18 Octobre 26 JDHU 26 Étude hydraulique des tranchées de rétention / infiltration A. PROTON, B. CHOCAT
SOMMAIRE Problématique Expérimentations Modélisation Résultats Perspectives
PROBLEMATIQUE Urbanisation = Imperméabilisation Stockage Que fait-on des Temporaire eaux pluviales?
PROBLEMATIQUE Système BANCEL Géotextile Event Drains Connections Matériau poreux
EXPERIMENTATION : Tranchées Deux types de tranchées étudiées : Tranchées de rétention Tranchées d infiltration
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4%
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4 Types d alimentation : 3 types Alimentation secondaire: avaloir
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4 Types d alimentation : 3 types Alimentation secondaire: Ruissellement direct
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4 Types d alimentation : 3 types Taille de l orifice (rétention) : ajutage Ø5 à Ø3
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4 Types d alimentation : 3 types Taille de l orifice (rétention) : ajutage Ø5 à Ø3 Matériau poreux : gravier 2/8
EXPERIMENTATION : Tranchées Caractéristiques des tranchées Pente : 1% - 4% Nombre de drains : - 1-2 - 4 Types d alimentation : 3 types Taille de l orifice (rétention) : ajutage Ø5 à Ø3 Matériau poreux : gravier Longueur : 3 m/ 12 m 1,7 m Section transversale 1, m,8 m
Q EXPERIMENTATION : Dispositif INFILTRATION EVACUATION RETENTION EVACUATION alimentation concentrée alimentation diffuse RESERVOIR
EXPERIMENTATION : Résultats Données expérimentales 2,m 8,m 1,m 5,m 4,m 1,m.9.8.7.6.5.4.3.2.1 2 4 6 8 1 water levels (m) input and output flows (l/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 12 :: :1: :2: :3: :4: :5: 1:: 1:1: 1:2: time duration
MODELISATION : Principe Modèle basé sur le concept de stock => 2 équations Équation de continuité dv dt s = Q e Q s ( t) = f Q ( t), Q ( t) Équation de stockage [ ] ρ V s e s
dx dx dx dx dx MODELISATION : Principe Hypothèse 1 : ligne d eau parallèle au fond Qe Qs Équation de stockage Vs ( t) = Sam( t) Δx ρ
MODELISATION : Principe Hypothèse 2 : régime d écoulement uniforme => Notion de vitesse d écoulement : Sam ( t) = Q V e e ( t) ( t) => Différentes expression pour V : Manning Strickler Darcy Forcheimer Izbash
MODELISATION : Principe Déroulement du calcul : calcul descendant Q E i Boucle sur l espace H i => V S i équation de stockage équation de continuité Q S i Q E i+1 Boucle sur le temps
MODELISATION : Principe Influence aval Limitation de débit à l exutoire Singularité physique de la tranchée Injection ponctuelle d eau à un nœud Décroissance de l hydrogramme => remontée du niveau d eau à l aval
MODELISATION : Principe Influence partielle h amont tronçon i tronçon i+1 h aval dx dx Influence totale h amont tronçon i tronçon i+1 h aval dx dx
MODELISATION : Principe Influence aval Itérations => obtention de l équilibre Q E i H i 1 Boucle sur l espace test influence aval H i 1 recherche du dernier tronçon influencé V s [infl;i-1] Q S i Q E i+1 Q S i-1 =Q e i Boucle sur le temps H i 2
MODELISATION : Validité du code Objectif : valider le code de calcul du modèle de Stock Modélisation Stock : codé sous Visual Basic Modélisation BSV : logiciel CANOE Conduite circulaire Ø5 Même hydrogramme d entrée Avec ou sans limitation de débit
MODELISATION : Validité du code Hydrogrammes de sorties sans limitation de débit.25.2 débit sortant (m3/s).15.1 BSV stock.5 1 2 3 4 5 6 temps (minutes)
MODELISATION : Validité du code Hydrogrammes de sorties avec limitation de débit.12.1 débit sortant (m3/s).8.6.4 BSV stock.2 2 4 6 8 1 12 temps (minutes)
MODELISATION : Validité du code Hauteurs d eau à l aval avec limitation de débit 1.2 1 hauteur d'eau aval m.8.6.4 BSV stock.2 2 4 6 8 1 12 temps (minutes)
EXPERIMENTATION : Résultats Profil des lignes d eau - remplissage Sans drain Avec drains 1.8 1.8 1.6 1.6 hauteur(m) 1.4 1.2 1.8.6.4 fond t=1 min t=2 min t=3 min t=4 min t=5 min t=6 min t=7 min t=8 min hauteur(m) 1.4 1.2 1.8.6.4 fond t=1 min t=2 min t=3 min t=4 min t=5 min t=6 min t=7 min t=8 min.2.2 5 1 15 2 25 3 longueur (m) 5 1 15 2 25 3 longueur (m)
EXPERIMENTATION : Résultats Profil des lignes d eau - vidange Sans drain Avec drains 1.8 1.8 hauteur(m) 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 fond t=46 min t=48 min t=5 min t=52 min t=54 min t=56 min t=58 min t=6 min t=62 min t=64 min t=66 min t=68 min t=7 min t=72 min t=74 min hauteur(m) 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 fond t=18 min t=19 min t=2 min t=21 min t=22 min t=23 min t=24 min t=25 min t=26 min 5 1 15 2 25 3 5 1 15 2 25 3 longueur (m) longueur (m)
EXPERIMENTATION : Résultats Premières constatations Hypothèse de ligne d eau parallèle au fond => OK Hypothèse de ligne d eau horizontale lorsqu il y a influence aval => OK Pendage de la ligne d eau à l exutoire Forte influence des drains sur le remplissage et la vidange de la tranchée
MODELISATION : Calage L équation de stockage - galet Manning Strickler Darcy v = 1 n R 2 3 h i v = Ki 1 2 Izbash v n n = λ i Forcheimer i = α v + βv² => 1 ou 2 paramètres à caler et valider
MODELISATION : Calage Calage sur TR1 : sans drain pente=4% Calage sur le débit de sortie Calage sur les hauteurs d eau E sur Qs 3 25 2 15 1 5 1.5 2 2.5 3 3.5 n manning E sur hauteurs 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1.5 2 2.5 3 3.5 n manning => Optimum : n=2.4
MODELISATION : Calage Hydrogrammes de sortie.25.2 Qs calculé Qs mesuré débit (m3/s).15.1.5 1 2 3 4 5 6 7 temps (minutes)
MODELISATION : Calage Hauteurs d eau.7.6 h1 mesurée h1 calculée hauteurs d'eau (m).5.4.3.2.1 1 2 3 4 5 6 7 temps (minutes)
MODELISATION : Calage Profil des lignes d eau - remplissage Profil expérimental Profil calculé 1.8 1.8 1.6 1.6 1.4 1.4 hauteur(m) 1.2 1.8.6 fond t=2 min t=4 min t=6 min t=8 min t=1 min t=12 min hauteur(m) 1.2 1.8.6 fond t=2 min t=4 min t=6 min t=8 min t=1 min t=12 min.4.4.2.2 5 1 15 2 25 3 longueur (m) 5 1 15 2 25 3 longueur (m)
MODELISATION : Calage Profil des lignes d eau - vidange Profil expérimental Profil calculé 1.8 1.8 hauteur(m) 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 fond t=46 min t=48 min t=5 min t=52 min t=54 min t=56 min t=58 min t=6 min t=62 min t=64 min t=66 min t=68 min t=7 min t=72 min t=74 min hauteur(m) 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 fond t=46 min t=48 min t=5 min t=52 min t=54 min t=56 min t=58 min t=6 min t=62 min t=64 min t=66 min t=68 min t=7 min t=72 min t=74 min 5 1 15 2 25 3 5 1 15 2 25 3 longueur (m) longueur (m)
MODELISATION : Calage Validation sur TR3 : sans drain pente=1% - débits.8.7 Qs calculé Qs mesuré.6 débit (m3/s).5.4.3.2.1 1 2 3 4 5 6 7 temps (minutes)
MODELISATION : Calage Validation sur TR3 : sans drain pente=1% - hauteurs.7.6 h7 mesurée h7 calculée.5 hauteurs (m).4.3.2.1 1 2 3 4 5 6 7 temps (minutes)
MODELISATION : Calage Profil des lignes d eau - remplissage Profil expérimental Profil calculé.9.9.8.8 hauteur(m).7.6.5.4.3.2 fond t=3 min t=6 min t=9 min t=12 min t=15 min t=18 min t=21 min t=24 min hauteur(m).7.6.5.4.3.2 fond t=3 min t=6 min t=9 min t=12 min t=15 min t=18 min t=21 min t=24 min.1.1 5 1 15 2 25 3 longueur (m) 5 1 15 2 25 3 longueur (m)
MODELISATION : Calage L équation de stockage - drains Section tranchée = [section galet + section drain] Débits partiellement échangés à chaque nœud Le drain diffuse Le drain se comporte comme une canalisation (écoulement à surface libre ou en charge)
MODELISATION : Calage TR2 2 drains pente=4% - hydrogramme de sortie.25 Qs calculé Qs mesuré.2 débit (m3/s).15.1.5 5 1 15 2 25 3 temps (minutes)
MODELISATION : Calage TR2 2 drains pente=4% - hydrogramme de sortie.4.35 h1 mesurée h1 calculée.3 hauteurs (m).25.2.15.1.5 5 1 15 2 25 3 temps (minutes)
CONCLUSIONS - PERSPECTIVES Bonne capacité du modèle à représenter le fonctionnement hydraulique des tranchées Modélisation de l infiltration Etude du colmatage des tranchées d infiltration
18 Octobre 26 JDHU 26 Étude hydraulique des tranchées de rétention / infiltration A. PROTON, B. CHOCAT