Études de cas pratique

EGC

Système de Gestion Durable des Eaux de Surface

Système de Gestion Durable des Eaux de Surface

Système de Gestion Durable des Eaux de Surface

Comprendre le Dimensionnement des Tranchées d'Infiltration

Les Systèmes de Gestion Durable des Eaux de Surface (SGDES), souvent appelés Techniques Alternatives (TA) ou Solutions de Gestion Durable des Eaux Pluviales (SGDEP), visent à gérer les eaux de ruissellement au plus près de leur source. Les tranchées d'infiltration sont des ouvrages linéaires remplis de matériaux granulaires à forte porosité, conçues pour collecter, stocker temporairement et infiltrer les eaux pluviales dans le sol sous-jacent. Leur dimensionnement correct est essentiel pour éviter la saturation et assurer une gestion efficace des volumes d'eau lors d'événements pluvieux.

Données de l'étude

On souhaite dimensionner une tranchée d'infiltration pour gérer les eaux de ruissellement d'une surface de parking imperméabilisée.

Caractéristiques de la surface et de la pluie de projet :

Paramètre Valeur Symbole
Surface du parking (imperméable) 800 \(\text{m}^2\) \(A_{\text{parking}}\)
Coefficient de ruissellement du parking 0.9 \(C\)
Hauteur de pluie de projet (événement décennal) 30 \(\text{mm}\) \(h_{\text{pluie}}\)
Porosité (indice des vides) du matériau de remplissage de la tranchée 0.35 \(n_v\)
Largeur de la tranchée d'infiltration 1.0 \(\text{m}\) \(L_t\)

Hypothèses : L'infiltration pendant l'événement pluvieux est négligée pour un dimensionnement conservateur du volume de stockage. La tranchée est de section rectangulaire.

Schéma : Tranchée d'infiltration des eaux pluviales
Parking (A_parking) h_pluie Ruissellement Tranchée Infiltration H_tranchée L_tranchée

Schéma d'une tranchée d'infiltration recevant les eaux de ruissellement d'une surface imperméable.

Questions à traiter

  1. Convertir la hauteur de pluie de projet \(h_{\text{pluie}}\) en mètres.
  2. Calculer le volume total d'eau précipitée sur la surface du parking (\(V_{\text{précipité}}\)) en \(\text{m}^3\).
  3. Calculer le volume d'eau de ruissellement à gérer (\(V_{\text{ruissellement}}\)) en \(\text{m}^3\).
  4. Déterminer le volume de stockage effectif requis dans la tranchée (\(V_{\text{stockage effectif}}\)) en \(\text{m}^3\).
  5. Calculer le volume total de la tranchée (\(V_{\text{tranchée totale}}\)) nécessaire, en tenant compte de la porosité du matériau de remplissage, en \(\text{m}^3\).
  6. Si la tranchée a une largeur \(L_t = 1.0 \, \text{m}\) et une longueur de \(L_d = 20 \, \text{m}\), calculer la profondeur minimale requise (\(H_{\text{tranchée}}\)) pour le matériau de remplissage de la tranchée en \(\text{m}\).

Correction : Dimensionnement d'une Tranchée d'Infiltration

Question 1 : Conversion de la hauteur de pluie (\(h_{\text{pluie}}\))

Principe :

La hauteur de pluie est donnée en millimètres et doit être convertie en mètres.

Formule(s) utilisée(s) :
\[1 \, \text{mm} = 10^{-3} \, \text{m}\]
Données spécifiques :
  • Hauteur de pluie (\(h_{\text{pluie}}\)) : \(30 \, \text{mm}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} h_{\text{pluie}} &= 30 \, \text{mm} \times 10^{-3} \, \text{m/mm} \\ &= 0.030 \, \text{m} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La hauteur de pluie de projet est \(h_{\text{pluie}} = 0.030 \, \text{m}\).

Question 2 : Volume total d'eau précipitée (\(V_{\text{précipité}}\))

Principe :

Le volume d'eau précipitée sur une surface est le produit de la hauteur de pluie par la surface considérée.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{précipité}} = A_{\text{parking}} \times h_{\text{pluie}}\]
Données spécifiques :
  • Surface du parking (\(A_{\text{parking}}\)) : \(800 \, \text{m}^2\)
  • Hauteur de pluie (\(h_{\text{pluie}}\)) : \(0.030 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{précipité}} &= 800 \, \text{m}^2 \times 0.030 \, \text{m} \\ &= 24 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le volume total d'eau précipitée est \(V_{\text{précipité}} = 24 \, \text{m}^3\).

Question 3 : Volume d'eau de ruissellement à gérer (\(V_{\text{ruissellement}}\))

Principe :

Le volume de ruissellement est la fraction du volume précipité qui n'est pas infiltrée ou évaporée sur la surface du parking. Il est calculé en multipliant le volume précipité par le coefficient de ruissellement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{ruissellement}} = V_{\text{précipité}} \times C\]
Données spécifiques :
  • Volume précipité (\(V_{\text{précipité}}\)) : \(24 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de ruissellement (\(C\)) : \(0.9\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{ruissellement}} &= 24 \, \text{m}^3 \times 0.9 \\ &= 21.6 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le volume d'eau de ruissellement à gérer est \(V_{\text{ruissellement}} = 21.6 \, \text{m}^3\).

Question 4 : Volume de stockage effectif requis (\(V_{\text{stockage effectif}}\))

Principe :

En négligeant l'infiltration pendant l'événement pluvieux pour un dimensionnement conservateur, le volume de stockage effectif requis dans la tranchée doit être égal au volume de ruissellement à gérer.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{stockage effectif}} = V_{\text{ruissellement}}\]
Données spécifiques :
  • Volume de ruissellement (\(V_{\text{ruissellement}}\)) : \(21.6 \, \text{m}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{stockage effectif}} &= 21.6 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le volume de stockage effectif requis est \(V_{\text{stockage effectif}} = 21.6 \, \text{m}^3\).

Question 5 : Volume total de la tranchée (\(V_{\text{tranchée totale}}\))

Principe :

Le volume de stockage effectif d'une tranchée d'infiltration est le volume des vides dans le matériau de remplissage. Le volume total de la tranchée (matériau + vides) est donc le volume de stockage effectif divisé par la porosité (indice des vides) du matériau.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{tranchée totale}} = \frac{V_{\text{stockage effectif}}}{n_v}\]
Données spécifiques :
  • Volume de stockage effectif (\(V_{\text{stockage effectif}}\)) : \(21.6 \, \text{m}^3\)
  • Porosité du matériau (\(n_v\)) : \(0.35\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{tranchée totale}} &= \frac{21.6 \, \text{m}^3}{0.35} \\ &\approx 61.714 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le volume total de la tranchée nécessaire est \(V_{\text{tranchée totale}} \approx 61.71 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la porosité \(n_v\) du matériau de remplissage de la tranchée augmente, le volume total de la tranchée requis pour un même volume de stockage effectif :

Question 6 : Profondeur minimale requise (\(H_{\text{tranchée}}\))

Principe :

Le volume total d'une tranchée rectangulaire est donné par \(V_{\text{tranchée totale}} = L_t \times L_d \times H_{\text{tranchée}}\), où \(L_t\) est la largeur, \(L_d\) la longueur et \(H_{\text{tranchée}}\) la profondeur du matériau de remplissage. On peut réarranger cette formule pour trouver \(H_{\text{tranchée}}\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[H_{\text{tranchée}} = \frac{V_{\text{tranchée totale}}}{L_t \times L_d}\]
Données spécifiques :
  • Volume total de la tranchée (\(V_{\text{tranchée totale}}\)) : \(\approx 61.714 \, \text{m}^3\)
  • Largeur de la tranchée (\(L_t\)) : \(1.0 \, \text{m}\)
  • Longueur de la tranchée (\(L_d\)) : \(20 \, \text{m}\) (Nouvelle donnée pour cette question)
Calcul :
\[ \begin{aligned} H_{\text{tranchée}} &= \frac{61.714 \, \text{m}^3}{1.0 \, \text{m} \times 20 \, \text{m}} \\ &= \frac{61.714 \, \text{m}^3}{20 \, \text{m}^2} \\ &\approx 3.0857 \, \text{m} \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : La profondeur minimale requise pour le matériau de remplissage de la tranchée est \(H_{\text{tranchée}} \approx 3.09 \, \text{m}\).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Le coefficient de ruissellement \(C\) représente :

2. Une tranchée d'infiltration fonctionne principalement en :

3. La porosité (ou indice des vides) d'un matériau granulaire dans une tranchée d'infiltration :

Glossaire

Gestion Durable des Eaux de Surface (SGDES)
Ensemble de techniques et de pratiques visant à gérer les eaux pluviales de manière à minimiser leur impact sur l'environnement, en favorisant l'infiltration, la rétention, et le traitement à la source.
Tranchée d'Infiltration
Ouvrage linéaire excavé et rempli de matériaux poreux (ex: graviers), conçu pour collecter, stocker temporairement et infiltrer les eaux de ruissellement dans le sol adjacent.
Coefficient de Ruissellement (\(C\))
Rapport adimensionnel entre la hauteur d'eau qui ruisselle et la hauteur d'eau précipitée. Il dépend de la nature des surfaces (imperméabilité, pente).
Hauteur de Pluie de Projet
Quantité de précipitation (en mm ou m) associée à un événement pluvieux d'une durée et d'une période de retour données, utilisée pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques.
Porosité (Indice des Vides, \(n_v\))
Rapport du volume des vides dans un matériau au volume total du matériau. Exprime la capacité de stockage d'eau d'un matériau granulaire.
Volume de Stockage Effectif
Volume d'eau réel qu'un ouvrage de rétention ou d'infiltration peut stocker, en tenant compte de la porosité des matériaux de remplissage.
Gestion Durable des Eaux de Surface - Application

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