Dimensionnement du Bassin de Rétention

Comprendre le Dimensionnement du Bassin de Rétention

La commune de Belle-Rivière connaît des problèmes d’inondations lors des épisodes pluviaux importants. Pour y remédier, la municipalité a décidé de construire un bassin de rétention. Ce bassin servira à stocker temporairement les eaux pluviales avant de les relâcher progressivement dans le réseau d’assainissement, réduisant ainsi le risque d’inondations.

Pour comprendre la Gestion des eaux de ruissellement, cliquez sur le lien.

Données:

Surface du bassin versant: 50 hectares (ha)
Coefficient de ruissellement moyen du bassin versant: 0,6
Précipitation de projet: 80 mm/h (intensité de l’orage de conception, correspondant à un orage de période de retour de 10 ans)
Durée de l’orage de conception: 1 heure
Taux de fuite du bassin de rétention: 5 mm/h (taux auquel l’eau s’infiltre à partir du bassin vers le sol)
Capacité d’évacuation du réseau d’assainissement en aval: 50 L/s

Questions:

1. Calcul du volume d’eau à retenir: Déterminer le volume d’eau généré par l’orage de conception qui doit être retenu dans le bassin.

2. Dimensionnement du bassin de rétention: Calculer les dimensions du bassin de rétention pour qu’il puisse contenir l’intégralité du volume d’eau calculé, en tenant compte du taux de fuite.

3. Vérification de la capacité d’évacuation: Vérifier si la capacité d’évacuation du réseau d’assainissement en aval est suffisante pour évacuer l’eau du bassin de rétention sans causer d’inondations, une fois l’orage passé.

Correction : Dimensionnement du Bassin de Rétention

1. Calcul du volume d’eau à retenir

Le volume à retenir correspond à la différence entre :

Le ruissellement total (eau générée par la pluie sur le bassin versant).
L’eau évacuée par infiltration (fuite du bassin pendant l’orage).

Formules:

Ruissellement total:

\[ V_{\text{ruissellement}} = \text{Surface} \times \text{Précipitation} \times \text{Coefficient de ruissellement} \]

Volume de fuite pendant l’orage:

\[ V_{\text{fuite}} = \text{Surface du bassin versant} \times \text{Taux de fuite} \times \text{Durée de l’orage} \]

Volume à retenir:

\[ V_{\text{retenu}} = V_{\text{ruissellement}} – V_{\text{fuite}} \]

Données:

Surface du bassin versant: \(50\, \text{ha} = 500000\, \text{m}^2\)
Coefficient de ruissellement: \(0.6\)
Précipitation: \(80\, \text{mm} = 0.08\, \text{m}\)
Taux de fuite: \(5\, \text{mm/h} = 0.005\, \text{m/h}\)
Durée de l’orage: \(1\, \text{h}\)

Calculs:

Ruissellement total:

\[ V_{\text{ruissellement}} = 500000\, \text{m}^2 \times 0.08\, \text{m} \times 0.6 \] \[ V_{\text{ruissellement}} = 24000\, \text{m}^3 \]

Volume de fuite:

\[ V_{\text{fuite}} = 500000\, \text{m}^2 \times 0.005\, \text{m/h} \times 1\, \text{h} \] \[ V_{\text{fuite}} = 2500\, \text{m}^3 \]

Volume à retenir:

\[ V_{\text{retenu}} = 24000\, \text{m}^3 – 2500\, \text{m}^3 \] \[ V_{\text{retenu}} = 21500\, \text{m}^3 \]

Conclusion:

Le bassin doit stocker 21 500 m³ pour retenir l’eau de l’orage après déduction des fuites.

2. Dimensionnement du bassin de rétention

Objectif : Déterminer les dimensions du bassin pour stocker \(21500\, \text{m}^3\), en supposant une forme rectangulaire et une profondeur fixe.

Le volume d’un bassin rectangulaire se calcule par:

\[ \text{Volume} = \text{Longueur} \times \text{Largeur} \times \text{Profondeur} \]

On fixe une profondeur typique (ex. \(4\, \text{m}\)) pour calculer la surface nécessaire.

Données:

Volume à stocker: \(21500\, \text{m}^3\)
Profondeur supposée: \(4\, \text{m}\)

Calcul:

Surface du bassin:

\[ \text{Surface} = \frac{\text{Volume}}{\text{Profondeur}} \] \[ \text{Surface} = \frac{21500\, \text{m}^3}{4\, \text{m}} \] \[ \text{Surface} = 5375\, \text{m}^2 \]

Dimensions possibles (ratio 2:1 pour longueur/largeur):

\[ \text{Longueur} = 100\, \text{m}, \text{Largeur} = 54\, \text{m}, \text{Profondeur} = 4\, \text{m} \]

Conclusion

Le bassin pourrait avoir des dimensions de 100 m × 54 m × 4 m pour stocker les \(21500\, \text{m}^3\).

3. Vérification de la capacité d’évacuation

Objectif : Vérifier si le réseau d’assainissement (50 L/s) peut évacuer l’eau du bassin après l’orage, combiné au taux de fuite.

Après l’orage, le bassin se vide via :

Le réseau d’assainissement : \(50\, \text{L/s}\).
La fuite du bassin : \(5\, \text{mm/h}\) appliqué à sa surface.

Formules:

Débit de fuite:

\[ Q_{\text{fuite}} = \text{Surface du bassin} \times \text{Taux de fuite} \]

Temps de vidange:

\[ t = \frac{\text{Volume}}{\text{Débit total}} \] avec \[ \text{Débit total} = Q_{\text{réseau}} + Q_{\text{fuite}} \]

Données:

Surface du bassin: \(5375\, \text{m}^2\)
Taux de fuite: \(5\, \text{mm/h} = 0.005\, \text{m/h}\)
Débit du réseau: \(50\, \text{L/s} = 0.05\, \text{m}^3/s\)

Calculs:

Conversion du taux de fuite en débit:

\[ Q_{\text{fuite}} = 5375\, \text{m}^2 \times 0.005\, \text{m/h} \] \[ Q_{\text{fuite}} = 26.875\, \text{m}^3/h \] \[ Q_{\text{fuite}} = 7.47\, \text{L/s} \]

Débit total:

\[ Q_{\text{total}} = 50\, \text{L/s} + 7.47\, \text{L/s} \] \[ Q_{\text{total}} = 57.47\, \text{L/s} \]

Temps de vidange:

\[ t = \frac{21\,500\,000 \, \text{L}}{57.47 \, \text{L/s}} \] \[ t \approx 373\,990 \, \text{secondes} \]

Pour convertir en heures :

\[ t \approx \frac{373\,990}{3600} \] \[ t \approx 103.9 \, \text{heures} \quad (\text{soit environ } 4.33 \, \text{jours}) \]

Analyse

Le temps de vidange est très long (\(4.33\, \text{jours}\)).

Cela signifie que le réseau d’assainissement n’est pas suffisant pour évacuer rapidement l’eau en cas de pluies rapprochées. La commune doit donc :

Augmenter la capacité du réseau.
Prévoir une profondeur plus importante pour réduire la surface (et donc les fuites).

Synthèse finale :

Volume à retenir: \(21500\, \text{m}^3\).
Dimensions proposées: \(100\, \text{m} \times 54\, \text{m} \times 4\, \text{m}\).
Capacité d’évacuation insuffisante: nécessité d’optimiser le dimensionnement ou le débit du réseau.

Dimensionnement du Bassin de Rétention

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