Calcul du débit de ruissellement (Q)
Comprendre le Calcul du débit de ruissellement (Q)
Vous êtes ingénieur en urbanisme et vous travaillez sur la conception d’un nouveau lotissement résidentiel. Ce projet comprend la construction de routes et de réseaux de drainage nécessaires pour gérer efficacement les eaux pluviales. Le quartier est situé dans une région qui reçoit une pluviométrie annuelle moyenne de 750 mm.
Pour comprendre le Calcul du coefficient de ruissellement moyen, cliquez sur le lien.
Données :
- Superficie du lotissement : 5 hectares.
- Coefficient de ruissellement (C) pour l’ensemble du site : 0.7 (zone majoritairement imperméable à cause de l’urbanisation).
- Intensité de la pluie de conception pour une période de retour de 10 ans : 120 mm/h.
Objectif : Calculer le débit de ruissellement (Q) qui doit être géré par les systèmes de drainage du lotissement.
Question :
Quel est le débit de ruissellement en m³/s que le système de drainage doit être capable de gérer lors d’une tempête avec une période de retour de 10 ans ?
Correction : Calcul du débit de ruissellement (Q)
1. Calcul de Q
Pour dimensionner correctement le système de drainage, il faut déterminer le débit maximal de ruissellement généré par une pluie intense (tempête) sur le lotissement. Le calcul s’appuie sur la méthode du « ruissellement direct » qui tient compte de trois paramètres essentiels :
- Le coefficient de ruissellement (C) : il représente la fraction de la pluie qui s’écoule sous forme de ruissellement sans être absorbée par le sol. Ici, le site étant urbanisé, le coefficient est élevé.
- L’intensité de la pluie (i) : c’est la hauteur de pluie tombée par unité de temps, exprimée ici en mm/h pour une tempête correspondant à une période de retour de 10 ans.
- La superficie (A) : il s’agit de l’aire du lotissement. Les unités doivent être homogènes dans le calcul (généralement en m²).
Formule
Le débit de ruissellement (Q) s’exprime par la formule :
\[ Q = \frac{C \times i \times A}{3\,600\,000} \]
où :
- \( C \) est le coefficient de ruissellement (sans unité),
- \( i \) est l’intensité de la pluie en mm/h,
- \( A \) est l’aire en m²,
- Le dénominateur \( 3\,600\,000 \) permet de convertir le résultat en m³/s.
Note : La conversion provient de la relation suivante :
1 mm/h = 0.001 m/h,
A (en m²) × 0.001 m = volume en m³ par heure,
Diviser par 3600 (secondes par heure) donne m³/s.
Données
Les données fournies sont :
- Superficie du lotissement : 5 hectares
\( \Rightarrow A = 5 \times 10\,000 = 50\,000 \, \text{m}^2 \) - Coefficient de ruissellement : \( C = 0.7 \)
- Intensité de la pluie de conception : \( i = 120 \, \text{mm/h} \)
Calcul
1. Calcul de la quantité de pluie effective sur la superficie :
\[ \text{Volume horaire} = C \times i \times A \] \[ \text{Volume horaire} = 0.7 \times 120 \, \text{mm/h} \times 50\,000 \, \text{m}^2 \] \[ \text{Volume horaire} = 84 \times 50\,000 \] \[ \text{Volume horaire} = 4\,200\,000 \, \text{mm} \cdot \text{m}^2/\text{h} \]
2. Conversion des unités :
Pour convertir en m³/s, on utilise le facteur de conversion :
\[ Q = \frac{4\,200\,000}{3\,600\,000} \, \text{m}^3/\text{s} \] \[ Q \approx 1.1667 \, \text{m}^3/\text{s} \]
Arrondi, le système de drainage doit pouvoir gérer un débit d’environ 1.17 m³/s lors d’une tempête avec une période de retour de 10 ans.
Calcul du débit de ruissellement (Q)
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