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ETUDE DE CAS

1 - BASSIN VERSANT ROUTIER L'étude porte sur l'assainissement d'une chaussée autoroutière dont les caractéristiques géométriques sont les suivantes :

- Chaussée de 7,00 m avec une Bande Dérasée de Gauche de 1 m (BDG) + 0,30 m (signalisation) soit au total, 8,30 m avec un dévers de 2.5 %

- Accotement stabilisé traité de 2,20 m avec un dévers de 4 % - Berme engazonnée de 0,75 m avec un dévers de 8 % L'ouvrage de recueil en déblai est une cunette engazonnée (largeur = 1,50 m, flèche = 0,15 m). Dans le cas où la cunette engazonnée serait insuffisante, cette dernière sera associée à une canalisation ∅ 300 ou ∅ 400. L'ouvrage de recueil en remblai est un fossé trapézoïdal engazonné (largeur = 1,50 m, profondeur = 0,50 m, talus 1/1).

Largeur = 1.50 m

Flèche = 0,15 m

8 %

4 % 2,5 %

0.75 2.50 7.00 1.00

Talus 1/1 Profondeur = 0,50 m

Fond = 0,50 m

Largeur = 1,50 m

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C = coefficient de ruissellement - chaussées, parties revêtues C = 1 - grave stabilisée traitée C = 0,8 - grave stabilisée non traitée C = 0,5

- terre végétale engazonnée soit : C = 0,7 pour les surfaces traversées par l'eau provenant de la chaussée

soit : C = 0,3 dans les autres cas Données pluviométriques Le projet est situé dans la région de Lille dont les coefficients de Montana sont définis ci après :

a1 = 323 b1 = 0,499 a2 = 925 b2 = 0,826

Il est demandé de calculer : 1) Le débit capable des différents ouvrages (cunette, fossé, et, canalisations ∅∅∅∅

300 et ∅∅∅∅ 400) avec K = 18 x ln (100 x Rh) + 5,13 ln (pente) - 11 dans la formule de MANNING STRICKLER pour la cunette engazonnée, K = 30 pour le fossé engazonné et K = 80 pour les collecteurs.

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

K = 30 2) Le débit décennal par l’utilisation de la méthode des temps de concentration, en vérifiant la capacité des ouvrages choisis au fur et à mesure de l’avancement du projet. Le débit décennal total apporté par de la plate-forme complète au niveau du rejet. 3) Le débit centennal total de la plate-forme complète.

Largeur = 1.50 m

Flèche = 0,15 m

Talus 1/1 Profondeur = 0,50 m

Fond = 0,50 m

Largeur = 1,50 m



CUNETTE ENGAZONNEE

K : 12,13PENTE : 0,0300 en m.p.m

HAUTEUR : 0,15 en m LARGEUR : 1,50 en m

Rayon : 1,950 en m Angle : 2,7468 en radian

DEBIT HAUTEUR ANGLE PERIMETRE SECTION RAYON VITESSE

D'EAU MOUILLE MOUILLEE HYDRAULIQUE

l/s m radian m m2m m/s

0,04 0,005 3,0700 0,27934 0,00093 0,00333 0,0470,20 0,010 3,0403 0,39514 0,00263 0,00666 0,0740,47 0,015 3,0175 0,48405 0,00483 0,00998 0,0970,88 0,020 2,9982 0,55905 0,00744 0,01330 0,1181,42 0,025 2,9813 0,62517 0,01039 0,01662 0,1372,11 0,030 2,9660 0,68499 0,01365 0,01993 0,1542,94 0,035 2,9518 0,74003 0,01719 0,02324 0,1713,93 0,040 2,9387 0,79129 0,02100 0,02654 0,1875,06 0,045 2,9263 0,83947 0,02505 0,02984 0,2026,36 0,050 2,9147 0,88507 0,02933 0,03313 0,2177,81 0,055 2,9035 0,92847 0,03382 0,03642 0,2319,42 0,060 2,8929 0,96997 0,03852 0,03971 0,245

11,20 0,065 2,8827 1,00979 0,04342 0,04300 0,25813,14 0,070 2,8728 1,04814 0,04850 0,04628 0,27115,24 0,075 2,8633 1,08516 0,05377 0,04955 0,28317,51 0,080 2,8542 1,12099 0,05921 0,05282 0,29619,96 0,085 2,8452 1,15575 0,06482 0,05609 0,30822,57 0,090 2,8366 1,18951 0,07060 0,05935 0,32025,36 0,095 2,8282 1,22237 0,07653 0,06261 0,33128,31 0,100 2,8200 1,25440 0,08262 0,06587 0,34331,44 0,105 2,8119 1,28566 0,08886 0,06912 0,35434,75 0,110 2,8041 1,31620 0,09525 0,07237 0,36538,23 0,115 2,7964 1,34607 0,10177 0,07561 0,37641,89 0,120 2,7889 1,37533 0,10844 0,07885 0,38645,73 0,125 2,7816 1,40399 0,11524 0,08208 0,39749,75 0,130 2,7744 1,43211 0,12218 0,08531 0,40753,94 0,135 2,7673 1,45971 0,12924 0,08854 0,41758,32 0,140 2,7604 1,48682 0,13644 0,09176 0,42762,88 0,145 2,7535 1,51347 0,14375 0,09498 0,43767,61 0,150 2,7468 1,53969 0,15119 0,09820 0,447


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CANALISATION

Diamètre : 400 en mm

K : 80,00

PENTE : 0,0300 en m,p,m

DEBIT HAUTEUR ANGLE PERIMETRE SECTION RAYON VITESSE D'EAU MOUILLE MOUILLEE HYDRAULIQUE

l/s m radian m m2 m m/s

0,41 0,010 2,8240 0,12702 0,00084 0,00659 0,487 1,80 0,020 2,6906 0,18041 0,00235 0,01302 0,767 4,27 0,030 2,5868 0,22192 0,00428 0,01929 0,997 7,83 0,040 2,4981 0,25740 0,00654 0,02541 1,198

12,49 0,050 2,4189 0,28909 0,00907 0,03136 1,378 18,24 0,060 2,3462 0,31816 0,01182 0,03715 1,543 25,03 0,070 2,2784 0,34528 0,01477 0,04278 1,695 32,85 0,080 2,2143 0,37092 0,01789 0,04824 1,836 41,65 0,090 2,1532 0,39537 0,02116 0,05353 1,968 51,39 0,100 2,0944 0,41888 0,02457 0,05865 2,092 62,01 0,110 2,0376 0,44161 0,02809 0,06360 2,208 73,46 0,120 1,9823 0,46371 0,03171 0,06838 2,317 85,69 0,130 1,9284 0,48529 0,03541 0,07298 2,420 98,64 0,140 1,8755 0,50644 0,03920 0,07740 2,517

112,24 0,150 1,8235 0,52725 0,04304 0,08164 2,608 126,42 0,160 1,7722 0,54778 0,04694 0,08569 2,693 141,12 0,170 1,7214 0,56809 0,05088 0,08956 2,774 156,26 0,180 1,6710 0,58825 0,05485 0,09323 2,849 171,77 0,190 1,6208 0,60831 0,05883 0,09672 2,920 187,57 0,200 1,5708 0,62832 0,06283 0,10000 2,985 203,58 0,210 1,5208 0,64833 0,06683 0,10308 3,046 219,72 0,220 1,4706 0,66839 0,07082 0,10595 3,103 235,90 0,230 1,4202 0,68855 0,07479 0,10862 3,154 252,03 0,240 1,3694 0,70886 0,07872 0,11106 3,201 268,02 0,250 1,3181 0,72939 0,08262 0,11327 3,244 283,76 0,260 1,2661 0,75020 0,08647 0,11526 3,282 299,15 0,270 1,2132 0,77135 0,09025 0,11700 3,315 314,08 0,280 1,1593 0,79293 0,09396 0,11849 3,343 328,43 0,290 1,1040 0,81502 0,09758 0,11972 3,366 342,08 0,300 1,0472 0,83776 0,10110 0,12067 3,384 354,88 0,310 0,9884 0,86126 0,10450 0,12133 3,396 366,69 0,320 0,9273 0,88572 0,10777 0,12168 3,402 377,31 0,330 0,8632 0,91135 0,11089 0,12168 3,402 386,56 0,340 0,7954 0,93848 0,11384 0,12131 3,396 394,17 0,350 0,7227 0,96754 0,11660 0,12051 3,381 399,82 0,360 0,6435 0,99924 0,11912 0,11921 3,356 403,05 0,370 0,5548 1,03471 0,12138 0,11731 3,321 403,09 0,380 0,4510 1,07623 0,12331 0,11458 3,269 398,30 0,390 0,3176 1,12961 0,12483 0,11050 3,191 375,14 0,400 0,0000 1,25664 0,12566 0,10000 2,985


6

CANALISATION

Diamètre : 300 en mm

K : 80,00

PENTE : 0,0300 en m,p,m

DEBIT HAUTEUR ANGLE PERIMETRE SECTION RAYON VITESSE D'EAU MOUILLE MOUILLEE HYDRAULIQUE

l/s m radian m m2 m m/s

0,35 0,010 2,7744 0,11016 0,00072 0,00656 0,486 1,54 0,020 2,6193 0,15669 0,00202 0,01292 0,763 3,64 0,030 2,4981 0,19305 0,00368 0,01906 0,989 6,63 0,040 2,3940 0,22428 0,00560 0,02498 1,184

10,52 0,050 2,3005 0,25232 0,00774 0,03069 1,358 15,25 0,060 2,2143 0,27819 0,01006 0,03618 1,516 20,80 0,070 2,1333 0,30248 0,01253 0,04144 1,659 27,10 0,080 2,0563 0,32558 0,01513 0,04648 1,791 34,11 0,090 1,9823 0,34778 0,01784 0,05128 1,913 41,76 0,100 1,9106 0,36929 0,02063 0,05585 2,025 49,98 0,110 1,8407 0,39026 0,02349 0,06018 2,128 58,70 0,120 1,7722 0,41083 0,02640 0,06427 2,223 67,85 0,130 1,7045 0,43112 0,02936 0,06810 2,311 77,34 0,140 1,6375 0,45122 0,03235 0,07168 2,391 87,10 0,150 1,5708 0,47124 0,03534 0,07500 2,464 97,02 0,160 1,5041 0,49125 0,03834 0,07805 2,531

107,03 0,170 1,4371 0,51136 0,04133 0,08081 2,590 117,03 0,180 1,3694 0,53165 0,04428 0,08329 2,643 126,90 0,190 1,3009 0,55222 0,04720 0,08547 2,689 136,54 0,200 1,2310 0,57319 0,05006 0,08734 2,728 145,84 0,210 1,1593 0,59469 0,05285 0,08887 2,759 154,66 0,220 1,0853 0,61689 0,05555 0,09005 2,784 162,85 0,230 1,0083 0,64000 0,05815 0,09086 2,800 170,27 0,240 0,9273 0,66429 0,06062 0,09126 2,809 176,71 0,250 0,8411 0,69016 0,06294 0,09120 2,807 181,94 0,260 0,7476 0,71820 0,06508 0,09062 2,796 185,65 0,270 0,6435 0,74943 0,06701 0,08941 2,771 187,35 0,280 0,5223 0,78578 0,06866 0,08738 2,729 186,03 0,290 0,3672 0,83232 0,06996 0,08406 2,659 174,19 0,300 0,0000 0,94248 0,07069 0,07500 2,464


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FOSSE TRAPEZOIDAL ENGAZONNE K : 30,00 PENTE : 0,0300 en m.p.m LARGEUR TOTALE : 1,50 en m LARGEUR DU FOND : 0,50 en m HAUTEUR : 0,50 en m

DEBIT HAUTEUR DE PERIMETRE SECTION RAYON VITESSE D'EAU MOUILLE MOUILLEE HYDRAULIQUE

l/s m m m2 m m/s 1,20 0,010 0,52828 0,00510 0,00965 0,236 3,81 0,020 0,55657 0,01040 0,01869 0,366 7,47 0,030 0,58485 0,01590 0,02719 0,470

12,06 0,040 0,61314 0,02160 0,03523 0,558 17,50 0,050 0,64142 0,02750 0,04287 0,637 23,75 0,060 0,66971 0,03360 0,05017 0,707 30,77 0,070 0,69799 0,03990 0,05716 0,771 38,53 0,080 0,72627 0,04640 0,06389 0,830 47,03 0,090 0,75456 0,05310 0,07037 0,886 56,25 0,100 0,78284 0,06000 0,07664 0,938 66,20 0,110 0,81113 0,06710 0,08272 0,987 76,85 0,120 0,83941 0,07440 0,08863 1,033 88,22 0,130 0,86770 0,08190 0,09439 1,077 100,31 0,140 0,89598 0,08960 0,10000 1,119 113,11 0,150 0,92426 0,09750 0,10549 1,160 126,63 0,160 0,95255 0,10560 0,11086 1,199 140,87 0,170 0,98083 0,11390 0,11613 1,237 155,84 0,180 1,00912 0,12240 0,12129 1,273 171,55 0,190 1,03740 0,13110 0,12637 1,309 187,99 0,200 1,06569 0,14000 0,13137 1,343 205,18 0,210 1,09397 0,14910 0,13629 1,376 223,12 0,220 1,12225 0,15840 0,14114 1,409 241,82 0,230 1,15054 0,16790 0,14593 1,440 261,29 0,240 1,17882 0,17760 0,15066 1,471 281,53 0,250 1,20711 0,18750 0,15533 1,501 302,55 0,260 1,23539 0,19760 0,15995 1,531 324,35 0,270 1,26368 0,20790 0,16452 1,560 346,95 0,280 1,29196 0,21840 0,16905 1,589 370,36 0,290 1,32024 0,22910 0,17353 1,617 394,57 0,300 1,34853 0,24000 0,17797 1,644 419,61 0,310 1,37681 0,25110 0,18238 1,671 445,47 0,320 1,40510 0,26240 0,18675 1,698 472,17 0,330 1,43338 0,27390 0,19109 1,724 499,70 0,340 1,46167 0,28560 0,19539 1,750 528,10 0,350 1,48995 0,29750 0,19967 1,775 557,35 0,360 1,51823 0,30960 0,20392 1,800 587,46 0,370 1,54652 0,32190 0,20815 1,825 618,46 0,380 1,57480 0,33440 0,21234 1,849 650,33 0,390 1,60309 0,34710 0,21652 1,874 683,10 0,400 1,63137 0,36000 0,22067 1,897 716,77 0,410 1,65966 0,37310 0,22481 1,921 751,34 0,420 1,68794 0,38640 0,22892 1,944 786,84 0,430 1,71622 0,39990 0,23301 1,968 823,25 0,440 1,74451 0,41360 0,23709 1,990 860,60 0,450 1,77279 0,42750 0,24115 2,013 898,89 0,460 1,80108 0,44160 0,24519 2,036 938,13 0,470 1,82936 0,45590 0,24921 2,058 978,33 0,480 1,85765 0,47040 0,25322 2,080

1 019,49 0,490 1,88593 0,48510 0,25722 2,102 1 061,63 0,500 1,91421 0,50000 0,26120 2,123


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2 - BASSIN VERSANT NATUREL

Exercice d’application pour le calcul d’un débit de projet d’un bassin versant naturel.

� Caractéristiques du bassin versant naturel intercepté par le projet

��Description du bassin versant : Le bassin versant intercepté est de taille modeste et reprend un secteur essentiellement bocager constitué de prairies humides, de cultures et de petites zones boisées. On note également la présence d’une petite zone urbanisée.

Ruisseau de QUIEVELON Ouvrage situé à 2 km en aval du projet. Il s’agit d’un ouvrage réalisé en pierre maçonné qui selon la mémoire des riverains n’a jamais fait l’objet de débordements.

La section hydraulique qui est de l’ordre de 5,70m2, nous donne une bonne indication de la taille de l’ouvrage à mettre en place.

Schéma de l’ouvrage existant La carte ci-après montre le bassin versant naturel du ruisseau de QUIEVELON intercepté par le projet routier qui relie la commune de QUIEVELON à COLLERET. Elle donne l’emplacement futur de l’ouvrage hydraulique nécessaire à mettre en

3m

2m

135.20 NGF

138.80 NGF


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place pour assurer le rétablissement des écoulements. Par ailleurs, il est important de signaler qu’aucune faune piscicole n’est présente sur ce ruisseau.

Profil en travers du ruisseau au droit du franchissement

PROFIL TN

PROFIL CHAUSSEE

178.05 NGF

182.80 NGF

179.60 NGF179.80 NGF

3.80m


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�� Morphologie du bassin versant : La nature des sols rencontrés montre un faciès limoneux. Ce bassin est drainé par le ruisseau de QUIEVELON qui est de taille modeste dans la mesure où on se situe proche de sa source. Les principales caractéristiques du bassin versant intercepté par le projet sont les suivantes :

- Superficie : S 2,53 km²

- Pente moyenne : LH∆

0,02 m/m ou 2 %

avec H∆ : dénivelée entre le point haut et le point bas du bassin versant 48 m L : Longueur d’écoulement 2400 m de A à C

�� Occupation du sol : - Zones boisées : BS 0,71 km²

- Zones urbanisées : US 0,17 km² ( en fonction de l’imperméabilisation de la zone, nous avons retenu pour le coefficient de ruissellement C = 0,55) - Zones de pâturage : AS 0,98 km²

- Zones de culture : AS 0,67 km²

�� - Coefficient de ruissellement C10 : pour T = 10 ans (valeurs indicatives)

Pour l’évaluation des coefficients de ruissellement, le tableau ci-après sera utilisé :

Couverture végétale Morphologie Pente % Terrain sable

grossier Terrain

limoneux Terrain argileux

Bois presque plat ondulé montagneux

p < 5 5 ≤ p < 10

10 ≤ p < 30

0,10 0,25 0,30

0,30 0,35 0,50

0,40 0,50 0,60

Pâturage presque plat ondulé montagneux

p < 5 5 ≤ p < 10

10 ≤ p < 30

0,10 0,15 0,22

0,30 0,36 0,42

0,40 0,55 0,60

Culture presque plat ondulé montagneux

p < 5 5 ≤ p < 10

10 ≤ p < 30

0,30 0,40 0,52

0,50 0,60 0,72

0,60 0,70 0,82

Pour la zone urbanisée, nous avons fait le ratio de la surface imperméabilisée sur la surface de la zone et le coefficient élémentaire retenu est de 0,55.


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�� Paramètres pluviométriques utilisés :

Pour les besoins de l’étude nous avons retenu les données pluviograhiques et pluviométriques nécessaires auprès du Service Météo France de la station de LILLE-LESQUIN (59) Période : 1955-1997 qui sont représentatives et proches du projet. Elles nous donnent les valeurs des coefficients a et

b utilisées dans la formule de MONTANA btai −×= avec i = intensité en mm/minute et t = temps en minute.

domaines de validité des coefficients de Montana

D1 : 6<T<30 D2 : 15<T<360

période de retour a b a b 10ans 340,14 0,600 685,02 0,819

100 ans 519,00 0,606 1139,52 0,853 Années 89,91, 92 et 93 incomplètes De même, la pluie journalière décennale et centennale non centrée en mm nous est donnée :

P10 = 48 mm et P100 = 67 mm � Travail demandé Il est demandé de déterminer le débit de pointe de projet du bassin versant naturel

1. Par application de la méthode rationnelle - pour T = 10 ans

- Évaluation du coefficient de ruissellement C(10) - Calcul du temps de concentration tc(10) - Calcul de l’intensité critique i(10) : - Débit de pointe décennal Q(10) :

- pour T = 100 ans

- Calcul de la rétention initiale P0 - Évaluation du coefficient de ruissellement C(100) - Calcul du temps de concentration tc(100) - Calcul de l’intensité critique i(100) : - Débit de pointe centennal Q(100) :

2. Par application de la formule Crupédix

- Débit de pointe décennal Q(10) en utilisant un coefficient régional R = 1 - Débit de pointe centennal Q(100) en utilisant le rapport Q100/Q10 obtenu avec la méthode rationnelle

3. Par application de la formule de transition

- Débit de pointe décennal Q(10) - Débit de pointe centennal Q(100


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3 - RETABLISSEMENT D'ECOULEMENT NATUREL

ETUDE DE CAS DE DIMENSIONNEMENT D’UN OUVRAGE HYDRAULIQUE :

Suite au calcul du débit d‘apport du bassin versant naturel, on retient un débit de projet Q(100) de 7,40m3/s pour dimensionner l’ouvrage hydraulique. La vérification des conditions d’écoulement est également réalisée pour un débit exceptionnel égal à 1,5 x Q(100) soit pour un débit de 11,10m3/s. dans le but d’évaluer les impacts sur la pérennité de l’infrastructure et la sécurité des riverains et des usagers. Il s’agit alors de déterminer l’ouvrage hydraulique et la hauteur d’eau amont associée (HAM) permettant de rétablir l’écoulement naturel au travers du remblai ainsi que la mise en place des dispositifs de protections nécessaires en tenant compte des éléments suivants :

��Données géométriques du terrain à proximité du franchissement : - Profil en long du ruisseau au droit du franchissement

- Profil en travers du ruisseau au droit du franchissement


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Le profil en travers représentatif du ruisseau de QUIEVELON à l’aval du franchissement peut être assimilé à un trapèze (voir schéma joint). En fonction de la nature des parois constituées de terre enherbée, nous avons pris un coefficient de rugosité K = 25. La pente des talus est estimée à 1/1 (45 degrés) ce qui donne m = cotg 45� = 1. La pente actuelle du ruisseau en aval du franchissement est de 0,004 m/m soit 0,4%. Le niveau amont admissible a été fixé à la cote 179,75 NGF ce qui représente la limite de débordement du lit mineur. Le niveau amont admissible exceptionnel a été fixé à la cote182,00 NGF. Ce niveau correspond au seuil des premières habitations et assure la mise hors eau de la structure de chaussée.

� = 3,80 m

talus 1/1 talus1/1