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LES OUVRAGES DE FUITE

Date de mise en ligne : 30/04/2010

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Les ouvrages de fuite, appelés aussi ouvrages de décharge, ont un rôle essentiel pour le fonctionnement d'un bassin d'eaux pluviales. Ils comprennent selon les cas des dispositifs destinés :

- au contrôle du niveau de l'eau à l'étiage,

- au maintien du débit rejeté à la valeur choisie,

- à l'évacuation des débits exceptionnels en cas d'épisode pluvieux dépassant la capacité de la retenue,

- à la jonction avec l'émissaire d'évacuation.

- à la vidange de fond,

- éventuellement, à la protection des appareils hydrauliques (grilles) ou à la lutte contre la pollution du milieu récepteur (voiles siphoïdes, bassins de déshuilage, bacs de sédimentation).

Les ouvrages de fuite peuvent être, en fonction des contraintes aval, de conception très diverses. Du plus simple au plus compliqué on rencontre :

- de simples ajutages délivrant un débit de fuite fonction de la hauteur d'eau amont, dispositif fréquemment mis en œuvre,

- des régulateurs à débit de fuite constant dont différents types sont décrits ci-après,

- des régulateurs à débit de fuite variable utilisés pour une gestion automatisée. Ce type de gestion est encore peu développé. La plupart des vannes mobiles se prêtent à l'asservissement mécanique ou électrique.

Ces divers dispositifs peuvent être ou non intégrés dans un seul et même ouvrage. Les caractéristiques de l'ensemble vont dépendre :


- du site,

- de la topographie locale permettant de disposer de plus ou moins de perte de charge pour la régulation du débit suivant que le bassin est creusé dans le terrain naturel ou qu'il s'agit d'une retenue collinaire,

- du débit lui-même,

- du marnage sur lequel on veut contrôler ce débit,

- des facilités d'évacuation à l'aval.

Le nombre des paramètres à prendre en compte est par conséquent assez élevé. Il est très rare que l'on puisse construire deux ouvrages identiques sur deux plans d'eau différents pour remplir la même fonction.

Contrôle du niveau de l'eau à l'étiage

Cette fonction est habituellement assurée par un seuil déversoir calé au niveau nominal du bassin en eau. Pour atteindre rapidement le débit souhaité et bénéficier pleinement de la capacité d'évacuation disponible, le seuil doit avoir une grande longueur développée.

Il laissera passer le débit sous une faible mise en charge. Ainsi, les seuils Giraudet. ou ceux dits "en bec de canard", étaient-ils très utilisés sur les petites rivières pour réguler la hauteur d'eau dans les biefs. Une variation de hauteur d'eau d'une dizaine ou d'une quinzaine de centimètres au plus lorsque le marnage décennal est de 50 centimètres doit permettre le passage du débit régulé. Une forme géométrique en zigzag ou en étoile permet alors d'inscrire une grande longueur de déversoir dans un génie civil de dimensions raisonnables. La cuvette formée par le déversoir doit résister aux sous-pressions dues à la poussée de l'eau, et être lestée en conséquence.

Régulation du débit

De nombreux systèmes de contrôle de débit existent, du plus simple au plus compliqué. Il s'agit le plus souvent d'appareils à fonctionnement mécanique asservis à la hauteur de l'eau en amont ou en aval. Certains systèmes ont été conçus à l'origine pour le contrôle des débits dans les grands réseaux d'irrigation gravitaire. Plus récemment on a développé des appareils spécialement conçus pour la régulation en réseaux d'assainissement.

Entre autres on peut citer :

Les orifices calibrés

Ce sont des ouvrages simples. Leur fonctionnement est satisfaisant pour le contrôle du débit quand la variation de charge entre débit nul et débit maximum est faible par rapport à la charge initiale. Ils peuvent être utilisés quand une régulation précise du débit n'est pas exigée.

La formule donnant le débit en m3/s de ces orifices (cas d'un orifice dénoyé) est du type :

Q = m x S x √2g x h

m est un coefficient de contraction < 1 (voisin de 0,6)

h est la hauteur d'eau au-dessus de l'axe de l'orifice exprimée en mètre et S est la section exprimée en m2.

Une bonne protection par grille est indispensable pour éviter tout risque d'obstruction de l'orifice.

Les modules à masque

Les modules à masque de faible capacité comprennent une batterie de vannettes que l'on ouvre jusqu'à atteindre la valeur de débit souhaitée, modulable de litre en litre, de dizaine de litres en dizaine de litres, ou plus.

La précision du débit délivré varie entre 95 et 105 % du débit nominal pour une variation donnée de la hauteur d'eau en amont, au-dessus et en dessous d'un niveau optimal. Des abaques fournis avec chaque appareil précisent les performances. Les petits modules simple masque n'acceptent pas un grand marnage amont. On est contraint de les associer à une vanne à niveau aval constant qui va supporter les grandes variations de niveau du plan d'eau au moment des pluies et qui assurera, côté aval, un niveau d'eau présentant de faibles variations acceptables par le module à masque.

Pour les forts débits, l'usage des modules à double masque, plus tolérants quant à la variation du niveau amont, est possible. Souvent, la variation du niveau est compatible avec le marnage et une régulation complémentaire par vanne à niveau aval constant n'est pas nécessaire.

La position du module doit être réglée de telle sorte que le niveau nominal du bassin corresponde au niveau Q - 10 % du module.

Les évacuateurs en charge

Ce type d'évacuateur est construit selon les normes appliquées dans les barrages écrêteurs de crues ou autres. L'eau est amenée à l'aval de la digue par une conduite largement dimensionnée passant sous la digue. alimentée par un puits ou par une tour équipée d'un déversoir circulaire de type tulipe (cf. réf. /54/).

La vidange de fond

Dans le cas des bassins en eau, il faut prévoir un dispositif pour la vidange. Il est le plus souvent gravitaire pour les retenues avec digue de fermeture et devra être inclus dans l'ouvrage. Dans le cas d'une retenue en fond de cuvette, la vidange sera réalisée par une pompe mobile dont il faudra prévoir les servitudes d'accès.

La vidange permet l'inspection des berges et des ouvrages sous eau ainsi que les interventions éventuelles curages à sec, contrôle et régulation des populations de poissons (opération coutumière dans les étangs de pêche).

La règle de vidange décennale appliquée aux barrages et aux grandes retenues collinaires est également recommandée pour les bassins de retenue d'eaux pluviales.

De plus, si la qualité de l'eau s'est dégradée, la vidange est le moyen d'évacuer cette eau, après traitement éventuel, à une période où le milieu récepteur est moins sensible. La retenue se remplira ensuite avec une eau de meilleure qualité.

Le dimensionnement de la conduite de vidange tiendra compte des éléments suivants :

 les débits traversiers éventuels, ou les écoulements de nappe, en sachant que les vidanges se font de préférence en période froide, humide,

 le débit capable de l'ouvrage de vidange sera généralement calculé de telle sorte que la retenue puisse être intégralement vidée en une dizaine de jours au plus.

Quand on est amené à réaliser une digue barrant un talweg, il peut être intéressant d'utiliser la conduite de dérivation des débits pendant les travaux comme future conduite de vidange de fond.

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