COMMUNE DE HAGENTHAL LE BAS * * * * * CONSTRUCTION D UN BASSIN DE RETENTION RD16 * * * * * MEMOIRE EXPLICATIF
Introduction La Commune de Hagenthal le Bas s est inscrite dans la démarche GERPLAN avec la Communauté de Communes de la Porte du Sundgau. Dans ce cadre, et afin de régler le problème des coulées de boue au Sud Est de la commune, il est proposé de créer un bassin de rétention. Travaux envisagés Les habitations proches de la Chapelle Ste Croix se situent en aval d un bassin versant d une superficie totale de 23 ha. Le thalweg qui ne présente pas de fossé est fermé par les routes départementales qui concentrent l eau vers le calvaire. Avec les projets de modification de la voirie, il s avère nécessaire de stocker une partie de l eau de ruissellement. En effet, le réseau d eau pluviale situé en aval n est pas dimensionné pour absorber les débits importants qui se produisent lors des orages. Il est difficile économiquement et techniquement de doubler le réseau d eau. La commune souhaite construire une digue permettant d aménager en amont une zone de rétention capable de protéger le quartier pour une pluie centennale. Il est possible d implanter un bassin de rétention reprenant les eaux de ruissellement de la quasitotalité du bassin versant. Principe de fonctionnement : Par temps sec : le bassin est vide Par temps de pluie : 1 tant que le débit d alimentation est inférieur au débit de fuite, le bassin reste vide, 2 dès lors qu il devient supérieur au débit de fuite, le bassin se remplit et joue alors son rôle de régulation en stockant le débit excédentaire, 3 au-delà d une pluie de fréquence centennale, le bassin se remplit intégralement et le déversoir (trop plein) permet l écoulement du débit résiduel. Dimensionnement de l ouvrage Le volume de bassin est calculé sur la base du volume induit par une pluie centennale, il est nécessaire de déterminer la pluie, la surface du bassin versant ainsi que le coefficient de ruissellement. Les résultats des méthodes présentées sont en annexe. Le Bassin versant (Cf plan de situation) Le bassin versant atteint environ 23 ha est principalement occupé par des cultures et est caractérisé par une pente moyenne élevée. Le bassin versant intercepté par la digue présente une surface de 23 ha occupé comme suit :
Occupation du sol Surface (m²) C coefficient de ruissellement Terres agricoles et chemins ruraux 149000 0.4 Forêts et vergers 81000 0.25 Total 230000 0.347 Le temps de concentration Le temps de concentration est estimé avec la méthode de Passini : Tc = temps de concentration en heures L = longueur du bassin versant (chemin hydraulique le plus long) I = pente moyenne sur le chemin hydraulique S = aire du bassin versant Passini : Tc = 0.12 x (S x L) 1/3 / I Estimation du temps de concentration (en heure) : 0.26 Le débit de pointe centennal en l absence d aménagement
Le débit est estimé à partir de la méthode rationnelle qui permet de transformer la pluie de projet (décrite par son intensité Ip en mm par secondes), supposée uniforme et constante dans le temps, en un débit instantané maximal lorsque l ensemble de son bassin contribue à ce débit. Le calcul est effectué pour une pluie de durée correspondant au temps de concentration du bassin. Q 100 = C x Ip x S / 3.6 L intensité de la pluie est déterminée par modèle stochastique sur la station météo de Bâle Mulhouse à l aide du logiciel Shypre (Cemagref). Soit un débit de 1.71 m³/s. Le volume de crue Le volume de crue est calculé à l aide de la méthode rationnelle avec : C = coefficient de ruissellement P = pluie totale de période de retour 100 ans S = surface du bassin versant en ha V (m3) = 10 x P (mm) x S (ha) x C La simulation de remplissage du bassin de rétention permet de déterminer le phénomène pluvieux le plus pénalisant. Dans ce ces, il s agit d une pluie d une durée totale de 6 heures soit 86 mm. Le débit de fuite Le bassin de rétention n interceptant pas l ensemble du bassin versant, le débit de fuite a été déterminé en prenant en considération le débit généré par l épisode pluvieux sur le bassin versant aval et la capacité d écoulement aval. Dans ce cas particulier, il est indispensable de réduire au maximum le débit s échappant du bassin lors des crues. Afin d éviter néanmoins une stagnation de l eau, le débit de fuite du bassin a été fixé à 0.05 m³/s. Il est toutefois possible de fermer la vanne lors de crue en cas de problème en aval. Le débit de vidange Les caractéristiques de la vanne de vidange (section carrée de 0,5 par 0,5 mètre) permettent d assurer la vidange du bassin en moins de 24 heures. Loi de vanne : Q = 0,6 S ( 2 g H ) ½
Caractéristiques du bassin de rétention Volume utile du bassin (cf plan de masse annexe caractéristiques du bassin) Compte tenu de la côte du déversoir arrêtée à 381 m NGF, le volume utile du bassin (sans surverse) atteint 5900 m 3. Le tableau ci-après donne le volume stocké dans le bassin en fonction du niveau d eau. La côte retenue pour le haut de la digue est quant à elle de 382 m NGF ; le différentiel par rapport à la côte de déversement correspondant à la hauteur du déversoir de sécurité majorée de 0.5 m maximum de hauteur de déversement puis de 0.5 m de revanche de sécurité. Dimensionnement des déversoirs Un pré-dimensionnement est effectué selon la méthode exposée ci-après, ces formules sont ensuite reprises dans un programme qui simule une crue millénaire se produisant bassin plein. Les résultats sont présentés en annexe. La formule utilisée pour ce type de déversoir est la suivante : Q = u. S. (2 g. h) 1/2 1 u = 0.3 pour un seuil en enrochement bétonné ou un seuil large en béton (arêtes vives) 2 S est la surface mouillée simplifiée (Longueur du déversoir x hauteur d eau maximum sur le seuil) 3 g est la pesanteur La longueur retenue pour le déversoir latéral est de 5 mètres. La côte de déversement atteint, pour la crue millénaire, 381.49 m NGF ; les 50 cm de revanche sont donc respectés.
Dispositions constructives Constitution de la digue La digue sera effectuée en remblais avec un talus ayant une pente de 1 / 2.5 (valeur indicative qui sera définie dans les études d exécution en fonction du matériau de remblai). Talus amont et aval Etant donné que la retenue n est pas en eau de manière permanente, les talus seront protégés efficacement contre l érosion par un enherbement. L ouvrage de vidange L ouvrage de vidange sera réalisé en éléments préfabriqués. Le débit sera régulé par une vanne murale protégée par une grille en béton préfabriqué. Une passerelle piétonne permettra d accéder au dessus de l ouvrage, l ensemble étant équipé de garde corps.
L ouverture dans le voile aura une dimension de 0.5 m x 0.5 m. La conduite passant sous la digue sera en Ø 500 mm. Le déversoir latéral Le déversoir latéral sera réalisé en extrémité de digue afin de réduire la hauteur de chute. Il comprendra une dalle en béton et servira également de voie de circulation. L eau coulera vers le pied de digue via la voirie existante.
COMMUNE DE HAGENTHAL LE BAS * * * * * CONSTRUCTION D UN BASSIN DE RETENTION RD 16 * * * * * NOTE DE CALCUL
SIMULATION N 1 : CRUE CENTENNALE Cette simulation a pour objectif de déterminer les débits maximum générés par les bassins versants. Cette simulation utilise la pluie la plus pénalisante en terme d intensité (pluie de durée égale au temps de concentration). Figurent dans l ordre les calculs pour le bassin versant en amont de l ouvrage projeté puis les calculs pour le bassin versant restant en aval.
SIMULATION N 2 : REMPLISSAGE DU BASSIN DE RETENTION Cette simulation utilise la pluie centennale la plus pénalisante en terme de volume à stocker compte tenu du débit de fuite. Le volume à stocker détermine la capacité minimale du bassin de rétention.
SIMULATION N 3 : CRUE MILLENAIRE Cette simulation a pour objectif de déterminer les débits maximum susceptibles de déverser par les ouvrages de sécurité. Elle utilise la pluie la plus pénalisante pour les déversoirs. La simulation démarre bassin plein. Elle permet de vérifier le dimensionnement des déversoirs et le respect de la revanche de sécurité.