Le principe de dimensionnement des dispositifs est de prévoir sur la parcelle un volume de stockage utile pour retenir un volume d'eau maximal.
Pour contribuer efficacement à la prévention des inondations, l'estimation de ce volume d'eau à gérer se basera sur :
- des données pluviométriques locales : quantités de pluies incidentes sur la parcelle ([mm ou l/m²]) pour différentes durées et différents temps de retour.
- un retour à l'état initial (vidange) en moins de 48 heures ;
- un débit de fuite maximal (Qmax), par exemple de 5 l/s/ha, et en tous cas inférieur au débit de fuite de la parcelle avant construction.
Les contraintes climatiques : les épisodes pluvieux
La prise en compte des épisodes pluvieux, de leur intensité en fonction de leur durée, constitue le point de départ de la mise en œuvre d'un système d'assainissement quel qu'il soit. On distingue les épisodes pluvieux d'hiver, longs et continus, des orages d'été, soudains, intenses, et généralement de courte durée.
Méthode simplifiée
En première approche, le volume de rétention sera estimé comme égal au volume de ruissellement.
Exemple : le versant avant d'une habitation (coefficient de ruissellement R=1), d'une surface de 24 m² est connecté à un dispositif d'infiltration situé dans la zone de recul. L'objectif consiste à absorber un évènement pluvieux centennal de 42,3 mm (= 42,3 l/m²) de 60 minutes.
Etape 1 : détermination du volume de rétention
V = Sr x R x q [m³ ou l]
Sr [m²] : les surfaces réceptrices d'alimentation en projection horizontale
R [%] : le coefficient de ruissellement de chaque surface réceptrice
q [mm ou l/m²] : la quantité de pluie incidente
V = 24 m² x 1 x 42,3 l/m² = 1015,2 l
Etape 2 : calcul du débit de fuite
Le dispositif d'infiltration situé dans la zone de recul se développe sur une surface de 4 m sur 3 m. Un essai d'infiltration a révélé une perméabilité du sol (k) de 20 mm/h. Le débit d'infiltration du dispositif est calculé comme suit :
Qfuite = Si x K [mm/h]
- Si [m²] : surface dédiée à l'infiltration
- K [mm/h]: coefficient de conductivité hydraulique
Qfuite = 12,00 m² x 20 mm/h = 0,24 m³/h = 240 l/h
Etape 3 : contrôler le temps de vidange du DGE
Exemple (suite):
t = Vrétention/ Qfuite
- Vrétention [m³] : volume de rétention
- Qfuite [m³/h] : débit fuite
t = 1015,2 l / 240 l/h = 4,2 heures < 48h OK
Méthode détaillée
Etape 1 : estimer le volume d'eau de pluie qui ruisselle sur la parcelle.
Vruissellement = Sr x R x q [m³ ou l]
Sr [m²] : les surfaces réceptrices d'alimentation en projection horizontale :
R [%] : le coefficient de ruissellement de chaque surface réceptrice (des valeurs typiques se trouvent dans le glossaire. Voir à ‘coefficient de ruissellement')
q [mm/m² ou l/m²] : la quantité de pluie incidente par mètre carré pour l'évènement pluvieux choisi (voir tables IDF)
Eléments à définir pour choisir l'évènement pluvieux :
- Le temps de retour des pluies d'orage à considérer : pour le dimensionnement des ouvrages secondaires, la période de retour apparaît être le plus souvent de l'ordre de 10 ans; celle relative aux ouvrages finaux est de l'ordre de 100 ans. On peut estimer que le dimensionnement des DGE s'effectue, de base, à partir des pluies décennales et qu'une sécurité est aménagée sur le site pour la reprise exceptionnelle des pluies centennales.
-
La durée de la pluie : 10 minutes ou 2 jours ? En moyenne, la quantité et l'intensité des précipitations sur des durées d'au moins quelques jours ont augmenté entre le début et la fin du 20ème siècle (source : Bruxelles Environnement, plan pluie 2008-2011). Il faut prendre en compte des pluies de durées variables afin d'identifier le risque maximal et de l'intégrer au dimensionnement des dispositifs.
Le choix de la période de retour et de la durée des pluies d'orage doit être réalisé en fonction des conditions propres à chaque bassin versant. On ne peut donc pas définir une pluie type valable pour tous les projets. On travaille donc sur base de pluies multiples. Cette méthode permet d'identifier l'évènement pluvieux le plus problématique qui doit être pris en compte pour le dimensionnement des ouvrages sur la parcelle : la pluie dite de projet.
Etape 2 : fixer le débit de fuite du DGE
L'équipe projet aura soit le choix d'opter pour un zéro rejet d'eau de pluie hors de la parcelle ou soit optera pour un débit régulé vers les eaux de surfaces ou un réseau collectif.
Dans le cas d'une évacuation à débit régulé vers les eaux de surface ou un réseau collectif, le débit de fuite peut être choisi à l'aide du tableau ci-dessous à moins que la commune ait fixé une valeur plus faible.
Débit de fuite en fonction de l'objectif environnemental
|
Base |
5 litres par seconde et par hectare 5 l/s/ha |
|---|---|
|
Performant |
2 litres par seconde et par hectare 2 l/s/ha |
|
Très performant |
1 litres par seconde et par hectare 1 l/s/ha |
Dans le cas d'un système d'infiltration, le débit d'infiltration dépend de la conductivité hydraulique du sol. Ce cas de figure doit être analysé par un bureau d'étude spécialisé.
Qfuite = Si x K [mm/h]
- Si [m²] : surface dédiée à l'infiltration (à déterminer par un bureau d'étude spécialisé)
- K [mm/h] : conductivité hydraulique
La surface dédiée à l'infiltration est provisoirement fixée en fonction des opportunités locales. Elle pourra être revue en fonction du résultat des calculs. Autant pour les dispositifs d'infiltration ouverts que souterrains, on prend en compte comme surface d'infiltration la surface horizontale du système.
Etape 3 : évaluer le volume de rétention du DGE
Sur base du volume d'eau de pluie de ruissellement sur la parcelle, on définit le volume de rétention maximal à prévoir sur le site sur base des pluies multiples. Ce volume est égal à la différence maximale entre le volume d'eau qui ruisselle sur la parcelle et le volume d'eau évacué du DGE pendant la durée de la pluie.
Par exemple, sur base des données pluviométriques IRM 2006 (Uccle) pour un évènement pluvieux décennal et centennal et un débit de fuite de 2 l/s/ha : les volumes de rétentions maximales sont représentés par les flèches vertes.
Evaluation du volume de rétention en fonction de différents évènements pluvieux pour un débit de fuite de 2l/s.ha
Plus le débit de fuite sera réduit et plus le volume de rétention devra être important.
Etape 4 : contrôler le temps de vidange du DGE
Une fois la pluie passée, l'ouvrage pourra se vider lentement et attendre la pluie suivante pour remplir à nouveau sa fonction. Idéalement, le temps de vidange ne devrait pas excéder 6 à 12h.
t = Vrétention/ Qfuite
- Vrétention [m³] : volume de rétention
- Qfuite [m³/h] : débit fuite
Le temps de vidange admissible dépend le plus souvent du temps de retour de la pluie : si un ouvrage est dimensionné pour une pluie centennale, par exemple, et si une telle pluie inonde temporairement l'ouvrage, il est acceptable que le temps de vidange atteigne 1 à 2 jours.
Si l'ouvrage se vidange par infiltration dans le sol, réduire le temps de vidange signifie augmenter la surface de l'ouvrage. Si l'ouvrage se vidange vers l'égout à débit régulé, réduire le temps de vidange signifie autoriser un débit de fuite plus grand, pour autant que l'exutoire le permette.
