Fontainerie : table d’eau ....................................................................................................... 32



4.2.1. Principe .......................................................................................................................... 32

4.2.2. Fonctionnement ............................................................................................................ 33

4.2.3. Besoin en eau ................................................................................................................ 33

4.3. Jeux d’eau au sol : lignes d’eau ............................................................................................. 34

4.3.1. Principe .......................................................................................................................... 34

4.3.2. Fonctionnement et besoin en eau ................................................................................ 34

4.4. Jeux d’eau au sol : cupules .................................................................................................... 35

4.4.1. Principe .......................................................................................................................... 35

4.4.2. Fonctionnement et besoin en eau ................................................................................ 35

4.5. Irrigation des arbres : lignes d’eau et cupules ...................................................................... 36

4.5.1. Principe .......................................................................................................................... 36

4.5.2. Fonctionnement de l’irrigation par les lignes d’eau ...................................................... 36

4.5.3. Fonctionnement de l’irrigation par les cupules............................................................. 37

4.5.4. Besoin en eau ................................................................................................................ 38

4.6. Récapitulatif des besoins en eaux (en volume) ..................................................................... 38

4.7. Réglementation sanitaire ...................................................................................................... 39

5. Dimensionnement du réseau d’exhaure ..................................................................................... 39

5.1. Choix du type de canalisations .............................................................................................. 39

5.2. Calcul des pertes de charge ................................................................................................... 40

5.2.1. Pertes de charge linéaires ΔhL ....................................................................................... 40

5.2.2. Pertes de charge singulières ΔhS ................................................................................... 41

5.2.3. Pertes de charge totales ΔH .......................................................................................... 47

5.3. Détermination de la Hauteur Manométrique Totale ............................................................ 47

5.3.1. Pour le château d’eau .................................................................................................... 47

5.3.2. Pour la bâche enterrée .................................................................................................. 48

6. Dimensionnement du réservoir enterré ...................................................................................... 50

6.1. Volume .................................................................................................................................. 50

6.2. Implantation du réservoir...................................................................................................... 50

6.3. Dispositions générales ........................................................................................................... 52

6.3.1. Stabilité de l’ouvrage vis-à-vis de la nappe phréatique ................................................ 52

6.3.2. Généralités et Génie Civil .............................................................................................. 54

6.3.3. Accès .............................................................................................................................. 55

6.3.4. Equipements .................................................................................................................. 56

7. Dimensionnement du réservoir aérien ........................................................................................ 62



7.1. Volume .................................................................................................................................. 62

7.2. Implantation du réservoir...................................................................................................... 62

7.3. Dispositions générales ........................................................................................................... 63

7.3.1. Généralités et Génie Civil .............................................................................................. 63

7.3.2. Accès .............................................................................................................................. 63

7.3.3. Equipements .................................................................................................................. 64

8. Automatisme ................................................................................................................................ 66

8.1. Bâche enterrée ...................................................................................................................... 66

8.1.1. Equipements électriques ............................................................................................... 66

8.1.2. Les 2 parcours principaux .............................................................................................. 68

8.1.3. Fonctionnement ............................................................................................................ 69

8.2. Château d’eau ....................................................................................................................... 70

9. Description sommaire des travaux .............................................................................................. 72

9.1. Tranchée type ........................................................................................................................ 72

9.2. Bâche enterrée ...................................................................................................................... 72

9.3. Château d’eau ....................................................................................................................... 73

10. Comparaison des 2 solutions.................................................................................................... 73

10.1. Détails estimatifs ............................................................................................................... 73

10.2. Tableau comparatif ........................................................................................................... 73

Conclusion ............................................................................................................................................. 75

Index ...................................................................................................................................................... 77

Tables des annexes ................................................................................................................................ 79

Bibliographie – Webographie ................................................................................................................ 81



Table des illustrations

Figures FIGURE 1 : CHIFFRES D’AFFAIRES DE 2010 A 2012 ............................................................................................................ 9

FIGURE 2 : EFFECTIFS D’ARTELIA (FIN 2012) ................................................................................................................... 10

FIGURE 3 : REPARTITION DU CHIFFRE D’AFFAIRES INTERNATIONAL........................................................................................ 10

FIGURE 4 : AGENCE ARTELIA DE LYON ............................................................................................................................ 11

FIGURES 5 : MISE EN EVIDENCE DE LA CONFLUENCE DES 2 COURS D’EAU ............................................................................... 12

FIGURE 6 : LOCALISATION DE L’HYPERCENTRE PAR RAPPORT A CONFLUENCE (ROUGE) ............................................................. 12

FIGURE 7 : LES DIFFERENTS QUARTIERS ........................................................................................................................... 13

FIGURE 8 : VUE DE LA CONFLUENCE VERS LE SUD, EN 1844 ................................................................................................ 14

FIGURE 9 : PHOTO AERIENNE DE CONFLUENCE PENDANT LES TRAVAUX DE LA ZAC 1 ET AVANT CEUX DE LA ZAC 2 ........................ 15

FIGURE 10 : VUE DES DIFFERENTES ARCHITECTURES ET DE LA DARSE DANS LA ZAC 1 ............................................................... 16

FIGURE 11 : PHOTO DE SYNTHESE DU PROJET DU « CHAMPS » ........................................................................................... 16

FIGURE 12 : VUE AERIENNE DU PROJET DE LYON CONFLUENCE ........................................................................................... 18

FIGURE 13 : PHOTO AERIENNE DE CONFLUENCE AVEC LA ZAC 1 EN COURS DE FINITION ET LA ZAC 2 EN PHASE D’ETUDE (EN ROUGE) 20

FIGURE 14 : CONTEXTE GEOLOGIQUE LYONNAIS ............................................................................................................... 22

FIGURE 15 : EXEMPLE DE DESEQUILIBRE DU RADIER EN PHASE DEFINITIVE .............................................................................. 22

FIGURES 16 : SOLUTION AVEC LESTAGE (A GAUCHE) OU AVEC TIRANTS (A DROITE) .................................................................. 23

FIGURE 17 : SOLUTION AVEC RADIER DRAINANT ET PUITS DE REINJECTION ............................................................................. 23

FIGURE 18 : BASSIN SUR LA BERGE GAUCHE DU RHONE ..................................................................................................... 24

FIGURE 19 : BASSIN ALIMENTE PAR LES EAUX D’EXHAURE DU PARKING FOSSE AUX OURS ......................................................... 25

FIGURE 20 : COUPE DU PARKING A1 AVEC LES NIVEAUX NGF PREVUS ET COUPE GEOLOGIQUE .................................................. 26

FIGURE 21 : SCHEMA DE PRINCIPE D’UN PUITS DE REINJECTION ........................................................................................... 27

FIGURE 22 : LOCALISATION DES PUITS DE REINJECTIONS ..................................................................................................... 28

FIGURE 23 : BALAYEUSE DU GRAND LYON ...................................................................................................................... 31

FIGURE 24 : BORNE DE PUISAGE MONECA DE BAYARD ...................................................................................................... 31

FIGURE 25 : EXEMPLE DE TABLE D’EAU ........................................................................................................................... 32

FIGURES 26 : FONCTIONNEMENT DE LA TABLE D’EAU ........................................................................................................ 33

FIGURE 27 : LIGNE D’EAU ............................................................................................................................................ 34

FIGURE 28 : VUE EN COUPE D’UNE CUPULE EN USAGE COURANT ......................................................................................... 35

FIGURE 29 : VUE EN PLAN DES LIGNES D’EAU (SCHEMA DE PRINCIPE) ................................................................................... 36

FIGURE 30 : SCHEMA 3D DU FONCTIONNEMENT D’UNE LIGNE D’EAU ................................................................................... 37

FIGURE 31 : VUE 3D DU FONCTIONNEMENT D’UNE CUPULE ............................................................................................... 37

FIGURE 32 : VUE 3D D’UNE CUPULE DANS SON ENVIRONNEMENT ....................................................................................... 37

FIGURE 33 : VUE EN COUPE DU FONCTIONNEMENT D’UNE CUPULE QUI DEBORDE ................................................................... 38

FIGURE 34 : GRAPHE DES BESOINS JOURNALIERS EN EAUX D’EXHAURE POUR CHAQUE EQUIPEMENT ........................................... 38

FIGURE 35 : CANALISATIONS PEHD .............................................................................................................................. 39

FIGURE 36 : PRISE EN COMPTE DU COUDE DANS LA BACHE ENTERREE ................................................................................... 43

FIGURE 37 : PRISE DU COUDE EN SORTIE DE CHATEAU D’EAU .............................................................................................. 43

FIGURE 38 : CALCUL DE LA HAUTEUR DU CHATEAU D’EAU .................................................................................................. 47

FIGURE 39 : HAUTEUR DU CHATEAU D’EAU ..................................................................................................................... 48

FIGURE 40 : CALCUL DE LA HMT DE LA POMPE ................................................................................................................ 48

FIGURE 41 : DIMENSIONS PRINCIPALES DU RESERVOIR ENTERRE .......................................................................................... 50

FIGURE 42 : IMPLANTATION DU RESERVOIR ..................................................................................................................... 51

FIGURE 43 : BORDURE ARASEE POUR L’ACCES DE L’HYDROCUREUSE ..................................................................................... 52

FIGURE 44 : NIVEAU DE NAPPE EN CRUE CENTENNALE ....................................................................................................... 52

FIGURE 45 : NUMEROTATION DES VOILES ET DALLES DE L’OUVRAGE POUR LE CALCUL DE SON POIDS ........................................... 53



FIGURE 46 : RESERVOIR ET CHAMBRE A VANNES LIES PAR UN CAILLEBOTIS ............................................................................. 55

FIGURE 47 : ACCES A L’OUVRAGE PAR UNE TRAPPE DONNANT SUR LA CHAMBRE A VANNES ....................................................... 55

FIGURE 48 : DIMENSIONS FOURNIES PAR LE CONSTRUCTEUR DE LA POMPE CHOISIE ................................................................. 56

FIGURE 49 : LOCALISATION DES VANNES ET CLAPETS DANS LA CHAMBRE A VANNES ................................................................. 57

FIGURE 50 : LOCALISATION DES VANNES ET ELECTROVANNE DANS LE LOCAL TECHNIQUE ........................................................... 58

FIGURE 51 : EXEMPLE DE TRAPPE D’ACCES ...................................................................................................................... 58

FIGURE 52 : LOCALISATION DES INSTRUMENTATIONS ........................................................................................................ 59

FIGURE 53 : LOCALISATION DE LA POTENCE ..................................................................................................................... 59

FIGURE 54 : LOCALISATION DU BALLON ANTI-BELIER ......................................................................................................... 60

FIGURE 55 : PRINCIPE DU BALLON ANTI-BELIER ................................................................................................................ 60

FIGURE 56 : LOCALISATION DU TROP-PLEIN ..................................................................................................................... 61

FIGURE 57 : TROP-PLEIN SITUE AU-DESSUS DU CAILLEBOTIS ................................................................................................ 61

FIGURE 58 : DIMENSIONS PRINCIPALES DU RESERVOIR AERIEN ............................................................................................ 62

FIGURE 59 : IMPLANTATION DU CHATEAU D’EAU .............................................................................................................. 63

FIGURE 60 : ACCES AU CHATEAU D’EAU PAR PORTE METALLIQUE ET ACCES AU SOUS-SOL PAR TRAPPE ......................................... 64

FIGURE 61 : ECHELLES A CRINOLINE ............................................................................................................................... 65

FIGURE 62 : TROP-PLEIN ET VIDANGE............................................................................................................................. 65

FIGURE 63 : RECUPERATION DES EAUX PLUVIALES DU TOIT DU CHATEAU D’EAU ...................................................................... 66

FIGURE 64 : POSITION DE L’ARMOIRE ELECTRIQUE ............................................................................................................ 66

FIGURE 65 : RESEAU BT ET HTA .................................................................................................................................. 67

FIGURE 66 : TRANSIT DES INFORMATIONS PAR LE RESEAU RMT (RESEAU MUTUALISE TELECOM) .............................................. 68

FIGURE 67 : SITUATION EN CAS DE RESERVOIR PRESQUE VIDE.............................................................................................. 69

FIGURE 68 : SITUATION EN CAS DE RESERVOIR PLEIN ......................................................................................................... 69

FIGURE 69 : LES DIFFERENTS NIVEAUX D’EAU SIGNIFICATIFS DANS LE RESERVOIR AERIEN ........................................................... 71

FIGURE 70 : COUPE D’UNE TRANCHEE TYPE DU RESEAU D’EAUX D’EXHAURE .......................................................................... 72

Tableaux TABLEAU 1 : CHIFFRES ET ACTEURS CLES DU PROJET .......................................................................................................... 18

TABLEAU 2 : AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UN RADIER DRAINANT ET PUITS DE REINJECTION ................................................ 24

TABLEAU 3 : RECAPITULATIF DES DEBITS D’EXHAURE, DE VIDANGE ET DE POMPAGE ................................................................. 30

TABLEAU 4 : RAPPEL DES DIFFERENTS REGIMES D’ECOULEMENTS ......................................................................................... 40

TABLEAU 5 : ABAQUE DONNANT LES COEFFICIENTS PERMETTANT DE CALCULER Ξ .................................................................... 44

TABLEAU 6 : RECAPITULATIF DES PERTES DE CHARGE SINGULIERES ....................................................................................... 46

TABLEAU 7 : RECAPITULATIF DES POIDS DES DIFFERENTS ELEMENTS (VOILES ET DALLES) DE L’OUVRAGE ....................................... 54

TABLEAU 8 : TABLEAU COMPARATIF DES 2 SOLUTIONS ...................................................................................................... 73



Remerciements

Tout d’abord, je tiens à remercier M. Ludovic Jousset, directeur de l’agence Artelia à Lyon, pour m’avoir accueilli au sein de son agence. Je remercie également M. Laurent Maunier, directeur de projets en aménagement et infrastructures, qui a suivi mon travail, pour ses conseils et ses remarques pour améliorer mon projet.

Ensuite je tiens à remercier M. Abdelali Terfous, Maître de conférences à l’INSA de Strasbourg et tuteur, pour ses remarques concernant mon rapport.

J’aimerais remercier M. Julien Weill, Ingénieur hydraulique urbaine, M. Jean-Guillaume Antoine, Ingénieur hydraulique urbaine, Mme Laetitia Simonot, Responsable du pôle hydraulique urbaine, M. Guillaume Ramirez, Chargé d’études en hydraulique urbaine, M. Gilles Aguilar, Dessinateur-projeteur en aménagement urbain et M. Gaël Nevoltris, Technicien en hydraulique urbaine, pour leur bonne humeur et surtout leur aide tout au long du PFE.

Enfin, je remercie tous les autres collègues, pour leur accueil chaleureux et la contribution à la bonne ambiance dans l’agence.



Introduction

Artelia est le maître d’œuvre technique des espaces publics et réseaux de la ZAC* 2 Lyon Confluence située au cœur du centre-ville urbain de Lyon.

Dans le cadre de l’engagement One Planet Living, de WWF*, le quartier a mis en place un PAD (Plan d’Action Durabilité) fixant les principaux objectifs de développement durable du quartier. Le projet de quartier de la Confluence phase 2 souhaite aller encore plus loin dans l’intégration du développement durable dans la conception des espaces publics. Dans ce cadre, Artelia, leadeur dans l’ingénierie et la gestion de l’eau, souhaite travailler finement sur le thème de l’eau à travers le périmètre de la ZAC 2.

L’objectif est la réutilisation des eaux d’exhaure des parkings enterrés de la ZAC 2 Lyon Confluence pour des usages divers sur l’espace public (borne de puisage (lavage des voiries), arrosages des espaces verts, alimentation et mise en scène de jeux d’eau en ville,…)

Les eaux d’exhaure correspondent au rabattement des eaux de la nappe phréatique au droit du parking enterré pour limiter les surpressions de l’eau sur le Génie Civil. Ces eaux sont généralement pompées puis renvoyées à la surface et réinjectées dans la nappe en dehors du cône de rabattement, à proximité du parking. Nous nous proposons de les « dévier » et d’en tirer parti.

Pour cela, ce rapport s’articulera comme suit : Une présentation rapide de l’entreprise Artelia sera dans un premier temps exposée. Puis il sera présenté le projet général de la ZAC 2 Lyon Confluence. Nous continuerons le projet en définissant le principe de récupération des eaux d’exhaure et en définissant les besoins et usages en eau. Suite à cela, nous étudierons le dimensionnement du réseau d’exhaure, de la bâche enterrée et du château d’eau. Nous continuerons en abordant le sujet de l’automatisme du système. Enfin, nous conclurons par la comparaison des deux organes de stockage.



Problématique et objectifs du PFE

Artelia est le maître d’œuvre technique des espaces publics et des réseaux de la ZAC 2 de Confluence (la 1ère partie de la ZAC étant en train de se finir).

Le projet a pour but de créer une ville équilibrée : habitats, bureaux, commerces, loisirs, culture, institutions et équipements publics.

Les immeubles de logements et de bureaux répondront aux exigences du développement durable : ils préserveront l’ensoleillement, le confort de vue, disposeront de toitures et/ou de façades végétalisées, auront recours aux énergies renouvelables. Les principes de la haute qualité environnementale guident aussi la conception de la voirie et des espaces publics. Dans cette mesure, il a été confié à Artelia l’étude de la réutilisation des eaux d’exhaure.

L’enjeu de ce projet est de mettre Lyon au rang des villes « écologiques » à travers un projet urbain dans l’hypercentre d’une grande métropole.

L’objectif de ce PFE est de réaliser les études d’ingénierie liées à la création d’un réseau sous pression de distribution de ces eaux sous espaces publics en concevant des organes et infrastructures de gestion simples et facilement exploitables sous chambres enterrées ou réservoir aérien. Une des parties de ce PFE consistera à comparer la solution d’un réservoir enterré à celle d’un château d’eau en prenant en compte notamment :

- le réservoir (type château d’eau ou bâche enterrée) et son génie civil,

- pompes, débitmètre, et autres équipements hydrauliques et électromécaniques,

instrumentation, automatismes, …

- conception du local technique en interface avec le maître d’œuvre du parking enterré,

- traitements de l’eau avant utilisation dans des fontaines et lignes d’eau…

- organes de coupures du système, à la source et pour chaque usage (bornes, bouches…)

L’étudiant aura la responsabilité de la production des pièces écrites et graphiques de l’installation nécessaires à sa compréhension technique pour les 2 scénarii envisagés à l’heure actuelle (poste enterré ou réservoir aérien).



1. Présentation d’Artelia

1.1. Généralités Artelia est un groupe indépendant d'ingénierie, de management de projet

et de conseil né de l'union de Coteba* et de Sogreah* en mars 2010. Le groupe exerce ses métiers dans 9 domaines : le bâtiment, l’eau, l’énergie, l’environnement, le transport, la ville, l’industrie, le maritime, les multi-sites*.

Artelia intervient aussi bien pour des clients privés (industriels, développeurs, investisseurs,

entreprises, banques et assurances,...) que des clients publics (ministères, collectivités territoriales, établissements publics, ...).

1.2. Organisation

Artelia est organisée en 4 secteurs d’activité : - bâtiment et industrie - eau et environnement - ville et transport - international (réseau des filiales et succursales internationales) : Afrique australe, Asie, Amérique, Maghreb, Proche et Moyen Orient (voir Annexe 1). Le groupe est co-présidé par Alain Bentéjac (ancien président de Coteba) et Jacques Gaillard

(ex PDG de Sogreah). Les directions fonctionnelles et transversales du groupe sont suivies par 5 directeurs généraux adjoints. 4 directeurs généraux pilotent les 4 secteurs. Depuis peu, le poste de Directeur Général (Benoît Clocheret) a été créé entre les 2 présidents et les directeurs généraux. (voir Annexe 2).

1.3. Quelques chiffres (au 31 décembre

2012) Le capital du groupe est entièrement détenu par 450 cadres de l'entreprise et par plus de 1300 salariés via un FCPE* (fonds commun de placement et d’épargne). Le chiffre d’affaires en 2012 est de 347,7 millions d’euros.

Figure 1 : Chiffres d’affaires de 2010 à 2012



Le groupe recense 2943 collaborateurs dont 69% d’ingénieurs et cadres. Les effectifs sont

répartis comme suit :

Figure 2 : Effectifs d’Artelia (fin 2012)

Artelia dispose de 75 implantations dans 35 pays (voir Annexe 1).

Figure 3 : Répartition du chiffre d’affaires international



1.4. L’agence de Lyon – Secteur Ville et Transport

Mon PFE s’effectue au sein d’Artelia Ville & Transport à Lyon. Ce secteur compte 30 collaborateurs et 26 autres appartenant à Quadric* (qu’Artelia a racheté en décembre 2013), et travaille essentiellement avec les maîtres d’ouvrage tels que les collectivités locales (mairie, syndicat, communauté d’agglomération). Le bureau d’études Artelia, en tant que maitre d’œuvre, est chargé de concevoir les solutions techniques (études, avant-projet, projet), d’assister le maitre d’ouvrage dans la consultation des entreprises et de s’assurer de la bonne réalisation des travaux (suivi de chantier).

A Lyon, outre le projet de Lyon Confluence (détaillé dans la suite du rapport), Artelia a développé des concepts innovants de réutilisation des eaux pour le projet d’aménagement de l’avenue Garibaldi.

Le département Ville et Transport de Lyon se décompose en 2 pôles :

pôle hydraulique (réseaux d'eaux usées, d'eau potable, réservoirs, station d'épuration) pôle aménagement urbain (arrêt de bus, giratoire, place, espace public, piste cyclable)

(voir Annexe 3)

Figure 4 : Agence Artelia de Lyon



2. Présentation générale du projet Lyon Confluence

2.1. Généralités Le projet de Lyon Confluence se situe au sud de la presqu’île lyonnaise, à la confluence du

Rhône et de la Saône.

Ce territoire, longtemps consacré à l’industrie et aux transports, est engagé dans un renouvellement urbain sans précédent. Ce projet permettra à terme de doubler la superficie de l’hypercentre de Lyon.

Rh

ôn

e Sa

ôn

e

Confluence

570m

hypercentre

Figures 5 : Mise en évidence de la confluence des 2 cours d’eau

Figure 6 : Localisation de l’hypercentre par rapport à Confluence (rouge)



Un centre-ville au confluent de deux cours d’eau est une situation caractéristique de Lyon. Le territoire de la Confluence dispose ainsi de 5 km de quais qui tracent un front urbain continu. Au-delà des 2 cours d’eau qui le délimitent, l’espace urbain de la presqu’île est structuré du nord au sud par un axe unique. L’aménagement de la Confluence tire parti de la force de cette trame urbaine. Le maillage des rues, des places, des pistes cyclables, des ponts et passerelles, permet au territoire de se développer et d’échanger avec les autres quartiers. Ce territoire recouvre des quartiers aux identités bien marquées :

Quartier de Perrache Sainte-Blandine : habitations à bon marché (HBM), gare SNCF de Perrache, Archives municipales de Lyon, immeubles de bureaux.

Quartier de la place nautique et port Rambaud : logements, bureaux, pôle de commerces et de loisirs, restaurants, espaces publics, darse (ZAC* 1)

Quartier du marché : ancien marché de gros (ZAC 2)

2.2. Histoire de la Confluence

Avant le XVIIIe : Le carrefour géographique représenté par la confluence se révèle très tôt stratégique. Dès le

Ier siècle avant J.-C., les romains établissent des fortifications sur les collines qui le surplombent. La ville se développe ensuite entre les 2 cours d’eau, puis s’étend progressivement à l’est. La pointe de la presqu’île, marécageuse, exposée aux caprices du fleuve, reste longtemps inhabitée, jusqu’à ce que l’ingénieur Antoine-Michel Perrache lance à

la fin du XVIIIe siècle un plan ambitieux de remblaiement et d’aménagement.

XIXe : Ateliers métallurgiques, abattoirs, arsenal, usine à gaz, brasserie… Les activités industrielles profitent de la présence de la ligne de chemin de fer. La gare de Perrache est inaugurée en 1857. Le port Rambaud (côté Saône) est achevé en 1926. La population ouvrière s’installe à proximité.

Gare Perrache

Marché de gros

Centre commercial et

Hôtel de la Région Rhône-

Alpes (inaugurés en 2011)

Figure 7 : Les différents quartiers



XXe :

La vocation logistique du territoire arrive à son apogée dans les décennies 1960 et 1970 avec la construction de l’autoroute A7, l’inauguration du centre d’échanges de Perrache et l’implantation du marché de gros. Mais l’activité marque le pas et le déménagement du marché de gros est envisagé dès 1990. Sous l’impulsion du maire Raymond Barre, cette désaffection est interprétée comme une chance. Des terrains vont se libérer pour agrandir l’hypercentre de Lyon.

XXIe :

La 1ère zone d’aménagement concerté (ZAC 1) est lancée en 2003 sous l’impulsion de Gérard Collomb (maire actuel de Lyon) pour réaliser un vaste programme qui mêle logements, bureaux, commerces et espaces publics, de la gare Perrache jusqu’au sud-ouest, le long de la Saône. Alors que les premiers salariés et habitants s’installent, une 2ème phase d’aménagement (ZAC 2), créée en septembre 2010, s’empare du territoire laissé vacant par le départ du marché de gros.

Saône

Rhône

Figure 8 : Vue de la confluence vers le sud, en 1844



2.3. Le projet Il a pour but de créer une ville équilibrée : habitats, bureaux, commerces, loisirs, culture,

institutions et équipements publics. Les immeubles de logements et de bureaux répondent aux exigences du développement

durable : ils préservent l’ensoleillement, le confort de vue, disposent de toitures et/ou de façades végétalisées, ont recours aux énergies renouvelables. Les principes de la haute qualité environnementale guident aussi la conception de la voirie et des espaces publics. L’usage de la voiture est réduit, et il est aisé de se déplacer à pied, à vélo ou en transport en commun.

De plus, le siège de la Région Rhône-Alpes est implanté au cœur du nouveau quartier, en face du quartier nautique.

(ZAC 1)

Marché de gros

(ZAC 2)

Gare Perrache

A7

Saône Rhône

N Construction

d’une darse

1 km

340 m

Figure 9 : Photo aérienne de Confluence pendant les travaux de la ZAC 1 et avant ceux de la ZAC 2



Plusieurs points phares caractérisent ce projet :

La diversité architecturale : Port Rambaud : grues et containers, symboles des

activités du passé, ont inspiré urbanistes et architectes. La végétalisation et le mobilier public ont été conçus pour rendre la promenade accessible à tous.

Place nautique : les urbanistes ont décidé de faire rentrer la Saône dans la ville. Ils ont ainsi conçu une

darse.

Quartier du marché : dans ce nouveau quartier (ZAC 2), la diversité est caractérisée par la hauteur des bâtiments prévus :

- des bâtiments bas (R+2) correspondant à l’échelle des halles existantes du marché de gros

- des constructions de hauteur intermédiaire (R+5 à R+9) s’inscrivant dans la continuité de la ville historique

- des immeubles plus hauts (R+16) offrant des vues panoramiques et libérant de larges espaces au sol.

La nature dans la ville : Présence de l’eau : la principale réalisation est celle de la darse. La Saône rentre dans la

ville jusqu’à l’artère principal de Confluence. Ce bassin de 2 ha est destiné à accueillir une halte fluviale et ponctuellement sur ses bords des évènements festifs.

La zone du « Champs » : à l’extrémité sud (au niveau de la confluence des cours d’eau), la 2ème phase d’aménagement (ZAC 2) prévoit la création d’un système de noues ou fossés remplis d’eau qui rappellent la situation historique du site avant le remblaiement. Ces méandres servent en outre à délimiter les parcelles et à récupérer les eaux pluviales.

Rives de Saône et quais du Rhône : Premièrement, côté Saône, un long ruban pour piétons et cyclistes de plus de 20 km de long est prévu. Deuxièmement, côté Rhône, une voie verte continue réservée aux modes doux sera créée. De plus, la requalification de l’A7 en boulevard urbain pourra permettre la réalisation d’une promenade plantée piétonne et d’une piste cyclable.

Grands parcs et microjardins : même densément peuplé, le quartier du marché accorde une place à la nature : cours jardinées, bosquets d’arbres,…

La mobilité raisonnée : Espaces partagés : les aménagements visent à pacifier la circulation (zones à 30 km/h) et

à partager la voirie entre tous les usagers. Le nombre de places de stationnement est limité pour réduire l’utilisation de la voiture. Cependant, deux parkings publics sont

Figure 10 : Vue des différentes architectures et de la darse dans la ZAC 1

Figure 11 : Photo de synthèse du projet du « Champs »



prévus dans la ZAC 2. Les immeubles de logements et bureaux disposent de garages en sous-sol (R-1 au maximum). La réduction des parkings en sous-sol permet de libérer de la place pour planter des arbres et de végétaliser.

Proximité et accessibilité : le mode doux est très largement mis en avant : - à pied : différents aménagements rendent aujourd’hui le quartier « marchable »

(trottoirs élargis, promenade du bord de Saône) - à vélo : à terme, des passerelles permettront de traverser Rhône et Saône - en transport en commun : depuis 2005, le tramway dessert le cœur de la

Confluence. Depuis février 2014, la ligne a été prolongée jusqu’au quartier de Gerland et jusqu’au métro. De plus, une halte ferroviaire au sud sera créée et complètera l’offre de la gare Perrache.

Un quartier bioclimatique : Confort des saisons : des simulations à différentes échelles permettent d’étudier l’apport

solaire et les effets du vent selon la saison et le moment de la journée. - En hiver : la règle est d’offrir à chaque bâtiment au moins 2h d’ensoleillement.

Les façades moins exposées au soleil sont affectées à des fonctions tertiaires. - En été : l’objectif est que toutes les rues, les espaces publics, les cours

d’immeuble disposent d’un espace ombragé en milieu de journée. - Au printemps et à l’automne : les apports solaires permettent de réduire la

consommation de chauffage dans les logements.

Rafraîchissement naturel : en été, les températures en centre-ville sont plus élevées de 3 à 7°C qu’en périphérie. Pour les réduire, les espaces verts de proximité ont été multipliés (murs, façades, balcons végétalisés). Les revêtements de la voirie ont été étudiés pour réfléchir les rayons du soleil plutôt que les absorber.

Energies renouvelables : - Solaire : des panneaux photovoltaïques ont vocation à couvrir plus de la moitié

des besoins en électricité. - Bois : un réseau de chaleur alimenté par biomasse est prévu.

Une eau précieuse : L’aménagement prévu s’attache à diminuer le risque d’inondation, à valoriser l’eau dans le paysage, à protéger la ressource.

Eviter le trop-plein : l’imperméabilisation en milieu urbain diminue la capacité d’absorption des sols et, en cas de forte pluie, des quartiers peuvent être inondés. Ainsi, à la Confluence, l’eau de pluie s’infiltrera par des noues paysagères.

Anticiper la pénurie : les eaux pluviales récupérées peuvent être recyclées pour différents usages : arrosage, WC,… Ce rapport se focalisera sur la réutilisation des eaux d’exhaure d’un parking enterré.



ZAC 1 ZAC 2

Superficie 41 ha 35 ha

400 000 m² SHON 420 000 m² SHON

logement : 145 000 m², 1670 logements logement : 160 000 m²

commerce, hôtels, services : 95 000 m² commerces, services : 12 000 m²

tertaire et activités : 130 000 m² tertiaire : 160 000 m²

équipements publics : 30 000 m² équipements publics de proximité : 18 000 m²

tours : 70 000 m²

Maître d'Ouvrage (déléguée)

Artelia

Atelier Ruelle

Agnès Deldon

Acte Lumière

Etamine

François Grether (urbaniste) Herzog & de Meuron (urbaniste)

Michel Desvigne (paysagiste) Michel Desvigne (paysagiste)

Atelier Ruelle

Tribu (Développement Durable)

Antea (Hydrologie et étude de nappe)

Artelia Eau & Environnement (Sites et sols pollués)

ITEM et MVA (Etudes de déplacements)

Girus (Chauffage urbain)

Initial Consultants (Programmation)

Planitec (Coordination opérationnelle)

Urbaniste paysagiste en chef

AMO

grou

pe

me

nt

MO

E

SPL Lyon Confluence

Chiffres clés

Acteurs clés

Programme de construction

Maître d'Œuvre

2.4. Chiffres clés et organisation

Le Grand Lyon* a délégué la maîtrise d’ouvrage à la SPL* Lyon Confluence.

Figure 12 : Vue aérienne du projet de Lyon Confluence

Tableau 1 : Chiffres et acteurs clés du projet



Le groupement Artelia, Atelier Ruelle, Agnès Deldon, Acte Lumière, Etamine possède l’ensemble des compétences nécessaires à la mission de maîtrise d’œuvre.

Artelia est chargé :

- Du pilotage de l’équipe, et des cotraitants composant « l’unité technique* » mais également du pilotage du groupement dans son ensemble.

- De la conception et de la réalisation des infrastructures de réseaux et voiries de l’ensemble de la ZAC2.

- Du suivi du projet et des échanges avec l’ensemble des partenaires (maitrise d’ouvrage, services techniques, opérateurs, …) dont la maîtrise d’ouvrage des réseaux (concessionnaires), des ouvrages d’arts (Grand Lyon, RFF…).

Artelia, qui est le mandataire du groupement, sera le garant du respect des délais et des coûts du projet.

Atelier Ruelle est chargé :

- Du pilotage de l’équipe, et des co-traitants composant « l’unité conception* ».

- De la conception et de la réalisation d’une part des espaces publics (Atelier Ruelle conçoit 70% de la ZAC, A. Deldon s’occupe des 30% restant).

- Du suivi du projet et des échanges avec l’ensemble des partenaires (maitrise d’ouvrage, services techniques, opérateurs, …) dont la maîtrise d’œuvre urbaine et Michel Desvigne.

- De la concertation avec les habitants, les riverains et les usagers des espaces publics.

Agnès Deldon, Paysage et Urbanisme, est chargé :

- De la conception et la réalisation d’une part des espaces publics (30%).

- Du suivi du projet et des échanges avec l’ensemble des partenaires (maitrise d’ouvrage, services techniques, opérateurs, …) dont la maîtrise d’œuvre urbaine et Michel Desvigne.

- De la concertation avec les habitants, les riverains et les usagers des espaces publics.

Acte Lumière est chargé :

- De la conception et de la réalisation du projet de mise en lumière et des choix de matériels d’éclairages.

Etamine est chargé :

- D’accompagner la maîtrise d'œuvre dans la qualité des ambiances (confort, santé).



Figure 13 : Photo aérienne de Confluence avec la ZAC 1 en cours de finition et la ZAC 2 en phase d’étude (en rouge)

Rhône Saône

N

darse

Pôle de loisirs/commerces

Vo

ies SNC

F Marché de gros



3. Réutilisation des eaux d’exhaure d’un parking enterré

3.1. Présentation du projet Dans le cadre de l’engagement ONE PLANET LIVING, de WWF*, le quartier a mis en

place un PAD (Plan d’Action Durabilité) fixant les principaux objectifs de développement durable du quartier. Le projet de quartier de la Confluence phase 2 souhaite aller encore plus loin dans l’intégration du développement durable dans la conception des espaces publics.

L’objectif est la réutilisation des eaux d’exhaure des parkings enterrés de la ZAC 2 Lyon Confluence pour des usages divers sur l’espace public (borne de puisage (lavage des voiries), arrosages des espaces verts (irrigation), alimentation et mise en scène de jeux d’eau en ville, …)

Les eaux d’exhaure correspondent au rabattement des eaux de la nappe phréatique au droit du parking enterré pour limiter les surpressions de l’eau sur le GC. Ces eaux sont généralement pompées puis renvoyées à la surface et réinjectées dans la nappe en dehors du cône de rabattement, à proximité du parking. Nous nous proposons de les « dévier » et d’en tirer parti.

3.2. Rappel de l’objectif du PFE Ce rapport présente les études d’ingénierie liées à la création d’un réseau sous pression de distribution de ces eaux sous espaces publics en concevant des organes et infrastructures de gestion simples sous chambres enterrées ou réservoir aérien et facilement exploitables :

poste de pompage ou réservoir (type château d’eau) et son génie civil,

bâche de stockage et son génie civil,

surpresseurs, débitmètre, et autres équipements hydrauliques et électromécaniques,

instrumentation, automatismes, …

conception du local technique en interface avec le maître d’œuvre du parking enterré,

traitements de l’eau avant utilisation dans des fontaines et lignes d’eau…

organes de coupures du système, à la source et pour chaque usage (bornes, bouches…) A l’heure actuelle, 2 scenarii sont envisagés : poste enterré ou réservoir aérien. Une

partie de mon étude consistera à comparer ces 2 solutions.

3.3. Démarrage du projet En dehors des multiples réunions concernant la ZAC auxquelles nous avons assisté, il a fallu prendre connaissance dans un premier temps des différentes études effectuées auparavant (phase AVP de la ZAC 2, …). Puis des recherches bibliographiques d’ouvrages similaires ont été effectuées.

Depuis plus de 20 ans, la construction de 16 parcs de stationnement souterrains à Lyon a été simultanément l’occasion d’une réhabilitation de l’espace public.



La présence de la nappe phréatique à une faible profondeur (4 à 5 mètres), et la présence d’un substratum entre 20 et 30 mètres, ont conduit LPA* (Lyon Parc Auto) à proposer des parcs enterrés de 5 à 7 niveaux.

LPA a mis au point avec ses constructeurs une méthodologie de réalisation qui se retrouve pour la majorité des parcs :

- Paroi moulée - Terrassement avec butons - Radier drainant et rejet des eaux d’exhaure au milieu naturel

La présence de la nappe phréatique implique

nécessairement de pomper pendant la réalisation des travaux. Le souhait d’avoir un ouvrage complètement étanche une fois construit a conduit à trouver une solution pour reprendre la pression hydrostatique qui s’appliquera à sa base.

Plusieurs solutions étaient possibles :

- Solution de lestage : pas de maintenance, attention aux travaux en surface - Solution avec tirants : tirants définitifs, surveillance et maintenance

et Confluence

Figure 14 : Contexte géologique lyonnais

Figure 15 : Exemple de déséquilibre du radier en phase définitive



Mais la solution retenue pour les parcs construits à Lyon consiste à réaliser un radier drainant dont le but est de supprimer la pression hydrostatique :

Figures 16 : Solution avec lestage (à gauche) ou avec tirants (à droite)

Figure 17 : Solution avec radier drainant et puits de réinjection



Avantages Inconvénients

Mise en œuvre relativement simple Entretien et consommation de l’installation de pompage

Coûts de construction réduits Taxes de rejet Tableau 2 : Avantages et inconvénients d’un radier drainant et puits de réinjection

La réinjection des eaux d’exhaure directement dans la nappe à partir de puits de réinjection positionnés à l’extérieur de l’ouvrage permet de s’affranchir des taxes de rejet. La forte épaisseur d’alluvions très perméables présente à Lyon permet cette réinjection. Les derniers parcs construits ont donc bénéficié de cette expérience :

- Dimensionnement des couches filtre et drain en tenant compte de la nature des terrains en place et du débit

- Vérification par caméra des réseaux pendant les travaux de radier puis à la fin des travaux

- Sécurisation du pompage : doublement des fosses d’exhaure, double sécurité des pompes, double alimentation électrique

- Evacuation par canalisations en inox, têtes de puits de réinjection visitables permettant l’entretien

La réutilisation de l’eau a été envisagée et des dispositifs ont été mis en place :

- P0 Cité internationale : remplissage du lac du Parc de la Tête d’Or - Hôtel de Ville de Villeurbanne : remplissage des bassins, arrosage des espaces verts,

climatisation du théâtre - Fosse aux Ours : alimentation d’un bassin sur les berges du Rhône

Figure 18 : Bassin sur la berge gauche du Rhône



Afin de s’inspirer de ce qui a déjà été construit, j’ai pu visiter les locaux techniques du parking existant de la Fosse aux Ours. Ce parking, proche du Rhône, possède un système de récupération des eaux d’exhaure. Ces eaux servent à alimenter un bassin sur les berges du Rhône.

La conduite de relèvement des eaux d’exhaure a un diamètre de 200 mm et est équipée d’un

débitmètre. Quant au local de pompage, il est composé de 3 pompes de 2 bars pompant 75 m3/h environ. Il y a 2 fosses de relevage séparées et indépendantes permettant d’en vider une pour l’entretenir tout en laissant la seconde en service.

En cas d’insuffisance d’eau d’exhaure, l’eau potable est utilisée. (voir Annexe 4)

3.4. Parking enterré et objectifs de rabattement L’étude porte sur le parking enterré de 980 places prévu sur l’îlot A1 de la ZAC 2 (voir

Annexes 5 et 6). Ce parking sera surplombé par des immeubles (allant jusqu’au R+9) réalisés par des promoteurs (encore inconnus pour l’instant). Il aura une emprise au sol d’environ 5000 m² (83m x 64m) et sera constitué de 6 niveaux de sous-sol. Cela amène le niveau bas du parking à environ 20m sous le terrain naturel.

Figure 19 : Bassin alimenté par les eaux d’exhaure du parking Fosse aux Ours



Voici un schéma récapitulatif :

Figure 20 : Coupe du parking A1 avec les niveaux NGF prévus et coupe géologique

Un terrain naturel compris entre 166.00 et 167.00 m NGF

Un niveau de dallage bas à 146.15 m NGF environ

Un niveau bas de la fouille approximativement à 145.50 m NGF

Un niveau de nappe entre 162.25 (niveau fréquent) et 164.60 m NGF (crue centennale)

Un niveau bas des parois compris approximativement entre 40 et 45 m sous le terrain naturel

Un rabattement de la nappe à 143.50 m NGF (phase chantier) et 146.00 m NGF (phase exploitation)

En annexe 7 se trouvent les études géologiques

Remblai sableux noirâtre, débris de

briques, blocs

Sable beige moyen

à grossier légèrement graveleux

Sable et graviers beiges

Sable grossier granitique beige à

rougeâtre à quelques éléments

grossiers

166.90

160.60

154.10

142.00

136.00



3.5. Principe de récupération des eaux d’exhaure Arcadis, le maître d’œuvre du parking, a prévu 2 fosses de relevage (voir Annexe 8) au niveau

-6, vers le quai Perrache. En phase chantier, un système de puits de pompage sera mis en place (voir Annexe 9). En phase d’exploitation, chacune des fosses contient 2 pompes :

- 1 paire pour le rabaissement de la nappe et l’arrosage des voiries de la ZAC - 1 paire pour alimenter les bâtiments de l’îlot A1 (type chasses d’eau)

La solution du radier drainant a été retenue comme les autres parkings de Lyon (voir Annexe 10).

L’eau pompée sera amenée jusqu’à un local technique (voir Annexe 11) situé au niveau de

l’entresol (entre le niveau RDC et niveau -1). Ce local a une surface prévue d’environ 25 m². La limite de prestation entre les gestionnaires se situe dans ce local.

Il est également prévu 4 puits de réinjection dans la nappe au sud du parking. La Direction

des Eaux du Grand Lyon impose un trop plein des puits d’injection vers le réseau d’eaux pluviales par mesure de sécurité.

TN

Trop plein

Vers EP

Niveau d’eau max

Canalisation venant du local technique

Figure 21 : Schéma de principe d’un puits de réinjection



Dans le local technique, 2 vannes sont prévues :

- 1 pour le réseau vers les puits de réinjection - 1 pour le réseau d’eaux d’exhaure (espace public)

Des armoires de commande déclencheront ces vannes en fonction des informations en aval

du local. Lorsque le niveau d’eau dans la zone de stockage sera à son maximum (détection par poires de niveau), la vanne alimentant la bâche (ou château d’eau) se fermera pour ouvrir celle des puits d’injection (et lorsque le niveau sera trop bas dans la zone de stockage, l’effet inverse se produira). L’organe de stockage (bâche enterrée ou château d’eau, l’étude présentée dans ce rapport permettra de savoir quel système est plus intéressant), situé en aval du local technique, est indispensable car le pompage sous le parking est discontinu. De plus, il permettra d’envoyer l’eau dans le réseau d’exhaure à la pression voulue et avec un débit choisi. Deux pompes sont présentes dans cet organe. Une des deux pompes peut servir en cas de défaillance de la première. Cependant, une pompe à l’arrêt trop longtemps perd de son efficacité. Par conséquent, il est plus judicieux de les faire fonctionner alternativement. De plus, en cas de dysfonctionnement des vannes, un trop plein est prévu dans l’organe de stockage, ce qui permettra de renvoyer l’eau vers le réseau d’eau pluviale. A l’aval de cet organe de stockage se trouvera une chambre à vannes qui permettra un accès facilité aux vannes et débitmètre (voir Annexe 12).

Figure 22 : Localisation des puits de réinjections

Position du local technique

N

2 puits de réinjection

2 puits de réinjection



Nota :

Les schémas présentés en annexe 12 sont des schémas de principe. Le dimensionnement des

ouvrages, notamment le volume de stockage de la bâche, devra être effectué en fonction du

débit réel des eaux d’exhaure du parking et du choix des pompes, déterminés plus tard dans

le rapport.

Il est important de noter qu’Artelia n’effectue les études qu’à partir du local technique

jusqu’aux réseaux sous voiries publiques. Le pompage sous le parking est étudié par

Arcadis, le maître d’œuvre de l’ouvrage.

3.6. Calcul du débit d’exhaure

3.6.1. Détermination de la perméabilité du substratum Géotec a réalisé de nombreux essais afin d’estimer la perméabilité du substratum :

- Des essais Lefranc ont été réalisés in-situ. Tous les essais donnent des valeurs nettement inférieures à 10-6 m/s

- Des essais en laboratoire (œdomètre) à partir d’échantillons partiellement remaniés. La forte compacité des matériaux in-situ n’a donc pas pu être correctement reconstituée en laboratoire

3.6.2. Détermination du débit d’exhaure Sur la base du retour d’expérience d’Arcadis, il a été choisi d’utiliser la méthode de

Cazenove pour calculer le débit d’exhaure. Cette méthode tient compte de la perméabilité de la couche d’ancrage (substratum). Etant donné que cette perméabilité est la donnée la plus sensible

pour le calcul du débit d’exhaure, une fourchette de perméabilité a été considérées : entre 1.10-6 et

5.10-6 m/s (cette dernière valeur est très sécuritaire). Les parois périphériques des parkings sont réputées étanches, l’assèchement du chantier se

fera par l’intermédiaire de 6 puits répartis sur la surface (étude Arcadis). En phase chantier, le pompage devra assurer la vidange du volume situé entre les parois étanches. Le débit permettant la vidange a été estimé en première approximation de la manière suivante :

Avec

- Qv le débit nécessaire pour vidanger le volume entre les parois en un temps t (on prend t = 4 mois, le temps total pour l’excavation est estimé entre 6 et 12 mois).

- Vt le volume total entre les parois étanches (Vt = 5000 m² x 20,75 m) - n la porosité efficace. En première approximation, une valeur de n = 0,2 sera prise.



Les résultats obtenus sont les suivants :

Hypothèse basse Hypothèse haute

Perméabilité K du substratum (m/s) 1.10-6

5.10-6

Débit d’exhaure Cazenove (m3/h) 14,3 71,5

Débit d’exhaure retenu Qe (m3/h) 15 75

Débit de vidange, nécessaire pour vider la zone entre les parois, en

phase travaux, Qv (m3/h)

7 7

Débit de pompage, phase travaux,

Qe + Qv (m3/h)

22 82

Tableau 3 : Récapitulatif des débits d’exhaure, de vidange et de pompage

On retiendra le débit total maximum Q = 100 m3/h.

(voir Annexe 13).



4. Les différents usages des eaux d’exhaure

4.1. Lavage des voiries : borne de puisage

4.1.1. Principe

Les eaux d’exhaure seront réutilisées pour le nettoiement des voiries et des trottoirs, via des bornes de puisage (bornes monétiques), où les balayeuses peuvent venir se remplir.

Connectées au réseau d’eau d’exhaure, les bornes de puisage identifient l’utilisateur et enregistrent la quantité puisée via un système de badge nominatif. A la différence des bouches et des poteaux incendie, ces bornes évitent le risque de surconsommation d’eau dû aux fuites et permettent de connaître la consommation réelle.

4.1.2. Fonctionnement

(voir fiche technique avec les repères (rep.) en annexe 14) Nous supposons la mise en place de bornes Monéca du constructeur Bayard, comme cela a

été fait dans d’autres quartiers de Lyon.

L’eau sous pression arrive au pied de la borne par le coude d’admission

(rep. 14). L’eau passe ensuite par la cartouche hydraulique (rep. 12) via une

crépine (rep. 12E). Cette dernière permet de filtrer notamment les éventuelles

particules de rouille de la canalisation et ainsi de protéger les équipements.

Lorsque la borne est « éteinte », l’électrovanne exerce une pression suffisante

pour maintenir le piston en position basse et donc empêcher le passage de

l’eau. Quand l’utilisateur actionne la borne par le biais de boutons poussoirs

(rep. 3D), la pression au-dessus du piston diminue et devient inférieure à celle

de l’eau au bas du piston. Donc ce dernier remonte et laisse passer l’eau, qui

transite ensuite par le limiteur de débit (rep. 2 et 2K) à 40 m3/h. Le ressort

(rep. 2B) ne fonctionne qu’à partir d’une pression de 1 bar. En dessous de cette

pression, l’eau ne peut pas rejoindre la prise sur laquelle l’utilisateur vient se

brancher.

Lorsque le cantonnier utilisera la borne, l’information sera transmisse aux armoires électriques dans le local technique (via un câble télécom dans un fourreau TPC longeant la canalisation d’eau d’exhaure). Cela permettra la

fermeture des vannes des autres équipements utilisant les eaux d’exhaure afin de garantir un débit optimal de l’eau alimentant cette borne (nous verrons dans le paragraphe suivant que la partie dimensionnante est celle alimentant la borne). Ainsi, l’utilisation de la borne ne peut pas être simultanée aux autres usages.

Figure 23 : Balayeuse du Grand Lyon

Figure 24 : Borne de puisage Monéca de

Bayard



4.1.3. Besoin en eau (voir tableau des besoins en annexe 15)

Une balayeuse peut contenir 6 m3 d’eau. On part du principe que 2 balayeuses seront

remplies par jour. Il faut ainsi 12 m3/j d’eau pour les balayeuses.

Il faut garantir un remplissage rapide de la balayeuse afin d’éviter une attente trop

importante de l’utilisateur. On se fixe un temps de remplissage de 10 min. Cela nous donne un débit

de pointe de :

Une seule balayeuse sera remplie à la fois, c’est pourquoi on ne retient qu’un volume de 6 m3

pour le dimensionnement du réseau. Par contre, il faut bien prendre en compte un volume de 12 m3

pour les besoins journaliers.

Le réseau alimentant la borne de puisage sera la partie dimensionnante de l’ensemble du réseau car c’est l’équipement qui demande le plus de contrainte :

- Débit de 36 m3/h (< au débit maximal de 40 m3/h donné par la fiche technique en annexe 14)

- Pression minimale de 1 bar.

4.2. Fontainerie : table d’eau

4.2.1. Principe

Il est prévu la mise en place d’une table d’eau au niveau de la rue Casimir Perier afin de créer

une animation et de marquer l’identité du quartier.

Figure 25 : Exemple de table d’eau




La table d’eau fonctionnera en circuit fermé, c’est-à-dire que l’eau utilisée sera récupérée et renvoyée en amont de la table. Etant donné que la qualité de l’eau circulant ne peut être garantie, une zone de traitement de l’eau doit être placée en amont de la table d’eau (voir partie sanitaire en Partie 4.7). Lorsqu’on souhaitera « vider » la table d’eau, l’eau sera rejetée vers le réseau d’eaux pluviales.


Nous prenons une table d’eau de 1 m de large, de 25 m de long, avec une hauteur d’eau de 5

cm. Nous prévoyons un renouvellement de l’eau 1 fois par jour. Par conséquent, le volume journalier

d’eau nécessaire sera de 2 cycles x 25 m x 1 m x 0,05 m = 2,5 m3. Par contre, le débit de pointe, si on suppose un temps de remplissage de 10 min, sera :

Table d’eau

sens écoulement

Traitement des

eaux d’exhaure

Arrivée d’eau depuis

le réseau d’exhaure

Pompe

Grille

Vers EP Canalisation

circuit fermé

Figures 26 : Fonctionnement de la table d’eau



Cependant, il convient d’appliquer un coefficient de simultanéité qui prend en compte le fait que les équipements ne fonctionneront pas tous en même temps. Nous choisissons arbitrairement un coefficient de simultanéité de 0,7. Ainsi :

4.3. Jeux d’eau au sol : lignes d’eau

4.3.1. Principe Des rigoles au sol (ou canaux urbains), appelées « lignes d’eau », seront placées à différents endroits au nord de la ZAC. Ces lignes d’eau rappelleront la présence du Rhône et de la Saône qui entoure le quartier de la Confluence.

4.3.2. Fonctionnement et besoin en eau (voir tableau des besoins en annexe 15)

Les lignes d’eau ne fonctionneront jamais en même temps (aucune simultanéité). Par conséquent, pour le calcul des besoins en eau, nous prendrons un coefficient de simultanéité de 0,25 (car il y a 4 lignes d’eau).

De plus, les lignes d’eau ne fonctionnent pas en circuit fermé, pour des raisons de coûts et d’entretien. L’eau est directement rejetée au réseau d’eaux pluviales (par des grilles en bout de rigole).

Nous partons sur ces caractéristiques pour 1 ligne d’eau : - Une vitesse de 0,1 m/s - Une largeur de 40 cm - Une hauteur d’eau de 5 cm

0,4 m

Figure 27 : Ligne d’eau



En prenant comme exemple la ligne d’eau de 22 m de long (à côté de la table d’eau) et la vitesse, on en déduis qu’il faut 220 secondes à l’eau pour parcourir cette ligne. Par conséquent, si on suppose que chaque ligne d’eau fonctionne 30 min par jour, il faut :

pour 1 ligne d’eau pendant 30 min

Par conséquent, pour l’ensemble des lignes d’eau, il faut un volume journalier de 4 m3 x 4 lignes = 16

m3/j.

Pour calculer le débit de pointe, il suffit d’appliquer cette formule :

4.4. Jeux d’eau au sol : cupules

4.4.1. Principe

Des cupules seront également présentes dans la ZAC. Ces cupules sont des sortes de flaques rondes remplies d’eau d’exhaure. Une cupule est alimentée par un jet continu. Elle fonctionne en eau perdue vers le réseau d’eau pluviale. L’évacuation principale s’effectue grâce au trop plein situé sous l’ajuteur. Une évacuation secondaire, située au fond de la cupule, permet de la vidanger. L’ouverture de cette seconde évacuation est effectuée par l’agent d’entretien, en cas de besoin, grâce à une clé.

4.4.2. Fonctionnement et besoin en eau (voir tableau des besoins en annexe 15) Il y aura 15 cupules à alimenter (3 groupes de 5 cupules). Ne connaissant pas encore les

dimensions des cupules, nous partons sur un volume d’eau pour chaque cupule de 0,35 m3. Nous prévoyons 1 renouvellement de l’eau par jour (pour éviter une stagnation trop longue

de l’eau). Le besoin journalier en eau pour les cupules sera donc de 15 cupules x 0,35 m3 x 2 cycles =

11 m3/j.

Figure 28 : Vue en coupe d’une cupule en usage courant



1 arbre irrigué

Ligne d’eau

Rigole reliant la

ligne d’eau à

l’arbre

En ce qui concerne le débit de pointe pour les cupules, si on choisit un temps de remplissage de 10 min, on obtient :

Avec le coefficient de simultanéité :

4.5. Irrigation des arbres : lignes d’eau et cupules

4.5.1. Principe En plus des jeux d’eau, une irrigation de 25 arbres est prévue. Cela se fera par l’intermédiaire des lignes d’eau et des cupules :

- 10 arbres alimentés par 2 lignes d’eau - 15 arbres alimentés par 3 groupes de 5 cupules

4.5.2. Fonctionnement de l’irrigation par les lignes d’eau Les 2 lignes d’eau irrigantes seront équipées de petites rigoles perpendiculaires à la ligne d’eau. Ces petites rigoles alimentent chacune un pied d’arbre. La ligne d’eau débordera dans les canaux perpendiculaires (par l’action du jardinier qui bouche l’exutoire de la ligne d’eau).

Figure 29 : Vue en plan des lignes d’eau (schéma de principe)



4.5.3. Fonctionnement de l’irrigation par les cupules

Chaque cupule est liée à un arbre à irriguer. Des rigoles sèches partent des cupules vers les pieds d’arbre. Si un arrosage est nécessaire, un jardinier peut mettre ces rigoles en eau, manuellement. Pour cela, il ferme l’évacuation principale à l’aide d’une clé. Les deux évacuations étant fermées, le niveau monte et la cupule déborde vers une rigole d’irrigation et permet ainsi sa mise en eau.

Ligne d’eau

Massif de

l’arbre

Figure 30 : Schéma 3D du fonctionnement d’une ligne d’eau

Cupule

Figure 31 : Vue 3D du fonctionnement d’une cupule

Figure 32 : Vue 3D d’une cupule dans son environnement




Nous estimons à 25 L/arbre/jour le besoin en eau. 0,6 m3/j est donc nécessaire pour

l’irrigation des arbres. En annexe 16 se trouve un schéma récapitulatif des cupules et lignes d’eau En annexe 17 se trouve le plan général du réseau d’exhaure

4.6. Récapitulatif des besoins en eaux (en volume) En annexe 15 se trouve le tableau des besoins

Figure 34 : Graphe des besoins journaliers en eaux d’exhaure pour chaque équipement

Bien que les lignes d’eau représente le plus gros pourcentage en volume journalier d’eau

(puisque c’est un système qui ne fonctionne pas en circuit fermé, contrairement à la table d’eau), c’est bien la borne de puisage qui dimensionnera notre réseau d’exhaure.

Figure 33 : Vue en coupe du fonctionnement d’une cupule qui déborde



4.7. Réglementation sanitaire

Il n’existe pas de réglementation sanitaire concernant l’eau des fontaines ou des aménagements décoratifs. En France, seule la qualité des eaux potables et de baignade est réglementée par le code de la santé publique.

Aucun suivi de qualité d’eau n’est donc exigé dans le cadre de fontaineries mais il est

nécessaire d’apposer les mentions « Baignade interdite » et « Eau non potable » sur les ouvrages, quand la potabilité et/ou le respect des normes de baignade n’est pas prouvé. Pour rappel, un système fonctionnant en circuit fermé ne peut garantir la qualité de l'eau circulant et doit donc également porter la mention « Eau non potable ».

La direction des espaces verts de Lyon, en charge de l’entretien des fontaines de la ville, indique également qu’il faut éviter le phénomène d’eau stagnante pour limiter l’apparition d’algues. (C’est pourquoi l’eau des cupules sera renouvelée une fois par jour). Si la qualité de l’eau est médiocre, ou dans le cas de phénomènes d’eutrophisation*, des traitements (souvent au chlore) peuvent être utilisés.

5. Dimensionnement du réseau d’exhaure 5.1. Choix du type de canalisations

Nous choisissons des canalisations en PEHD*. Ce matériau présente de nombreux avantages

comparé à la fonte :

- Le PEHD est plus léger que la fonte. 1 m de canalisation PEHD Ф200 pèse 9 kg alors qu’une canalisation en fonte de la même taille pèse 33,4 kg.

- Il n’y a pas de corrosion possible par les terrains, ce qui assure la pérennité du réseau dans le temps. Les tubes PE sont constitués d’un seul matériau homogène contrairement aux tubes métalliques qui nécessitent une protection externe.

- Les tubes sont flexibles. Le réseau passera sous trottoir. La souplesse des canalisations permettra d’éviter les différents obstacles (massifs béton des mobiliers, …)

- Les jonctions sont soudées pour éviter les déboitements

- Le polyéthylène a une bonne résistance aux chocs, au gel et au vieillissement (bonne durabilité)

Pour la suite des études, nous avons besoin de la rugosité du PE. Nous choisissons de prendre k = 0,01 mm.

Figure 35 : Canalisations PEHD



5.2. Calcul des pertes de charge

Les pertes de charge sont une chute de pression dans les canalisations. Ces pertes se décomposent en 2 catégories :

- Pertes de charge linéaires (dues aux frottements de l’eau sur les parois des

canalisations) - Pertes de charge singulières (dues aux différentes singularités du réseau :

coudes, réductions, …)

5.2.1. Pertes de charge linéaires ΔhL Les pertes de charges linéaires sont calculées à partir de l’équation de Darcy-Weisbach :

Avec : coefficient de perte de charge

L : longueur de la canalisation (m)

Dh : diamètre hydraulique (m) = ; S étant la section du tuyau et Pm le périmètre mouillé

v : vitesse moyenne de l’eau (m/s) g : accélération de la pesanteur = 9,81 m/s²

La pression équivalente ΔP est donnée par :

Calcul du coefficient de perte de charge linéaire

Ce coefficient sans dimension représente l’influence du type d’écoulement (laminaire

ou turbulent) et de l’aspect de la conduite (lisse ou rugueux) sur la perte de charge. Dans la plupart

des cas, la perte de charge ΔP est inconnue. Ainsi, est calculé par corrélation afin d’en déduire les

pertes de charge.

Avant de calculer ce coefficient, il faut déterminer le régime d’écoulement par le biais

du nombre de Reynolds :

Avec V : vitesse de l’eau (m/s) D : diamètre de la canalisation (m)

: viscosité cinématique (m²/s). Celle de l’eau est de 1,14.10-6 m²/s à 15°C.

Re Régime

0 à 2000 Laminaire

2000 à 4000 Transitoire

> 4000 Turbulent Tableau 4 : Rappel des différents régimes d’écoulements



Cas d’un régime laminaire : on utilise la loi de Hagen-Poiseuille

Cas d’un régime turbulent : on utilise la corrélation de Colebrook

(voir annexes 18 à 21)

Suite aux calculs (annexes 18 à 21), nous retenons un réseau de canalisations Ф100. Ce diamètre présente plusieurs avantages :

- C’est un diamètre « classique », donc moins cher et plus facile à poser

- Les pertes de charge linéaires restent correctes : ΔhL =2,5 mCE

- Il prendra moins de place sous trottoir par rapport à un Ф125.

De plus, nous remarquons que les résultats sont cohérents :

- la perte de charge linéaire est « logiquement » proportionnelle à la longueur de la canalisation

- quand le diamètre diminue, la perte de charge augmente. Cela s’explique par le fait que l’eau a plus de « difficultés » à s’écouler, donc les frottements augmentent pour un débit identique.

- Plus le débit augmente (et donc plus la vitesse augmente), plus les forces de frottement augmentent pour un diamètre identique.

NB : pour un Ф100, la canalisation au droit du château d’eau a une perte de charges d’environ 1 m. Cela représente 0,1 bar. Cette valeur n’est pas prise en compte dans la suite des calculs. La pression réelle dans le réseau sera simplement de 1,4 bar et non pas 1,5 bar.

5.2.2. Pertes de charge singulières ΔhS

La formule utilisée pour calculer ces pertes de charge est :

Avec Δhs : perte de charge singulière (Pa) v : vitesse de l’eau (m/s) : masse volumique de l’eau (kg/m3) : coefficient caractérisant une singularité (sans unité)

Si on exprime les pertes de charges singulières en mCE, l’équation devient :

Calcul de (tubes cylindriques) : Le calcul de ce coefficient dépend de la nature de la singularité.

Pression dynamique =

Effet de la rugosité de la conduite

Effet de la viscosité de l’eau



Changement de direction – coudes :

formule de Weissbach

avec : changement de direction (degrés) R : rayon de la canalisation (m) Rc : rayon de courbure (m)

Etant donné que nous ne connaissons pas avec exactitude les caractéristiques des singularités, nous ferons des hypothèses. Nous supposons que les changements de direction se font à 90° (sauf pour le coude 1 du tronçon 12, (voir numéros des coudes sur annexe 17). Une fiche fournisseur nous donne le rayon de courbure selon les diamètres. (voir annexe 22). On prend Rc = 0,15 m pour un Ф100. Ainsi, on obtient :

- Coude 1 : Nous prenons un angle de 100°. Avec la formule précédente, nous obtenons

- Coude 2 :

- Coude 3 :

- Coude 4 :

- Coude 5 (sortie de réservoir) :

On remarque que les pertes de charge singulières de la plupart des coudes sont négligeables. On ne retiendra pour les calculs que le coude 5 (sortie de réservoir) :



Té : Les tés sont numérotés avec les numéros de tronçons

- Té 1-2-13 :

On a et

avec Kr1 et Kr2 les coefficients relatifs à la partie rectiligne On obtient :

On calcule la vitesse moyenne dans ces 3 tronçons. On obtient v = 1,66 m/s. D’où

- Té 2-3-12 :

On a et


1

2 13

Q = 71 m3/h

Qa2 = 54,1 m3/h

Qa13 = 16,6 m3/h

Réservoir

Chambre à vannes

2

12 3

Q = 54,1 m3/h

Qa12 = 1,8 m3/h Qa3 = 52,3 m3/h

Figure 36 : Prise en compte du coude dans la bâche enterrée Figure 37 : Prise du coude en sortie de château d’eau




- Té 3-4-11 :

Des abaques donnent :

Qd/Q 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Kb (1) 1 1,01 1,03 1,05 1,09 1,15 1,22 1,32 1,38 1,45

Kr 0 0,004 0,02 0,04 0,06 0,1 0,15 0,15 0,15 0,15 (0,4) Tableau 5 : Abaque donnant les coefficients permettant de calculer ξ

On a = Kr + Kb avec Kr : coefficient relatif à la partie rectiligne Kb : coefficient relatif au branchement

On obtient :

On a v = 1,3 m/s. D’où

- Té 4-5-6 :

Avec le même tableau que précédemment, on obtient :

On obtient v = 1,2 m/s. D’où

11 3 4

Q = 52,3 m3/h

Qd = 1,8 m3/h

Q - Qd = 50,5 m3/h

5 4 6

Q = 50,5 m3/h

Qd = 36 m3/h

Q - Qd = 14,5 m3/h



- Té 6-7-8 :

On a et



- Té 8-9-10 :



- Té 13-14-15 :


6 8 7

Qa8 = 12,7 m3/h

Q = 14,5 m3/h

Qa7 = 1,8 m3/h

9 8 10

Q = 12,7 m3/h

Qd = 7,4 m3/h

Q - Qd = 5,3 m3/h

14 13 15

Q = 16,6 m3/h

Qd = 7,4 m3/h

Q - Qd = 9,2 m3/h




- Té 15-16-17 :

On a et



NB : on suppose que les branchements ont tous le même diamètre Ф100 et que les raccords sont à angles vifs.

Récapitulatif :

ξ v (m/s) v²/2g (m) Δhs (mCE) ΣΔhs (mCE)

Coude 5 0.170 2.5 0.3185525 0.054 0.054

Té

1-2-13 2.19 1.66 0.1404485 0.31

0.80

2-3-12 2.28 1.3 0.0861366 0.20

3-4-11 1.00 1.3 0.0861366 0.086

4-5-6 1.37 1.2 0.0733945 0.10

6-7-8 2.23 0.34 0.00589195 0.013

8-9-10 1.3 0.3 0.00458716 0.0060

13-14-15 1.15 1.2 0.0733945 0.084

15-16-17 2.2 0.22 0.00246687 0.005

0.85 mCE Tableau 6 : Récapitulatif des pertes de charge singulières

15 17 16

Qa17 = 1,8 m3/h

Q = 9,2 m3/h

Qa16 = 7,4 m3/h



On remarque que les pertes de charge singulières sont plus faibles que les pertes de charge linéaires. Ce résultat était prévisible. En effet, comme son nom l’indique, une perte de charge singulière est ponctuelle. En ce qui concerne les pertes de charges dues aux vannes et clapets, nous prenons une marge sécuritaire que nous ajoutons aux pertes de charges des coudes et des tés. Ainsi, nous admettons

que les pertes de charges singulières totales sont de ΔhS =1,5 mCE

5.2.3. Pertes de charge totales ΔH

Nous additionnons les pertes de charges linéaires et singulières. Nous obtenons :

4 mCE = ΔH

5.3. Détermination de la Hauteur Manométrique Totale

5.3.1. Pour le château d’eau

L’écoulement des eaux d’exhaure à partir du château d’eau se fera par gravité. De plus, nous

souhaitons limiter la pression dans le réseau à 1,5 bar pour la solution du château d’eau. En effet, il

faut au moins 1 bar pour faire fonctionner la borne de puisage, et une pression plus importante dans

le réseau augmenterait la hauteur du château d’eau, ce qui n’est pas envisageable (voir calculs ci-

dessous).

Plutôt que d'exprimer la Hauteur Manométrique Totale (HMT)* en pascals ou en bars,

unités classiques de pression, cette valeur est généralement donnée en mètres colonne d'eau (mCE).

Les mCE (h) sont liés à la pression (P) par la formule classique de la pression hydrostatique :

Avec P = 1,5 bar = 150 000 N/m2 (car Pmini borne = 1 bar).

Réseau d’exhaure 1,5 bar

?

Figure 38 : Calcul de la hauteur du château d’eau



ρ = ρeau = 1000 kg/m

3 g = 9,81 N/kg

Il faut également ajouter les pertes de charge calculées précédemment. Ainsi, le bas du

réservoir du château d’eau devra avoir une hauteur de H = 15,3 + 4 = 19,3 m = H.

5.3.2. Pour la bâche enterrée La bâche étant enterrée, il faut prévoir des pompes afin de relever les eaux d’exhaure vers le réseau. Le choix du type de pompe se fera ultérieurement après avoir calculer la HMT nécessaire. Dans le cas de la bâche enterrée, le choix de la pression dans le réseau est moins contraignant. En effet, il faut seulement respecter les caractéristiques de la borne de puisage (pression entre 1 et 10 bars). C’est pourquoi, pour le réservoir enterré, nous choisissons une pression de 3 bars dans le réseau.

Nous partons sur les valeurs représentées sur le schéma ci-dessous :

Réseau d’exhaure 1,5 bar

19,3 m

Réseau d’exhaure 3 bars

3,5 m

1,5 m

Figure 40 : Calcul de la HMT de la pompe

Figure 39 : Hauteur du château d’eau



Le calcul de la HMT se fait ainsi :

Ha : hauteur géométrique d’aspiration

+ Hr : hauteur géométrique de refoulement

+ Pu : pression résiduelle (pression utile)

+ Pc : pertes de charges (linéaires et singulières)

= HMT

On a :

- Ha = 0 mCE (car les pompes sont immergées)

- Hr = 3,5 + 1,5 = 5 mCE

- Pu = 3 bars = 30 mCE

- Pc = 4 mCE

Ainsi, la HMT de notre pompe est de :

HMT = 39 mCE

En annexe 24 se trouvent des schémas récapitulatifs



6. Dimensionnement du réservoir enterré

Il est conseillé de lire cette partie avec les annexes 24

6.1. Volume

Le volume d’eau journalier à stocké est d’environ 40 m3. La bâche enterrée aura un volume d’environ 116 m3. Ce volume prend en compte celui de la chambre à vanne (qui fera en réalité partie intégrante du réservoir). Nous avons conçu le réservoir comme sur la figure 41.

6.2. Implantation du réservoir Pour des questions de praticité, le réservoir a été placé près du local technique (voir partie

3.5), derrière la Maison de la Confluence et des bureaux de la SPL Lyon Confluence* (le réservoir avait déjà été implanté approximativement en annexe 17). Cette implantation laisse suffisamment de place entre le réservoir et les bureaux de la SPL* (7,2 m) pour pouvoir effectuer les travaux de fouilles lors de la construction de l’ouvrage. Le réservoir sera 40 cm sous le terrain naturel.

Figure 41 : Dimensions principales du réservoir enterré



Figure 42 : Implantation du réservoir

De plus, le réservoir est placé proche de la voirie. Cela facilitera l’entretien à l’aide d’une hydrocureuse (les trappes donnant sur le réservoir seront proches de la voirie, voir partie 6.3.3.).

Pour ne pas gêner la circulation, l’hydrocureuse sera entre le réservoir et la voirie. Elle débordera sur la piste cyclable, mais n’empêchera pas la circulation automobile. Afin de permettre à l’hydrocureuse de franchir le trottoir, une bordure arasée de 2 cm est prévue (au lieu de 14 cm aux autres endroits). Il faudra faire attention au stationnement « sauvage ».



Figure 43 : Bordure arasée pour l’accès de l’hydrocureuse

6.3. Dispositions générales

6.3.1. Stabilité de l’ouvrage vis-à-vis de la nappe phréatique Calcul de la poussée d’Archimède :

Nous nous plaçons dans le cas le plus défavorable d’une crue centennale. On a alors un

niveau de nappe à 164,60. Cela nous donne une hauteur d’eau contre l’ouvrage de 4,3 m.

Local technique

Figure 44 : Niveau de nappe en crue centennale



La formule de la poussée d’Archimède nous donne :

avec

- Pesanteur g = 9,81 m/s² - Masse volumique de l’eau ρ = 1000 kg/m3 - Volume d’eau déplacé V = (aire du radier) x hauteur d’eau

= (7,75 m x 4 m) x 4,3 m =133,3 m3

On obtient

Calcul du poids de l’ouvrage :

On simplifie l’ouvrage selon les plans ci-dessous (respectivement selon la coupe A-A et B-B de

l’annexe 24) :

terre

Figure 45 : Numérotation des voiles et dalles de l’ouvrage pour le calcul de son poids



Nous obtenons les résultats suivants :

Tableau 7 : Récapitulatif des poids des différents éléments (voiles et dalles) de l’ouvrage

Afin de se placer dans le cas le plus défavorable, nous considérons le réservoir vide (pas d’eau, pas d’équipement, ni de béton de renforcement).

Nous obtenons un poids d’ouvrage (terre comprise) de P = 1570 kN. Il n’y a donc pas de risque de soulèvement de l’ouvrage par poussée d’Archimède (1308 kN) puisque P > π.

6.3.2. Généralités et Génie Civil

L’ouvrage est composé de 2 parties : - Un réservoir où les eaux d’exhaure seront stockées - Une chambre à vannes

Il n’y aura aucune séparation entre les 2 parties. La liaison se fera par un caillebotis

(maintenu par corbeaux) sur lequel sera fixée une échelle à crinoline pour descendre dans la fosse. L’échelle à crinoline est obligatoire pour une hauteur supérieure à 2,50m.

Les pompes seront situées en contrebas, dans une fosse à pompage. Sur le radier sera coulé du béton de renforcement (renformi) afin de permettre l’écoulement de l’eau (pente 10 %).



Le réservoir est un ouvrage en béton armé classique étanche. Afin de garantir son étanchéité,

en particulier vis-à-vis de la nappe, le béton sera de type « béton armé courant en contact avec l’eau XC2 (corrosion induite par carbonatation) et XF2 (attaque gel/dégel), respectant l’EUROCODE 2 PARTIE 3 (Réservoirs) (étanchéité dans la masse). (voir justification en annexe 25).

6.3.3. Accès

L’accès principal se fera par la chambre à vannes par une trappe 0,8 x 0,8m (en fonction de l’encombrement des équipements) et par des échelons sur le mur. Nous décidons de mettre une échelle à crinoline pour plus de sécurité.

Figure 46 : Réservoir et chambre à vannes liés par un caillebotis

Corbeau

Figure 47 : Accès à l’ouvrage par une trappe donnant sur la chambre à vannes



2 autres trappes seront placées à côtés pour manutentionner les pompes (voir Figure 47).

Une 4ème

et 5ème

trappes seront placées sur le caillebotis, au droit des pompes et des 2 trappes situées en surface. Les pompes pourront ainsi être posées et retirées facilement.

6.3.4. Equipements

Pompes

2 pompes sont prévues dans le réservoir enterré. Elles fonctionneront en alternance car une pompe inutilisée trop longtemps se dégrade. Si une pompe vient à tomber en panne, la 2ème servira de secours.

Les pompes étant dans la fosse de pompage, au fond du réservoir, il faut choisir des pompes submersibles. Pour cela, il faut étudier les courbes caractéristiques (voir annexe 26) des pompes en fonction du débit et de la HMT. Ces courbes sont données par les constructeurs. Elles dépendent de la technologie de la pompe et de sa vitesse de rotation. Nous avons consulté différents fabricants de pompes et avons retenu celle-ci :

- Type de pompe : KSB Amarex KRT F 80-250/16 4 UG (marque KSB) - Débit unitaire : 70 m3/h - HMT : 39 m - Puissance : 16,7 kW - Canalisation de refoulement en DN 100

Le fonctionnement des pompes sera induit par la hauteur d’eau dans le bassin. Il est défini dans

la partie 8.1.3. L’équipement sera équipé d’un dispositif d’arrêt d’urgence. Chaque pompe est équipée d’un

système de clapet + vanne. L’annexe 27 présente la courbe de réseau (évolution des pertes de charge en fonction du débit).

Figure 48 : Dimensions fournies par le constructeur de la pompe choisie



Les résultats trouvés graphiquement dans l’annexe 26 sont confirmés par les calculs :

- Puissance utile :

avec Pu en W

Q en m3/s

H en Pa

On a P = 0,019 m3/s x 390 000 Pa = 7410 W = 7,41 kW

- Puissance absorbée :

avec η donné par la courbe caractéristique de la pompe

On a

En annexe 28 se trouve la coupe de la pompe

Vantellerie

L’ouvrage sera équipé de plusieurs vannes permettant d’isoler des tronçons de canalisations en cas d’intervention (voir plans en annexe 24)

Les pompes seront équipées de vanne et clapet anti-retour à simple battant : - 1 vanne opercule DN 100 sur la 1ère pompe - 1 vanne opercule DN 100 sur la 2ème pompe - 1 clapet simple battant DN 100 sur la 1ère pompe - 1 clapet simple battant DN 100 sur la 2ème pompe

- 1 vanne opercule DN 100 en aval des 2 systèmes « pompe + vanne + clapet » - 1 vanne opercule DN 100 isolant le ballon anti-bélier

Figure 49 : Localisation des vannes et clapets dans la chambre à vannes



Il faut noter également 3 vannes dans le local technique : - 1 électrovanne DN 100 en amont du réservoir - 1 électrovanne DN 100 en amont des puits de réinjection - 1 vanne opercule DN 100 en amont de ces 2 vannes

Serrurerie

Caillebotis

Le réservoir sera équipé d’un caillebotis en matériau composite permettant la circulation et le contrôle visuel au-dessus des 2 pompes. Le caillebotis comprendra 2 trappes, au droit de chaque pompe.

Trappes

L’ouvrage sera équipé des trappes suivantes en aluminium :

1 pour l’accès à l’ouvrage par la chambre à vannes : 0,8 m x 0,8 m

1 au droit de chaque pompe : 1 m x 0,8 m Les trappes au droit des équipements seront équipées de barreaudage.

Echelle

L’ouvrage comprendra 2 échelles :

1 pour l’accès à l’ouvrage dans la chambre à vannes

1 pour l’accès à la fosse depuis le caillebotis (échelle à crinoline).

Instrumentation

La bâche sera équipée de l’instrumentation nécessaire au suivi de son niveau d’eau : - une sonde à ultrason. - 4 poires de niveau.

Il y a deux systèmes de mesure de niveau d’eau par sécurité. Les poires de niveau seront dans un tube tranquilisateur pour éviter les perturbations dues au mouvement de l’eau.

Figure 50 : Localisation des vannes et électrovanne dans le local technique

Figure 51 : Exemple de trappe d’accès



Un débitmètre électromagnétique sera également placé en sortie de la chambre à vanne afin de connaître le débit de la (ou des) pompe(s). Il est placé de telle sorte à avoir une distance en amont et en aval de 5D (= 5 x diamètre = 0,5 m dans notre cas). Cela évite d’avoir des valeurs de débits faussées par des singularités.

2 manomètres (1 pour chaque pompe) seront placés en refoulement des pompes pour connaître la pression dans les canalisations.

Manutention

Il est prévu une potence pour manipuler les pompes, notamment pour les remonter sur le caillebotis pour leur entretien.

Sonde ultrasons

Poires de niveau et tube

tranquilisateur

Débitmètre

Figure 52 : Localisation des instrumentations

Figure 53 : Localisation de la potence



Ballon anti-bélier

Pour éviter les coups de bélier en fermant une vanne (onde de choc), un ballon anti-bélier est prévu dans la chambre à vanne en dérivation au refoulement des pompes.

Ce ballon est souvent constitué d'un bocal étanche, connecté d'un côté au réseau, là où l'on doit amortir les coups de bélier. À l'intérieur de ce bocal se trouve une membrane en caoutchouc séparant d'un côté le liquide et de l'autre côté, un gaz ou de l'air sous pression.

Lorsqu'un coup de bélier s'enclenche (par ouverture/fermeture rapide d’une vanne), la surpression engendrée vient faire rentrer le liquide dans l'antibélier, déformant la membrane. De ce fait, le coup de bélier se trouve atténué sur le réseau se trouvant après l'antibélier.

Figure 55 : Principe du ballon anti-bélier

Trop-plein

Le trop-plein se trouve à un niveau 165,38 NGF. La canalisation a un diamètre de 200 et se jette directement dans le réseau EP prévu sous la rue Delandine. Un regard sera à prévoir au niveau du raccordement.

Figure 54 : Localisation du ballon anti-bélier



Pour des raisons d’altitude du réseau EP, le trop-plein est au-dessus du niveau du caillebotis. Par

conséquent, il se peut que ce dernier soit inondé (avec la chambre à vannes) si l’information du niveau d’eau n’est pas transmisse à l’armoire de commande (panne).

Armoire électrique

Les armoires électriques et de commande seront dans le local technique. La partie « automatisme » est expliquée dans la Partie 8.

Trop-plein

Figure 56 : Localisation du trop-plein

Niveau

caillebotis

Figure 57 : Trop-plein situé au-dessus du caillebotis



7. Dimensionnement du réservoir aérien

Il est conseillé de lire cette partie avec les annexes 29.

7.1. Volume Le volume d’eau journalier à stocké est d’environ 40 m3. La forme du réservoir aérien sera de

cette forme, avec une cheminée centrale (qui permet d’accéder au réservoir par le haut) : Il faut noter que la forme architecturale du château d’eau (représenté sur les annexes 29) a été faite au plus simple, la forme définitive, si la solution est retenue, sera imaginée par l’architecte.

7.2. Implantation du réservoir

L’implantation du réservoir aérien est la même qu’avec le réservoir enterré (voir Partie 6.2)

Figure 58 : Dimensions principales du réservoir aérien



7.3. Dispositions générales

7.3.1. Généralités et Génie Civil

L’ouvrage aura une hauteur totale d’environ 24m. Il sera composé de 3 niveaux (voir Figure 59 et annexes 29) :

- Le sous-sol avec les arrivées et départs des canalisations - Le palier sous cuve qui permet d’accéder aux vannes de vidange et de distribution - La cuve avec l’eau qui y est stockée

Il est préconisé que le réservoir soit un ouvrage en BHP (Béton Haute Performance). L’étanchéité sera assurée par une couche époxy d’étanchéité de 2 cm d’épaisseur environ

(couche d’accrochage, fibre de verre, couche de finition).

7.3.2. Accès

L’accès se fera par une porte métallique au pied du château d’eau. Une trappe 0,8x0,8 est prévue pour descendre au niveau sous-sol via des échelons (voir Figure 60). L’échelle à crinoline n’est pas nécessaire étant donnée la hauteur du sous-sol (< 2,5 m).

Pour accéder au palier sous cuve afin d’intervenir sur la vanne de vidange par exemple, un escalier en colimaçon sera prévu.

Niveau cuve

Niveau palier sous cuve

Figure 59 : Implantation du château d’eau



Figure 60 : Accès au château d’eau par porte métallique et accès au sous-sol par trappe

7.3.3. Equipements

Vantellerie

L’ouvrage sera équipé de plusieurs vannes permettant d’isoler des tronçons de canalisations en cas d’intervention.

- 1 vanne opercule DN 100 au niveau sous-sol à l’arrivée des eaux EXH depuis le local technique

- 2 vannes opercule DN 100 au niveau sous cuve (1 pour la vidange, 1 pour la distribution)

- 1 électrovanne DN 100 au niveau sous-sol pour la distribution (actionnée par l’armoire de commande)

Les 3 vannes dans le local technique ne changent pas.

Serrurerie

Trappe

L’ouvrage sera équipé d’une trappe, pour l’accès au sous-sol (trappe 0,8 m x 0,8 m) (voir Figure 60). Echelles

L’ouvrage comprendra 3 échelles : - 2 échelles à crinolines au niveau de la cuve (voir Figure 61) : 1 pour accéder à la

plateforme au-dessus de la cuve, 1 pour y descendre - 1 échelle « simple » pour l’accès au sous-sol (voir Figure 60)

Escalier vers les

niveaux sous-cuve et

cuve



Instrumentation

L’instrumentation est la même que pour la bâche enterrée (voir Partie 6.3.4.)

Trop-plein

Le trop-plein se trouve à un niveau 189,52 NGF (voir Figure 62). La canalisation a un diamètre de 100 mm et se jette directement dans le réseau EP. Un regard sera à prévoir au niveau du raccordement (même principe que pour la bâche enterrée).

Vidange

La canalisation de vidange (voir Figure 62) permet de vider le réservoir en 15 min environ (voir calculs avec la formule de Torricelli en annexe 30).

Armoire électrique

Les armoires électriques et de commande seront dans le local technique (détail en Partie 8).

Figure 61 : Echelles à crinoline

Figure 62 : Trop-plein et vidange



Récupération des eaux pluviales

Il est prévu la récupération des eaux pluviales du toit de l’ouvrage directement dans la cuve par des réservations dans le toit.

8. Automatisme

8.1. Bâche enterrée

On rappelle que l’organe de stockage, situé en aval du local technique, est indispensable car le pompage sous le parking est discontinu. De plus, il permettra d’envoyer l’eau dans le réseau

d’exhaure à une pression de 3 bars et avec un débit de 70 m3/h.

8.1.1. Equipements électriques

Armoire électrique

Une armoire électrique sera située dans le local technique. L’armoire sera commune aux 2 pompes. En revanche, elle sera spécifique au poste de pompage et ne pourra être mutualisée avec d’autres usages (la signalisation routière par exemple).

Des équipements permettront de lire la pression et le débit en sortie de pompe directement depuis le local technique (respectivement grâce aux manomètres et au débitmètre) afin d’éviter de descendre dans la chambre à vannes pour avoir ces informations.

Figure 63 : Récupération des eaux pluviales du toit du château d’eau

Figure 64 : Position de l’armoire électrique



Alimentation électrique

Le bâtiment du parking disposera d’un poste de transformation électrique HTA/BT (distribution publique). Ce dernier alimentera en BT un coffret électrique en façade du local technique. Ce coffret reliera l’armoire électrique dans le local technique.

Un câble BT partira depuis cette armoire pour alimenter les pompes et autres équipements dans la bâche enterrée, et un autre câble pour l’éclairage.

Transit des informations

Les informations telles que « utilisation de la borne de puisage » passeront via un câble télécom par le Réseau Mutualisé Télécom (télégestion par ADSL).

Des données arriveront depuis le réseau d’exhaure à l’armoire de commande (notamment depuis la borne de puisage). L’armoire envoie les ordres nécessaires (ouverture/fermeture de vanne, déclenchement de pompe, interrogation du niveau d’eau, …).

De plus, l’armoire sera connectée au réseau RMT projeté (rue Delandine) par une chambre, afin d’informer à distance le poste de commande du Grand Lyon sur les différentes valeurs (débit, pression, …)

Figure 65 : Réseau BT et HTA

Armoire

Poste DP

Coffret Réseau BT

Réseau projeté HTA

Réseau BT vers réservoir



8.1.2. Les 2 parcours principaux

L’eau venant de la nappe ne peut prendre que 2 directions principales : - Celle des puits de réinjection - Celle du réservoir

Lorsque les équipements d’instrumentation (sonde à ultrasons et poires de niveau)

transmettront l’information d’un niveau d’eau dans le réservoir suffisamment élevé ou trop bas (explicité par la suite) à l’armoire de commande, cette dernière envoie l’information de fermer ou ouvrir l’électrovanne adéquate.

Figure 66 : Transit des informations par le réseau RMT (Réseau Mutualisé Télécom)



La 3ème vanne (manuelle) du local technique reste en permanence ouverte, excepté en cas d’exploitation des puits de réinjection ou du réservoir.


Le fonctionnement des pompes sera défini par des seuils de niveau mesurés par sonde ultrasons et poires de niveau.

Les différents seuils sont les suivants (voir plan annexe 24) : - N1 = Niveau très bas – sécurité des pompes,

Le fournisseur (KSB) nous donne une hauteur minimale d’eau de 0,3 m pour le bon fonctionnement de la pompe (éviter qu’elle ne tourne dans le vide). Par sécurité, une valeur de 0,6 m a été choisie. Cela donne un niveau d’eau minimal à 161,22 m NGF

- N2 = Niveau moyen : donne l’information d’ouverture de la vanne alimentant le réservoir (ne pas attendre le niveau N1 pour remplir la bâche car le temps de remplissage peut être assez long. Cela évite d’avoir un arrêt de nos pompes lors d’un besoin important d’eaux d’exhaure). Ce niveau est à 162,38 m NGF.

- N3 = Niveau haut : il correspond au niveau d’eau des besoins journaliers, soit 40 m3. Cela correspond environ à une hauteur d’eau de 2,5 m (163,72 NGF)

- N4 = Niveau très haut : il correspond au niveau du trop-plein, soit 165,38 m NGF En cas de niveau N1, les poires de niveau envoient l’information à l’armoire de commande

d’ouvrir la vanne pour alimenter le réservoir et de fermer celle des puits de réinjection. En cas de niveau N3, la sonde ultrasons et les poires envoient l’information à l’armoire de

commande d’ouvrir la vanne alimentant les puits de réinjection et de fermer celle du réservoir. (voir Partie 8.1.2.)

Phase de remplissage

- N1 : arrêt de la pompe - N2 : mise en marche de la pompe (le réseau d’exhaure se remplit) - N3 : arrêt de l’électrovanne du réservoir dans le local technique - N4 : arrêt de la pompe (ouvrage inondé)

Phase de fonctionnement

Figure 68 : Situation en cas de réservoir plein Figure 67 : Situation en cas de réservoir presque vide



Si aucun besoin en eaux d’exhaure - Démarrage de la pompe si la pression dans le réseau d’exhaure est < à la valeur

limite (3 bars pour la bâche enterrée) - Arrêt des pompes si la pression est suffisante.

En cas de besoin en eaux d’exhaure - Démarrage de la pompe pour le débit souhaité - Arrêt de la pompe si le niveau N1 est atteint

En cas de vidange pour maintenance - Démarrage de la pompe jusqu’à atteindre le niveau N1 (via les lignes d’eau par

exemple) - Pompage de l’eau restant dans la fosse par une hydrocureuse.

Principe d’un branchement en amont d’un besoin en eau En amont d’un équipement (table d’eau, ligne d’eau, …) se trouve une chambre avec une électrovanne commandée directement depuis l’armoire électrique (dans le local technique). Cela permet d’isoler des tronçons de réseau selon les besoins. A proximité se trouve également une bouche à clé, qui permet d’actionner manuellement une vanne en cas d’entretien (voir annexe 31).

8.2. Château d’eau

On rappelle que l’organe de stockage, situé en aval du local technique, est indispensable car le pompage sous le parking est discontinu. De plus, il permettra d’envoyer l’eau dans le réseau

d’exhaure à une pression de 1,5 bar et avec un débit de 70 m3/h.

Les équipements électriques sont les mêmes que pour la bâche enterrée. Cependant, les besoins électriques seront beaucoup moins importants étant donné qu’il n’y a aucune pompe. Comme la bâche, le fonctionnement du château d’eau sera défini par des seuils de niveau mesurés par sonde ultrason et poires de niveau. Les différents seuils sont les suivants :

- N1 = Niveau bas (poires de niveau). Ce niveau est à 187,04 m NGF.

- N2 = Niveau moyen : donne l’information d’ouverture de la vanne alimentant le réservoir (ne pas attendre le niveau N1 pour remplir la bâche car le temps de remplissage peut être assez long.. Ce niveau est à 187,82 m NGF.

- N3 = Niveau haut (poires et sonde ultrasons) : il correspond au niveau d’eau des

besoins journaliers, soit 40 m3. Cela correspond environ à une hauteur d’eau de 2,5 m (189,44 NGF)

En cas de niveau N1, les poires de niveau envoient l’information à l’armoire de commande d’ouvrir la vanne pour alimenter le réservoir et de fermer celle des puits de réinjection.

En cas de niveau N3, la sonde ultrasons et les poires envoient l’information à l’armoire de commande d’ouvrir la vanne alimentant les puits de réinjection et de fermer celle du réservoir.



Phase de remplissage - N1 : électrovanne (alimentant le réservoir) du local technique ouverte - N2 : électrovanne (alimentant le réservoir) du local technique ouverte - N3 : arrêt de l’électrovanne du réservoir dans le local technique

En phase de fonctionnement

Si aucun besoin en eaux d’exhaure - Ouverture de l’électrovanne dans le château d’eau (sous-sol) si la pression dans le

réseau d’exhaure est < à la valeur limite (1,5 bar pour le réservoir aérien) - Fermeture de l’électrovanne si la pression est suffisante En cas de besoin en eaux d’exhaure - Ouverture de l’électrovanne dans le château d’eau (sous-sol) pour le débit souhaité

En cas de vidange pour maintenance - Ouverture manuelle de la vanne (sur palier sous cuve)

En annexe 32 se trouve un schéma récapitulatif

Figure 69 : Les différents niveaux d’eau significatifs dans le réservoir aérien



9. Description sommaire des travaux

9.1. Tranchée type

Figure 70 : Coupe d’une tranchée type du réseau d’eaux d’exhaure

Le grillage avertisseur de la Figure 70 permet d’indiquer la présence d’un réseau d’eau 20 cm en dessous de celui-ci lors d’éventuels terrassement.

9.2. Bâche enterrée

Les travaux de construction de la bâche seront assez conséquents. En effet, la nappe étant peu profonde, il faudra la pomper afin de construire le réservoir. Pour cela :

1. On bat des rideaux de palplanches environ 1 m autour du futur emplacement de l’ouvrage (mise en fiche, battage, ancrage). Un réseau RMT étant à moins de 1 m de l’ouvrage, il sera nécessaire de le dévier.

2. On terrasse jusqu’à la profondeur 160,32 m NGF (7 m environ sous le niveau TN). 3. On pompe la nappe (2 pompes). 4. On compacte le fond de fouille puis on coule le béton de propreté puis le radier. 5. On banche les voiles avec un béton immergé, recouvert d’un enduit bitumineux pour

l’étanchéité. 6. Le remblaiement se fera par couche de 30 cm.

En annexe 33 se trouve un schéma récapitulatif

Grillage avertisseur



9.3. Château d’eau Pour le château d’eau, il n’y a pas besoin de pomper la nappe. Les terrassements sont moins

importants. L’ouvrage reposera sur un radier circulaire maintenu par des fondations profondes (pieux forés tubés). La procédure de construction est la suivante :

1. Terrassement jusqu’au niveau 164,8 m NGF (sous-sol) 2. On réalise les pieux forés tubés : - exécution d’un forage mécanique avec extraction des terres - le soutènement du forage se fait par un tubage - introduction des armatures - bétonnage à l’aide d’un tube plongeur - retrait du tubage provisoire

3. On coule ensuite le radier circulaire. 4. La méthode de construction des voiles reste à définir selon l’aspect architectural du

château d’eau. En annexe 34 se trouve le principe des pieux forés tubés

10. Comparaison des 2 solutions

10.1. Détails estimatifs

Nous avons estimé le prix des travaux pour : - La bâche enterrée 467 136 € - Le château d’eau 611 845 € - Le réseau d’exhaure (commun aux 2 solutions) 206 963 €

Le prix du château d’eau est relativement important comparé à celui de la bâche enterrée du fait du coût élevé des pieux forés tubés. En annexe 35 se trouvent les détails estimatifs

10.2. Tableau comparatif

Tableau 8 : Tableau comparatif des 2 solutions



En annexe 36 se trouve l’analyse comparative des 2 solutions Chaque scénarii présente des avantages et des inconvénients. Cependant, il en résulte que la bâche enterrée semble une meilleure solution. En effet, en plus de l’avantage du coût, les dimensions de la bâche semblent plus appropriées au volume d’eau journalier qui reste peu important.



Conclusion

Le but de ce Projet de Fin d’Etudes a été de réaliser les documents nécessaires à la création d’un réseau sous pression de distribution d’eaux d’exhaure, sous espaces publics.

Le pompage de la nappe phréatique étant discontinu, un ouvrage de stockage de l’eau est nécessaire. Au cours de ce travail, 2 études ont été menées en parallèle :

- Etude du stockage de l’eau par un réservoir enterré - Etude du stockage de l’eau par un réservoir aérien (château d’eau)

Pour cela, il a fallu procéder en plusieurs étapes :

1. En premier lieu, une phase bibliographique a été nécessaire. Il a fallu prendre connaissance du projet général de la ZAC 2 de Lyon Confluence, en lisant les différentes études déjà réalisées.

2. Puis vient ensuite la phase « études » :

Tout d’abord, les différents usages ont été définis : lignes d’eau, cupules, irrigation, table d’eau, borne de puisage. Suite à cela, on en a déduit le

volume d’eau journalier de 40 m3 et le débit en tête de réseau de 70

m3/h.

Puis il a fallu dimensionner le réseau d’eaux d’exhaure en calculant les pertes de charge (linéaires et singulières). Nous obtenons une perte de charge totale de 4 mCE, soit 0,4 bar.

Cette valeur de perte de charge totale nous a permis de déterminer les caractéristiques principales des 2 ouvrages à étudier :

- La hauteur sous cuve du château d’eau : 19,3 m - La HMT des pompes pour la bâche enterrée : 39 mCE

3. Ensuite vient la réalisation des plans (phase PRO) sur le logiciel AutoCAD et la

rédaction de notices explicatives. Ces documents seront transmis au client en temps voulu pour qu’il étudie notre proposition d’aménagement pour le réseau d’eau d’exhaure.

4. Enfin, la dernière étape de ce PFE a été de rédiger une analyse comparative entre la solution de la bâche enterrée et celle du château d’eau :

- Le principal inconvénient du château d’eau est sa hauteur (bien qu’elle reste inférieure au seuil des 28 m des Immeubles de Grandes Hauteurs). De plus, le château d’eau ne semble pas une solution rentable au vu de la quantité d’eau journalière qui reste faible. Par contre, le château d’eau présente l’avantage d’être un élément architectural qui peut marquer l’identité du quartier.

- Le principal inconvénient de la bâche enterrée est le terrassement. Etant donné la présence d’une nappe peu profonde, il faudra pomper cette dernière pendant les travaux. Cependant, contrairement au château d’eau, les dimensions de la bâche sont plus adéquates au volume d’eau journalier.



En tant que maître d’œuvre, le choix de la bâche enterrée semble plus approprié. Cependant, l’aspect architectural du château d’eau peut prévaloir dans la décision du maître d’ouvrage.



Index

Coteba Cet ancien groupe était spécialiste dans le bâtiment et les

transports-infrastructures.

Sogreah Cet ancien groupe avait des compétences dans l’eau,

l’environnement, les grands aménagements hydrauliques et urbains.

Multi-sites

Pour répondre aux besoins des grands groupes nationaux et internationaux qui exploitent des réseaux dédiés à la vente

(boutiques de luxe, concessions automobiles, grande distribution), à l’hébergement (hôtels, maisons de retraite), ou

à la production, Artelia a développé une capacité unique d’intervenir simultanément sur un ensemble important de sites au titre de l’un ou l’autre de ses métiers en s’appuyant sur ses

réseaux d’implantations.

FCPE Tout salarié à le choix soit de garder sa prime de participation,

soit de l’investir dans le Fonds Commun de Placement d’Entreprise.

Quadric

Depuis fin décembre 2013, cette société spécialisée dans l’ingénierie des ouvrages d’art, basée près de Lyon, est venue renforcer l’offre d’Artelia. Plus précisément, Quadric est active

dans le domaine technique des ouvrages d’art, plus particulièrement dans les inspections, les diagnostics, la

conception et la réalisation des travaux de réparation mais aussi dans la maitrise d’œuvre des ouvrages neufs.

Créée en 1986, Quadric emploie aujourd’hui 26 salariés et a réalisé un chiffre d’affaires de 3,7 millions d’euros en 2013. Objectif annoncé d’Artelia avec ce rachat : poursuivre « le renforcement de son offre d’ingénierie des infrastructures

notamment auprès des sociétés d’autoroutes, de la SNCF, des entités organisatrices de transports publics et des maîtres

d’ouvrages publics ».

ZAC

Une Zone d’Aménagement Concerté est une zone à l’intérieur de laquelle la Collectivité publique (la Ville) décide d’aménager

et d’équiper des terrains en vue de la réalisation de constructions et aménagements publics (équipements créés ou agrandis pour les nouveaux habitants, voies et espaces

verts nouveaux) et privés (logements libres et sociaux, commerces, bureaux).

Grand Lyon

La Communauté urbaine de Lyon, plus connue sous le nom de Grand Lyon, est une communauté urbaine française, structure intercommunale regroupant 58 communes de l'agglomération de Lyon situées dans le département

du Rhône. Sur le plan de la population, il s'agit du plus important établissement public de coopération

intercommunale français. Le Grand Lyon englobe la plupart des banlieues lyonnaises.

SPL Une Société Publique Locale (SPL) est une structure juridique



(société anonyme) à la disposition des collectivités locales françaises pour la gestion de leurs services publics.

Unité technique

L’unité technique regroupe les compétences suivantes : conception des infrastructures routières, ouvrages d’art,

géologie et géotechnique, développement durable, terrassement, hydraulique, réseaux secs, signalétique,…

Unité conception

En amont des études, A. Deldon et Atelier Ruelle se concertent pour échanger sur les concepts de l’aménagement en fonction de leur répartition géographique. L’atelier Ruelle

vérifie et contrôle les plans d’aménagement. Dans un second temps, le travail réalisé par l’unité conception est transmis à l’unité technique Artelia qui émet ses remarques sur le projet

proposé.

WWF

Le WWF (initialement World Wildlife Fund), est une organisation non gouvernementale internationale de

protection de la nature et de l'environnement, fortement impliquée dans le développement durable.

LPA Lyon Parc Auto est une SEM (société d’économie mixte) créée

en 1969. Aujourd’hui, elle gère 21 000 places de stationnement dans 27 ouvrages.

Eutrophisation L’eutrophisation est la modification et la dégradation de l’eau

par l’augmentation de la production d’algues.

PEHD Polyéthylène Haute Densité

HMT

La HMT est la Hauteur Manométrique Totale. La HMT est la force qui permet le transport de l’eau dans les canalisations. 1

bar ≈ 10 mCE (mètre colonne d’eau).



Tables des annexes

ANNEXE 1 : IMPLANTATION D’ARTELIA DANS LE MONDE

ANNEXE 2 : ORGANIGRAMME GENERAL D’ARTELIA

ANNEXE 3 : ORGANIGRAMME DE L’AGENCE DE LYON ARTELIA VILLE & TRANSPORT

ANNEXE 4 : PLANS DU LOCAL TECHNIQUE DU PARKING LPA FOSSE AUX OURS

ANNEXE 5 : LOCALISATION DU PARKING A1 ET SENS D’ECOULEMENT DE LA NAPPE

ANNEXE 6 : VUE 3D DU PARKING A1

ANNEXE 7 : ETUDES GEOLOGIQUES

ANNEXE 8 : LOCALISATION DES FOSSES DE RELEVAGE DU PARKING A1

ANNEXE 9 : PRINCIPE DES PUITS DE POMPAGE (PHASE CHANTIER)

ANNEXE 10 : PRINCIPE DU RADIER DRAINANT (PHASE D’EXPLOITATION)

ANNEXE 11 : POSITION DU LOCAL TECHNIQUE DU PARKING A1

ANNEXE 12 : SCHEMAS DE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES INSTALLATIONS D’EAUX D’EXHAURE

ANNEXE 13 : METHODE DE CAZENOVE

ANNEXE 14 : FICHE TECHNIQUE DE LA BORNE BAYARD

ANNEXE 15 : TABLEAU DES BESOINS JOURNALIERS EN EAU ET DES DEBITS

ANNEXE 16 : SCHEMAS DE PRINCIPE DES CUPULES ET DES LIGNES D’EAU

ANNEXE 17 : PLAN GENERAL DU RESEAU D’EAUX D’EXHAURE

ANNEXE 18 : EXEMPLE DE CALCUL DE PERTES DE CHARGE LINEAIRES

ANNEXE 19 : ITERATIONS DE COLEBROOK

ANNEXE 20 : TABLEAU RECAPITULATIF DES PERTES DE CHARGE LINEAIRES POUR DIFFERENTS DIAMETRES

ANNEXE 21 : VERIFICATION DU PROGRAMME EXCEL AVEC ABAQUE ET REGLE DE CONVERSION

ANNEXE 22 : FICHE DU FOURNISSEUR POLYTEK – RAYON DE COURBURE D’UNE CANALISATION Φ100

ANNEXE 23 : SCHEMAS RECAPITULATIFS BACHE ENTERREE / CHATEAU D’EAU

ANNEXES 24 : PLANS PHASE PRO DE LA BACHE ENTERREE

ANNEXE 25 : JUSTIFICATION DES CLASSES DE BETON POUR LA BACHE ENTERREE

ANNEXE 26 : COURBE CARACTERISTIQUE DE LA POMPE

ANNEXE 27 : COURBE DE RESEAU

ANNEXE 28 : COUPE DE LA POMPE CHOISIE



ANNEXES 29 : PLANS PHASE PRO DU CHATEAU D’EAU

ANNEXE 30 : CALCUL DU TEMPS DE VIDANGE DU RESERVOIR DU CHATEAU D’EAU

ANNEXES 31 : PLANS DE PRINCIPE D’UN BRANCHEMENT EN AMONT D’UN USAGE EN EAU D’EXHAURE

ANNEXE 32 : SCHEMA RECAPITULATIF DU FONCTIONNEMENT DU CHATEAU D’EAU

ANNEXE 33 : SCHEMA DES TRAVAUX POUR LA BACHE ENTERREE

ANNEXE 34 : SCHEMA DE LA METHODE CONSTRUCTIVE DES PIEUX FORES TUBES

ANNEXE 35 : DETAILS ESTIMATIFS DES 2 SOLUTIONS

ANNEXE 36 : ANALYSE COMPARATIVE ENTRE LES 2 SOLUTIONS

ANNEXE 37 : NOTICES EXPLICATIVES



Bibliographie – Webographie

[1] « XIVe journées techniques du Comité français d’hydrogéologie – Lyon 8-10 novembre 2007 Les Parcs de stationnement souterrains de Lyon – Principes de construction » Alain Lemay

[2] Plaquette de présentation du projet Lyon Confluence « L’extension du centre-ville durable » Grand Lyon

[3] Plaquette de présentation du projet Lyon Confluence « La Confluence – Cœur créatif de Lyon » Grand Lyon

[4] Mémento Technique de l’Eau Degrémont-Suez (8e, 1978)

[5] Cours de géotechnique – INSA de Strasbourg – M. Freddy Martz

[6] www.glynwed.fr [7] www.ksb.com/ksb-fr [8] www.jetly.fr [9] gisone.free.fr/produits/catalogue/RESEAU-SEC.pdf [10] formation.xpair.com/voirCours/differents_types_rotor.htm

http://www.glynwed.fr/

http://www.ksb.com/ksb-fr

http://www.jetly.fr/

Documents

Etude technique des infrastructures nécessaire à la ...eprints2.insa-strasbourg.fr/1650/1/rapport_PFE_Munoz_Loïc_GC5.pdf · Etude technique des infrastructures nécessaires à