JOURNÉES EAU ET ENVIRONNEMENT

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2 Eléments de réflexion sur les outils de calcul utilisés en hydrologie urbaine et leur variables d entrées Rémi WAGNER Page 2/X

3 CONTEXTE Recours recommandé à l utilisation des modèles COMMENT EVITER? Rémi WAGNER Page 3/X

4 CONTEXTE Meilleure maîtrise des paramètres Variables d entrées Site Pluviométrie Rémi WAGNER Page 4/X

5 CONTEXTE Meilleure maîtrise des paramètres Variables d entrées Site Pluviométrie Paramètres de contrôle calage Rémi WAGNER Page 5/X

6 CONTEXTE Meilleure maîtrise des paramètres Variables d entrées Site Pluviométrie Paramètres de contrôle calage TRANSFORMATEURS Pluie-débit Propagation Rémi WAGNER Page 6/X

7 CONTEXTE Meilleure maîtrise des paramètres Variables d entrées Site Pluviométrie Paramètres de contrôle calage TRANSFORMATEURS Pluie-débit Propagation Variables de sortie Débit Volume Rémi WAGNER Page 7/X

8 Deux paramètres analysés La pluie (données sur l agglomération nancéienne) TRAVAUX REALISES La transformation pluie-débit (bassin versant de 143 ha sur Dombasle sur Meurthe) Rémi WAGNER Page 8/X

9 L Agglomération NANCEIENNE Bassins versants : ha ha rive gauche (75%) ha rive droite (25%) ha imp. Réseau d assainissement principalement unitaire et gravitaire. 45 déversoirs d orage habitants : en RD en RG Rémi WAGNER Page 9/X

10 CONNAISSANCE DES PLUIES Météo France 23 pluviomètres du Grand Nancy un pluviomètre de Météo France Imagerie radar Rémi WAGNER Page 10/X

11 COEFFICIENT DE MONTANA - CALCUL Calcul des périodes de retour (relation de Bos-Levenbach) T = Nbre d' événements + 0,4 rang 0,3 Nbre d' années Nbre d' événements Calcul des coefficients de Montana par régression linéaire I ( t, T ) = a( T ). t b( T ) T = 2 ( I( t, T) ) = ln( a( T) ) b( T). lnt ln + R 2 toujours supérieurs à 0,97 pour un coefficient unique de 6 minutes à 6 heures. Le découpage en plusieurs pas de temps (cf Météo France) permettrait d affiner encore plus, pour des résultats peu différents log(intensité) (mm/min) 1,000 0,000 1,000-1,000 3,000 5,000 7,000-2,000-3,000 y = -0,8251x + 2,3009 R 2 = 0,9914 log(pas de temps) (min) Rémi WAGNER Page 11/X

12 COURBE IDF - NANCY Intensité (mm/h) 200, , ,000 50,000 0,000 Période T=3 de ansretour: 5 ans Variabilité importante pour les événements de courte durée Pas de temps min Rémi WAGNER Page 12/X

13 PLUVIOMETRIE BOUDONVILLE Coefficients de Montana de six pluviomètres du Grand Nancy dans la zone géographique du bassin versant de Boudonville pour des pluies mensuelles et décennales (Calculs GEMCEA) et caractéristiques des pluies de durée 30, une heure et deux heures. Les intensités sont exprimées en mm/mn et les hauteurs en mm. Identification du pluviomètre Période de retour :T = 1 mois Période de retour :T = 10 ans a b 30 1 h 2 h a b 30 1 h 2 h 6- Haut du Lièvre 16- Haut de Chèvre 18- Préville 11- Maxéville 1,010 1,021 1,053 1,137 0,600 0,607 0,615 0,595 i = 0,13 i=0,087 i=0,057 i=1,11 i=0,65 i=0,39 15,008 0,765 h = 3,9 h = 5,2 h = 6,8 h=33,4 h=39,3 h=46,2 i = 0,13 i=0,085 i=0,056 i=1,12 i=0,66 i=0,38 15,572 0,773 h = 3,9 h = 5,1 h = 6,7 h=33,7 h=39,4 h=46,2 i = 0,13 i=0,085 i=0,055 i=1,00 i=0,61 i=0,37 11,378 0,715 h = 3,9 h = 5,1 h = 6,6 h=30,0 h=36,5 h=44,5 i = 0,15 i=0,100 i=0,066 i=1,03 i=0,64 i=0,39 10,915 0,694 h = 4,5 h = 6,0 h = 7,9 h=30,9 h=38,2 h=47,2 i = 0,12 i=0,081 i=0,053 i=1,18 i=0,64 i=0, Pépinière 1,000 0,614 h = 3,79 h = 4,9 h = 6,3 23,343 0,877 h=35,5 h=38,6 h=42,1 i = 0,15 i=0,098 i=0,065 i=1,10 i=0,67 i=0, Laxou Sapinière 1,078 0,586 12,911 0,724 h = 4,4 h = 5,8 h = 7,8 h=33,0 h=40,0 h=48,4 i en mm/mn et h en mm i en mm/mn et h en mm Rémi WAGNER Page 13/X

14 COMPARATIVE METEO-France Régional Identification du pluviomètre Période de retour T = 1 mois Période de retour T = 10 ans a b 30 1 h 2 h a b 30 1 h 2 h Météo France Saint Max Essey i = 0,14 i=0,10 i=0,06 i=0,77 i=0,46 i=0,28 1,566 0,680 9,455 0,739 h = 4,2 h = 5,8 h = 7,2 h=23,0 h=27,0 h=32,0 Grand Nancy n 23 i = 0,13 i=0,008 i=0,006 i=0,77 i=0,46 i=0,27 1,067 0,605 15,572 0,773 Laboratoire des Ponts et Chaussées h = 4,0 h = 5,4 h = 7,1 h=23,0 h=27,5 h=33,0 i en mm/mn et h en mm i en mm/mn et h en mm Durée Metz Langres Saint Dizier Nancy Essey Grand Nancy (16 haut de chèvre) IT 77 Zone 1 30 minutes 20,7 mm 20,8 mm 23,2 mm 23,0 mm 33,7 mm 23,8 mm Une heure 24,1 mm 24,7 mm 28,3 mm 27,0 mm 39,4 mm 31,6 mm Deux heures 27,9 mm 28,5 mm 33,2 mm 32,0 mm 46,2 mm 42,0 mm Hauteurs d eau générées par des pluies décennales (données Météo-France sauf Grand Nancy et IT 77) Rémi WAGNER Page 14/X

15 Données Météo France Pluviomètre Grand Nancy Pluviomètre Grand Nancy Caractéristiques de la pluie (1969 à 2004 pour T = 10 ans N 23 (LCPC) N 16 (Haut de chèvre) 1982 à 2002 pour T=1mois) (1989 à 2004) (1989 à 2004) T = 1 mois 4,0 mm 3,9 mm 4,2 mm Durée 30 (-5%) (-7%) T = 1 mois 5,4 mm 5,1 mm 5,8 mm Durée 1 heure (-7%) (-12%) T = 1 mois 7,1 mm 6,7 mm 7,2 mm Durée 2 heures (-1%) (-7%) T = 10 ans 23,0 mm 33,7 mm 23 mm Durée 30 (-) ((+47%) T = 10 ans 27,5 mm 39,4 mm 27 mm Durée 1 h (+2%) (+46%) T = 10 ans 33,0 mm 46,2 mm 32 mm Durée 2 heures (+3%) (+41%) Rémi WAGNER Page 15/X

16 CONCLUSIONS Variabilité des pluie plus importante à l échelle locale qu à l échelle régionale Existence de «couloir orageux»? Rémi WAGNER Page 16/X

17 DOMBASLE BASSIN VERSANT F Bassin versant F : 143 ha Imperméabilisation 41.4% Assainissement exclusivement unitaire. Plus long parcours hydraulique : 2417 m Dénivelée : 242,47 209,28 soit 33,19 m Pente moyenne : 1,37 % Pente pondérée : 0,67% (notion utilisé pour calculer le temps de concentration) Dombasle sur Meurthe Unités hydrauliques Rémi WAGNER Page 17/X

18 INGLUENCE DE LA PLUVIOMETRIE Calcul du débit de pointe par la formule rationnelle Calcul par modèle détaillé Q = C A Pluie de projet double triangle, Pertes constantes (~C imper), Réservoir linéaire r i t Débit de pointe Débit de pointe Formule rationnelle Formule rationnelle Débit de pointe Débit de pointe Modèle détaillé Modèle détaillé Valeur de référence Valeur de référence (données Météo France) (données Météo France) IT 77 IT 77 Pluviomètre n 16 Pluviomètre n 16 Grand Nancy Grand Nancy l/s l/s l /s l /s l/s l/s (ref) (+ 13 %) (+ 44 %) (ref) (+ 13 %) (+ 44 %) 5900 l/s l/s 5900 l/s l/s (+21%) (+ 29 %) (+ 80 %) (+21%) (+ 29 %) (+ 80 %) Pluie décennale de durée totale 216' et de 54 ' de durée intense Pluie décennale de durée totale 216' et de 54 ' de durée intense Rémi WAGNER Page 18/X

19 LIGNE EAU D1500 AVEC 4.89 m3/s Rémi WAGNER Page 19/X

20 LIGNE EAU D1500 AVEC 5.51 m3/s Rémi WAGNER Page 20/X

21 LIGNE EAU D1500 AVEC 7.03 m3/s Rémi WAGNER Page 21/X

22 INGLUENCE DE LA SURFACE ACTIVE Coefficient de ruissellement équivalent au coefficient d imperméabilisation (Cr=Cimp~0.41) Coefficient de ruissellement : (Cr~0.63) 0.95 sur surface imperméable 0.40 sur les autres surfaces Débit de pointe Formule rationnelle Cr=0.41 Débit de pointe Formule rationnelle Cr=0.63 Valeur de référence (données Météo France) IT 77 Pluviomètre n 16 Grand Nancy l/s l /s l/s (ref) (ref) (ref) l/s 8500 l/s l/s (+ 53%) (+ 54 %) (+ 53 %) Pluie décennale de durée totale 216' et de 54 ' de durée intense Débit de pointe Modèle détaillé Cr=41 % Débit de pointe Modèle détaillé Cr = 63% Valeur de référence (données Météo France) IT 77 Pluviomètre n 16 Grand Nancy 5900 l/s l/s (ref) (ref) (ref) l/s l/s (+ 63%) (+ 61 %) (+ 63 %) Pluie décennale de durée totale 216' et de 54 ' de durée intense Rémi WAGNER Page 22/X

23 INFLUENCE SUR VOLUMES DE STOCKAGE Méthode de calcul Référence de pluie Surface active/ Prise en compte de la forme et du profil du bassin versant Volume de stockage en m3 Surface totale Rémi WAGNER Page 23/X (écart avec la valeur usuelle) Méthode des volumes IT 77 C imp Non (+ 1 %) Zone 1 C max Non (+ 75 %) IT 77 C imp Non (+ 27 %) Zone 1 C max Non (+ 160 %) Méthode Météo France C imp Non (réf) des pluies Nancy-Essey C max Non (+ 79 %) Grand Nancy C imp Non (+ 63 %) Pluviomètre 16 C max Non (+ 182 %) C imp Longueur et pente moyenne (- 26 %) Météo France Longueur et pente pondérée 7000 (-36 %) Nancy-Essey C max Longueur et pente moyenne (+ 73 %) Méthode de Longueur et pente pondérée (+ 63 %) l hydrogramme C imp Longueur et pente moyenne (+ 35 %) (Hydrouti) Grand Nancy Longueur et pente pondérée (+ 23 %) Pluivomètre 16 Longueur et pente moyenne (+ 172 %) Longueur et pente pondérée (+ 165 %) IT 77 C imp Non (+ 40%) Zone 1 C max Non (+ 176%) Modèle Météo France C imp Non (-9%) détaillé Nancy-Essey C max Non (+77 %) (Papyrus) Grand Nancy C imp Non (+ 60%) Pluviomètre 16 C max Non (+ 190%) Nota : la valeur du calcul méthode des pluies a été pris comme référence de comparaison; elle ne constitue pas, pour autant, une valeur de référence C max

24 CONCLUSIONS Influence des paramètres «limitée» en terme de dimensionnement de collecteur (80 % d écart sur le débit variation d un diamètre) Forte en terme de dimensionnement de rétention car directe sur la conception de l ouvrage Type de modèles Le type de modèle n est pas un facteur déterminant Le paramètrage est plus important Utilisation des modèles détaillés permet : une meilleure analyse des phénomènes nécessite une attention plus importante à la définition des paramètre d entrée Rémi WAGNER Page 24/X

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