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M
EMENTO
T
ECHNIQUE
2017
- C
ONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES ET DE COLLECTE DES EAUX USEES
-
IV.1
G
ENERALITES
La méthode de détermination des sections des ouvrages de transfert est applicable à l’ensemble des systèmes.
En première approche, le dimensionnement des sections d’écoulement à surface libre consiste à déterminer la
section d’ouvrage nécessaire pour véhiculer un débit donné compte tenu des pentes de l’ouvrage et des pertes
de charges linéiques et singulières.
Cette première étape de dimensionnement hydraulique est complétée dans un second temps par la vérification :
•
des conditions d’érosion et d’auto curage (cf.
§ IV.3);
•
de la non mise en charge des canalisations (cf. §
IV.4)qui peut être induite par des battements de la
surface libre de l’écoulement pour un débit de niveau de service 2 (cf. §
II.1.3.)correspondant à des
périodes de retour mentionnées dans l’EN 752 ;
•
de l’augmentation du volume d’eau à véhiculer du fait d’un écoulement aéré (cf.
§ IV.5).
A l’issue du calcul des sections d’écoulement, il est alors indispensable de vérifier les conséquences sur le
fonctionnement à l’échelle du réseau et notamment de la nécessaire prise en compte ou non des influences aval
(cf.
§ IV.7).
Dans tous les cas, il est recommandé de respecter des valeurs de diamètres nominaux minimaux de :
•
Ø 200 mm en eau usée ;
•
Ø 300 mm en eau pluviale ou unitaire.
Ces diamètres minimaux ne découlent pas directement d’un calcul hydraulique mais tiennent compte des
contraintes d’exploitation : passage des matières pouvant entrer dans le réseau (engouffrement amont), des
contraintes de raccordement des branchements et des possibilités de réhabilitations futures.
IV.2
C
ALCUL DES SECTIONS D
’
ECOULEMENT POUR UN DEBIT DONNE
IV.2.1
Formule de Manning-Strickler
Différentes formules de dimensionnement des sections d’écoulement ont été établies intégrant les évolutions
successives de la connaissance des paramètres d’écoulement : Chezy, Chezy-Bazin, Manning-Strickler, Von
Karmann, Nikuradze, Colebrook… Chacune de ces approches correspond à un domaine d’application et à des
types d’écoulement associés.
La formule de Colebrook est une formule générale applicable à de nombreux domaines, dont l'assainissement
urbain. Elle prend en compte la nature des parois ainsi que la nature du fluide via sa viscosité cinématique.
La formule de Manning Strickler ne prend pas en compte la nature du fluide transporté (de l'eau). Cette dernière
est intégrée directement dans le coefficient de débit.
La formule de Manning Strickler est donc intéressante et couramment employée car d’usage simple grâce à son
caractère monôme qui permet un calcul direct sans itérations.
La formule de Manning Strickler est :
= ∙
⁄
∙
⁄
(Équation 35)
Avec :
V : vitesse de l’effluent dans la canalisation en m/s
K : coefficient de débit en m
1/3
s
-1
R
h :
rayon hydraulique en m = Surface mouillée / périmètre mouillé
I : pente motrice de l’écoulement en m/m = pente de l’ouvrage en régime uniforme