04-Assainissement Routier (Contexte Général)

ASSAINISSEMENT ROUTIER 1.

GENERALITES

L’assainissement d’une voie routière doit régler plusieurs types de problèmes posés par l’eau : - La création création de la route perturbe perturbe les écouleme écoulements nts naturels. naturels. Il faut donc donc rétablir les écoulement écoulementss  par des ouvrages suffisamment dimensionnés dimensionnés (la partie dimensionnement des ouvrages de rétablissement n’est pas traitée dans ce document). - Ces écoulement écoulementss servent souvent souvent d’eutoires d’eutoires au eau eau de plate-forme. plate-forme. Leurs Leurs débits seront seront donc augmentés et les ris!ues de pollution accrus. Ces impacts doivent "tre évalués et corrigés si nécessaire par des moyens appropriés (la partie traitement de la pollution routière et dimensionnement de bassins de retenue n’est pas traitée dans ce document). - Les eau eau recueillies recueillies par la plate-forme plate-forme doivent doivent également également "tre collectées collectées et évacuées. évacuées. Il faut donc dimensionner correctement l’ensemble du réseau de recueil des eau de plate-forme (cela fait l’ob#et du présent document $ cependant pour le recueil des eau internes% cette  partie n’est pas renseignée). &ctuellemen &ctuellement% t% les moyens moyens de conception conception sont rassemblés rassemblés dans le 'uide ecni!ue ecni!ue &ssainissement &ssainissement *outier d’octobre +,, réalisé par le /*&.

1.1

PRINCIPES

L0assainissement d’un pro#et routier doit "tre pris en compte dés le début des études. L0étude de l0assainissement doit ensuite se développer progressivement au fur et 1 mesure de l0avancement du  pro#et. rois grands principes doivent tou#ours "tre présents 1 l0esprit lors de l0étude d0assainissement d0un  pro#et. La sécurité de l'usager : Il faut éviter l0accumulation d0eau sur la caussée (a!uaplanage) La protection de la route : La saturation des dispositifs d0évacuation des eau ou le ruissellement trop important peuvent détériorer la route. La protection des milieux extérieurs : (Loi sur l’eau) Le pro#et routier modifie en général le régime ydrauli!ue superficiel et parfois interne de la 2one traversée. Il faut veiller aussi au ris!ues de  pollution des nappes préati!ues notamment notamment et des 2ones de captage.

1.2

ETUDE DU PROJET

3n pro#et d0assainissement comporte en général trois parties : - la pluviométrie% - l0impluvium (surface 1 assainir)% - l0ouvrage ydrauli!ue de recueil des eau.

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page 1

1.2.1 1.2.1 La pluv pluviom iométr étri i /lle est donnée par les stations météorologi!ues régionales. Ces données permettent de réaliser les courbes intensité - durée - fré!uence (voir paragrape 9.).

1.2.2 1.2.2 L!impl L!impluv uvium ium L0impluvium est formé par l0ensemble des surfaces !ui alimentent en eau de ruissellement l0ouvrage 1 dime dimens nsio ionn nner er.. ;our ;our déte déterm rmin iner er l’im l’impl pluv uviu ium% m% il faut faut conn conna @ log e (,, *)  F%9 log e (pente) - 

".

MET( MET(OD ODE E DE CA CALCUL LCUL D!U D!UN N 4ASS 4ASSIN IN 5ER 5ERSA SANT NT ROUT ROUTIE IER R

Le dimensionnement des réseau d0assainissement des eau pluviales nécessite la connaissance des données pluviométri!ues propres au pro#et 1 réaliser et les caractéristi!ues géométri!ues du pro#et.

".1 ".1

DONN DONNEE EES S PLU5 PLU5IO IOME MET TRI*U RI*UES ES

Les averses ou pluies 1 prendre en compte dans les calculs sont caractérisées par leur IN/NI/% IN/NI/% leur 43*//% et leur Q*/R3/NC/ ou période de retour. L'intensité  moyenne d0une pluie est eprimée en auteur d0eau en mm par minute ou par eure. L0intensité et la durée sont généralement liées% en effet% plus une pluie est intense et plus elle est de courte durée. La période de retour  d0une pluie d0intensité et de durée données est la période de temps pendant la!uelle il est probable !ue cette pluie survienne une fois% son inverse est la fré!uence.

Ces caractéristi!ues sont obtenues par l0analyse des sé!uences de pluie enregistrées depuis plusieurs années années%% par des des statio stations ns météo météorol rologi ogi!ue !ues. s. 6n dispose dispose ainsi ainsi des renseign renseigneme ements nts donnés donnés pour ca!ue ca!ue station météorologi!ue sous forme des valeurs des intensités moyennes d0averse% de durées % F% 9, minutes% % + et  eures pour des périodes de retour de % +% F ou , ans.

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page $ 

Ces données peuvent "tre représentées par des courbes donnant l0intensité en fonction de la durée pour diverses périodes de retour par une fonction matémati!ue dont la courbe représentative approce au mieu la courbe réelle (courbes IN/NI/ - 43*// - Q*/R3/NC/). Q*/R3/NC/). Le grapi!ue de la page suivante représente les courbes I4Q pour la région d’&MI/N pour des  périodes de retour de +% F% ,% +,% F, et ,, ans. Les paramètres a et b permettant d’obtenir ces courbes 1 partir de la formule de M6N&N& (i > at -b) sont donnés dans le tableau suivant. Période de retour + ans F ans , ans +, ans F, ans ,, ans

a 9+@ F9@ B?B ?B?  +,J  9?@

* ,.B9 ,.BB ,.@,F ,.@+ ,.@+, ,.@+

Cour6$ INTENSITE , DUREE , +RE*UENCE AMIENS I.t.$ité . mm71ur 400

350

100 ans 50 ans 300

20 ans

18 a.$ 5 ans

250

2ans

200

150

100

90 mm/h 50

0 5

10

20

15 mIn

25

30

35

40

45

50

55

60

Tmp$ . mi.ut$

4es 4es epr epres essi sion onss diff différ éren ente tess de cett cettee fonc foncti tion on peuv peuven entt "tre "tre util utilis isée éess dans dans les les calc calcul ulss de dimensionnement des réseau i=

α  β  + t 

et

i = a × t − b   avec i en mm= ou en mm=mn et t en mn en s

L0an L0anne nee e + de la *.&. *.&.*. *. ci-# ci-#oi oint ntee donn donnee les les vale valeur urss de ( α%β) et (a%b (a%b)) pour pour ca! ca!ue ue stat statio ion n météorologi!ue.

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page % 

La formule i =

α   (yperboli!ue) sous estime les intensités au-del1 de J eures. β  + t 

Les formules i = a × t − b  (M6N&N&) sont séparées en deu relations : - l0une est valable de  1 , minutes - l0autre est valable de F 1 9, minutes Le grapi!ue grapi!ue de la page page suivante suivante représente les courbes courbes obtenues avec les formules formules de Montana Montana et la formule yperboli!ue de la *&* et la formule superficielle de l’instruction de ?BB pour ;aris.

Avr$ %é&..al % PARIS Mo.t$ouri$ I.t.$ité . mm71ur 160

140

120

Montana < 30 mn (RAR)

100

Superficielle Zone I (Instruction 1!!)

80

Montana "15 mn (RAR)

60

#$per%oli&ue (RAR)

40

20

0 30

60

90

120

150

180

Tmp$ . mi.ut$

Le coi de la fré!uence d0averse de référence est fonction du niveau de sécurité !ue l0on souaite  prendre pour l0ouvrage et son environnement. Mais ce coi a également une incidence économi!ue. /n effet% plus la période de retour sera grande% plus l0intensité de l0averse sera élevée et plus les ouvrages d0assainissement seront importants. 3ne période de retour de cin! ans peut convenir pour les routes secondaires peu fré!uentées si les ris!ues de débordement ne mettent pas en cause la pérennité des ouvrages routiers ou s’ils ne créent  pas d’inondations dommageables. 4i ans est la valeur la plus couramment utilisée pour les routes et autoroutes. Cent ans est la valeur conseillée pour le rétablissement des écoulements naturels.

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page &

".2

PRINCIPES PRINCIPES DE CALCUL CALCUL 9 MET(ODE MET(ODE DU TEMPS TEMPS DE CONCENTRA CONCENTRATION TION

Le processus de ruissellement% de collecte et d0évacuation des eau sur le!uel est basée la métode du temps de concentration est le suivant : 3ne averse d0intensité supposée constante commence 1 tomber sur un bassin versant routier donné. ;endant l0averse% une partie de l0eau s0infiltre% l0autre ruisselle% s0accumule dans le réseau et coule vers l0eutoire o le débit augmente #us!u01 atteindre une valeur égale au débit d0apport constant de l0averse diminué de l0infiltration. Les caractéristi!ues de la plate-forme% celles de l0ouvrage et l0intensité de la pluie interviennent dans la détermination de ce temps ce !ui compli!ue le calcul. Le temps mis par l’eau pour aller du point le plus éloigné éloigné du bassin versant versant routier #us!u’1 l’eutoire l’eutoire (ou #us!u’au point de calcul) est le temps de concentration. L’intensité de la pluie prise en compte pour le calcul du débit est celle correspondant au temps de concentration. /n effet le débit maimum sera celui provo!ué par une intensité de pluie correspondant au temps de concentration

"." "."

DETE DETERM RMIN INA ATION TION DU TEM TEMPS PS DE CON CONCE CENT NTRA RATI TION ON

La détermination du temps de concentration permet de conna débit en l=s - 4  >  > coefficient de ruissellement de la plate-forme considérée - i > intensité de l0averse (en mm=) correspondant au temps de concentration  ,  > surface surface de de la plate-f plate-form ormee ;our une largeur de plate-forme donnée% ce débit dépend donc de l0intensité de l0averse dont la durée est égale au temps de concentration. Ce temps de concentration dépend lui-m"me des caractéristi!ues de la plate-forme et de l0ouvrage coisi. 6n est donc amené 1 procéder par itérations. 6n compare ce débit d’apport (5a) ( 5a) en  en considérant l’ouvrage plein au débit capable ((5 5c) de l0ouvrage envisagé. Le débit capable est donné par la formule de M&NNIN'-*IC5L/* M&NNIN'-*IC5L/* : 5c= :,,, ×  6  ×  R + = 9 × Sm×  p - 5c  débit capable 1 pleine section en l=s  6  coefficient de rugosité  -  6 coefficient -  R  rayon ydrauli!ue en m  - Sm  section mouillée en mS  -  p  pente de l’ouvrage en m.p.m Les valeurs de 6 de 6 R  R et Sm sont Sm sont epli!uées dans la partie + KN6I6N 407T4*&3LIR3/K. 407T4*&3LIR3/K. i le débit d’apport (5a ( 5a)) est inférieur au débit capable ((5 5c) de l0ouvrage envisagé% celui-ci convient. 4ans le cas contraire% il faut canger de type d0ouvrage ou y associer un autre ouvrage (cunette  collecteur enterré). i le débi débitt d’ap d’appo port rt est nett nettem emen entt infé inféri rieu eurr au débi débitt capa capabl ble% e% il est est possi possibl blee de dimi diminu nuer er les les caractéristi!ues de l’ouvrage.

".< ".<

RECA RECAPI PITU TULA LAT TI+ DE LA LA DEM DEMA ARC(E RC(E

&+

,hois hoisir ir le t-p t-pe d.o d.ouv uvra rage ge et le le poi poin nt de de cal calcu cull

0+

$+ ,alculer le dé*it capa*le de l.ouvrage / plein

5c= :,,, ×  6  ×  R + = 9 × Sm×  p

%+

2  =

,alculer la vitesse correspondante

5c Sm

,alculer le temps de concentration

tc> min. par voie et tc + = tc = tc: + tc +  avec tc> 1+ ans

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

1

,%@F × 2  × -, ,alculer ,alculer l.intensité l.intensité pour un temps de retour de &2 i = a × (tc) − b

 Page 17

3+

,alculer le dé*it d.apport

5a =

: 9-,,

× 4  × i × ,

4+ ,omparer le dé*it capa*le et le dé*it d.apport si 5c U 5c U 5a l’ouvrage convient si 5c V 5c V 5a l’ouvrage 5a l’ouvrage est trop petit si 5c UU 5c UU 5a l’ouvrage 5a l’ouvrage convient% mais il est surdimensionné

".= ".=

CALC CALCUL UL DU DE4I DE4IT T MA MA>IMU >IMUM M REE REEL L

La comparaison entre le débit d’apport de la plate-forme routière et le débit capable de l’ouvrage  permet de vérifier !ue l’ouvrage coisi convient% mais ne donne pas le débit réel maimum !ui doit "tre inférieur au débit capable de l’ouvrage 1 plein pour une période de retour donnée. i on trace sur un grapi!ue le débit d’apport du pro#et et le débit de l’ouvrage en fonction de la auteur auteur d’eau dans l’ouvrage% l’ouvrage% ces deu courbes se croisent croisent 1 une certaine auteur de remplissage (en effet le débit d’apport varie peu alors !ue la variation du débit capable est importante). & cette auteur correspond un débit d’apport égal au débit de l’ouvrage !ui représente le débit maimum du pro#et  pour la période de retour fiée (généralement (généralement , ans). Dé6it % pro?t t %é6it % l!ouvra# . /o.&tio. % la 1autur %!au %a.$ l!ouvra#

Dé6it$ @l7$

600

500 * B :8 l7$

400

300

200

'%it capa%le e l*ou+ra,e

100

'%it u pro-et ( B ": &m

0 5

10

15

20

25

30

35

40

(autur %!au @&m

;our trouver ce débit% il faut donc procéder par itération en faisant varier la auteur d’eau dans l’ouvrage.

".

CALCU CALCUL L DE DE PLUS PLUSIEU IEURS RS 4ASSI 4ASSINS NS 5ERS 5ERSA ANTS ROUTI ROUTIERS ERS

Les calculs d’assainissement d’assainissement détaillés détaillés précédemme précédemment nt doivent doivent se faire par section section ou 2one omogène% omogène% c’est-1-dire m"me type d’ouvrage% m"me largeur de caussée et m"me pente.

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page 11

Le regroupement de toutes les 2ones o l’assemblage se fait soit en série lors!u’une 2one s’écoule dans une autre 2one% soit en parallèle lors!ue deu 2ones se regroupent en un point.

"..1 "..1 A$$m6l $$m6la# a#  $éri $éri oit deu 2ones & et 8 ayant respectivement comme temps de concentration : tc(,) 8 tc1(,) 9 tc2(,) et tc(*) 8 tc1(*) 9 tc2(*) Le temps de concentration total des 2ones & et 8 1 prendre en compte pour le calcul du débit 1 la fin de la 2one 8 est égal 1 tc1(,) 9 tc2(,) 9 tc2(*) (en réalité% il faudrait prendre pour le temps tc2(*) le temps correspondant 1 la vitesse moyenne dans l’ouvrage tout au long de la 2one 8). Le débit est donc 5a =

: 9-,,

× 4  × i ×  ,  o :

i est l’intensité correspondant au temps de concentration total des 2ones & et 8.  , correspond  , correspond 1 la surface totale recueillie (2ones & et 8) soit :  , = ∑ ,: 4  représente  représente le coefficient pondéré au 2ones & et 8 par utilisation de la formule : 4pond  =

∑ 4: ×  ,: ∑  ,:

"..2 A$$m6la A$$m6la# #  paralll paralll i les 2ones & et 8 se regroupent en un m"me point% le calcul du débit d’apport d’apport 1 ce point doit "tre fait en prenant en compte l’intensité du bassin !ui a le temps de concentration le plus important !u’on appli!ue sur la totalité de l’impluvium considéré. Le débit est calculé comme précédemment : 5a =

: 9-,,

× 4  × i ×  ,

L’in L’inte tens nsit itéé i reten retenue ue corr corresp espon ond d 1 l’in l’inte tens nsit itéé de la 2one 2one (& ou 8) coi coisie sie selon selon le temp tempss de concentration le plus important entre les 2ones & et 8. 4ans le cas o les deu 2ones ont le m"me temps de concentration le débit d’apport des deu 2ones assemblées est égal 1 la somme des débits de ca!ue 2one.

".

*UEL*UES CO CONSEILS

Commencer par la conception générale du réseau d’assainissement et ensuite faire les calculs pour vérifier le dimensionnement% ne pas détailler inutilement les calculs% l’assainissement n’est pas une science eacte. ;enser 1 l’autocurage pour les ouvrages rev"tus en évitant les pentes inférieures 1 ,%F G La vitesse d’autocurage se calcule au =, du débit maimum et doit "tre supérieur 1 ,% m=s. /n contrepartie% ne pas dépasser une vitesse de J m=s pour les ouvrages bétonnés et environ %F m=s  pour les fossés ou cunettes en terre.  Ne pas utiliser les ouvrages 1 pleine section% ne pas dépasser @,G de la auteur de remplissage (augmenter plutt les dimensions de l’ouvrage).

4ocument réalisé par 5/*L6C’7 8runo

 Page 12