Etudes Hydrauliques

 

 

Une étude hydraulique se déroule en quatre phases distinctes qui s'articulent comme suit :

 

PHASE 1 - ETAT DES LIEUX ET DIAGNOSTIC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   

 

 

 

Exemple de carte d'occupation du sol

 

- Recueil des données préexistantes utiles à l'étude (étude globale et intégrée, autres études hydrauliques...) et transfert à l'échelle du sous bassin versant, synthèse et mise à jour de documents existants;

- Analyse détaillée de la situation actuelle, étude des cartes topographiques , des photographies aériennes et des plans cadastraux;

- Reconnaissance de terrain par temps de pluie en situation de ruissellement permettant d'analyser le fonctionnement du sous bassin versant, noeuds hydrauliques remarquables...;

- Analyse des dysfonctionnements, manques et anomalies.

 

PHASE 2 - ETUDE HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE DU SOUS BASSIN VERSANT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       

 

 

 

carte de modélisation hydraulique

 

- Etude hydrologique et hydraulique du sous bassin donnant lieu à une modélisation éventuelle;

- Calage de l'étude avec les données recueillies lors des événements pluvieux récents.

 

PHASE 3 - PROPOSITIONS D'AMENAGEMENTS - SOLUTIONS PROPOSEES

 

- Propositions d'aménagements ou de solutions, hiérarchisation de ces propositions et analyse de leurs effets ;

- Propositions des éventuelles modifications des documents d’urbanisme ;

- Pré-validation techniques et administratives des sites de localisation des aménagements ;

- Estimation détaillée des coûts d'investissement et de fonctionnement.

 

PHASE 4 - PROGRAMMATION - REPARTITION

- Programmation pluriannuelle des travaux d'investissement et d'entretien ;

- Répartition financière entre les différents maîtres d'ouvrages.

 

 

LES PRINCIPES DE MODELISATION

 

L'importance des ruissellements dépend de beaucoup de facteurs qui rendent la modélisation du phénomène complexe.

 

• La pluviométrie :

L'un des principaux facteurs influençant le ruissellement est bien évidemment la pluie. Caractériser cette pluie n'est cependant pas une chose simple.

 

• La distribution temporelle des pluies :

Une fois que l'on sait quelles sont les données pluviométriques que l'on peut utiliser pour tenir compte de leurs variations dans l'espace, il faut encore connaître leurs variations dans le temps. Nous constatons tous que les années se suivent mais ne se ressemblent pas forcément en ce qui concerne la pluviométrie. Ainsi, les années 1990 ont été en Seine Maritime plutôt arrosées alors que le début des années 2000 était particulièrement sec.

 

De plus, les pluies ne sont pas toujours du même type tout au long de l'année. Ainsi, sur le bassin versant de l'Austreberthe, on constate en hiver des pluies régulières d'intensité moyenne toute la journée et au printemps des pluies d'orage d'intensité forte pendant quelques heures. Il faut donc étudier les variations pluriannuelles mais aussi saisonnières des précipitations.

 

Les variations pluriannuelles :

Pour caractériser la variation des précipitations dans le temps, il faut disposer de données sur plusieurs dizaines d'années. Il est alors possible de déterminer quelle loi statistique permet de les caractériser au plus juste. Parmi les lois les plus connues et utilisées dans ce domaine, il est possible de citer les lois normales, log-normales ou de Gumbel. Une fois déterminée quelle loi s'applique et après l'avoir ajustée aux données locales, il est possible de déterminer l'importance d'une pluie pour une fréquence d'apparition donnée. Ainsi on calcule les précipitations se produisant en moyenne tout les ans, tous les dix ans (décénnale) ou tous les cent ans (centennale).

 

Les variations saisonnières :

Pour connaître l'importance de chaque type de pluie en particulier les pluies longues d'hiver et courtes d'orage de printemps, il faut disposer d'un historique des pluies au moins à un pas de temps horaire et refaire l'analyse des variations pluriannuelles pour chacun des type de pluie qui nous intéresse. On détermine ainsi par exemple les pluies de 2h, 5h, 12h ou 24h se produisant en moyenne tout les dix ou cent ans.

 

• L'origine des données :

Pour connaître les caractéristiques des pluies susceptibles de se produire, il est donc nécessaire de disposer de données suffisamment anciennes et détaillées.

 

Pour le bassin versant de l'Austreberthe, nous utilisons l'historique des précipitations mesurées par Météo France à Boos. Ce sont les seules mesures effectuées depuis longtemps avec une précision suffisante pour en faire un traitement statistique.

 

Depuis quelques années, le Syndicat Intercommunal des Rivières de l'Austreberthe et du Saffimbec et la Direction Régionale de L'Environnement de Haute Normandie ont équipé le territoire du bassin versant de pluviomètres qui permettront dans quelques années de compléter les données issues de Météo France et d'avoir ainsi une information plus précise sur la pluviométrie locale.

 

 

• Le choix d'une pluie de projet :

Une fois que l'on connaît précisément les différents types de pluies qui sont susceptibles de se produire, il est nécessaire de décider quel est le niveau de protection que l'on souhaite mettre en œuvre. Il s'agit là d'une décision prise par les élus en fonction des informations données par les techniciens. Le SMBVAS a décidé de gérer les ruissellements provoqués par une pluie décennale de 2 heures ou 24 heures. Pour des pluies plus importantes, les aménagements étudiés et/ou conçus par le syndicat ne seront pas ou peu efficaces sans bien évidemment provoquer de dégâts supplémentaires.

 

Pour simplifier les modélisations hydrauliques, le syndicat ne teste que deux types de pluies représentatives des conditions météorologiques du bassin versant : une pluie décennale de 2h et une pluie décennale de 24h. Les effets sur les ruissellements de ces deux pluies sont testés et les aménagements sont dimensionnés pour la pluie la plus pénalisante, généralement celle de 2h car souvent c'est plus l'intensité de la pluie que la quantité de précipitations qui influe sur les volumes et débits ruisselés.

 

Le dernier élément nécessaire pour caractériser une pluie de projet qui sera modélisée est sa structure. En effet, pendant une période pluvieuse, l'intensité de la pluie peut varier et les conséquences de ces variations sur le ruissellement peuvent être importantes. L'étude des précipitations sur la région a permis de retenir un hyétogramme de pluie en forme de double triangle pour une pluie décennale de 2h et en forme de triangle pour une pluie décennale de 24h :

 

Cela revient à considérer qu'au cours d'une pluie décennale de 2h il y a une période de pluie intense entourée d'une période de pluie plus modérée et que pour la pluie décennale de 24h la pluie augmente régulièrement jusqu'à un maximum puis s'arrête de manière tout aussi progressive.

 

Une fois connue la pluie de projet, il reste un élément important à définir pour modéliser le fonctionnement hydraulique d'un bassin versant, c'est le coefficient de ruissellement des sols.

 

 

• Les coefficients de ruissellement :

 

Tous les sols ne réagissent pas de la même façon lors d'un épisode pluvieux. Ainsi un sol imperméable tel qu'une toiture, une terrasse ou la plupart des voiries va ruisseler très rapidement. La quasi-totalité de l'eau qui tombe sur ces sols s'évacue par ruissellement. A l'inverse une prairie permet une infiltration importante de l'eau de pluie et le ruissellement qui en sera issu sera faible. Les coefficients de ruissellements seront donc principalement fonction du type de sol. Il est donc nécessaire de connaître l'occupation du sol de l'ensemble d'un bassin versant pour pouvoir modéliser son fonctionnement.

 

Cependant, deux autres facteurs influent de manière significative sur le coefficient de ruissellement des sols. Il s'agit de la pente et de l'état hydrique. L'expérience montre que l'infiltration diminue avec la pente. De même, plus un sol est humide et plus le ruissellement est favorisé au détriment de l'infiltration des eaux.

 

Le schéma ci-dessous indique les variations des coefficients de ruissellement en fonction de ces différents paramètres.

 

 

• La modélisation :

 

Pour modéliser un bassin versant, il est découpé en bassins versants élémentaires pour lesquel on défini un coefficient de ruissellement et auxquels on applique la pluie de projet. Plusieurs types de modélisation existent et le choix de modèle se fait en fonction entre autre de la taille du bassin versant. Après calage du modèle le plus adapté, Il est possible de connaître les débits et volumes ruisselés à l'exutoire de chacun de ces bassins élémentaires. La modélisation du ruissellement simultané sur l'ensemble du bassin versant constitue la base du dimensionnement des aménagements proposés par les études hydrauliques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Coefficients de ruissellement en fonction de l'occupation des sols et des pentes