Conception d’un Système de Drainage Urbain
Comprendre la Conception d’un Système de Drainage Urbain
En tant qu’ingénieur en génie civil, vous êtes chargé de concevoir le système de drainage des eaux pluviales pour un nouveau quartier résidentiel.
Ce système doit efficacement gérer les eaux de pluie pour prévenir les inondations tout en respectant les normes environnementales.
Données fournies:
- Surface du lotissement : 5 hectares.
- Type de terrain : Terrain légèrement incliné avec une pente moyenne de 0.5%.
- Climat : Région tempérée avec une pluviométrie annuelle de 800 mm.
- Type de sol : Argileux avec un coefficient de ruissellement de 0.6.
- Événement pluvieux de conception : Intensité de pluie de 50 mm/h pour une période de retour de 10 ans.
- Coefficient de Manning (n) :
- 0.013 pour le PVC,
- 0.012 pour le béton.
- Diamètre minimum des conduits : 300 mm.
- Vitesses de l’eau admissibles :
- Minimum pour éviter la sédimentation : 0.6 m/s,
- Maximum pour prévenir l’érosion : 3.0 m/s.
- Altitude du site : 150 m au-dessus du niveau de la mer.
- Capacité des stations de pompage (si applicable) : 100 m³/h.
- Distance au cours d’eau récepteur : 2 km avec un canal d’amenée de 1 m de large minimum.
- Normes environnementales :
- Température maximale de l’eau rejetée : 35°C,
- Aucun déversement de solides de plus de 5 mm.
Questions:
1. Calculer le débit de ruissellement pour l’événement de conception
2. Dimensionner le système de drainage :
- Choisir entre un système de canaux ouverts ou fermés et entre les matériaux PVC ou béton.
- Calculer le diamètre nécessaire des conduits pour un écoulement optimal basé sur la formule de Manning, tout en assurant que la vitesse de l’eau reste dans les limites sécuritaires spécifiées.
- Assurer la conformité avec les réglementations environnementales.
Correction : Conception d’un Système de Drainage Urbain
1. Calcul du Débit de Ruissellement
Formule utilisée:
\[ Q = C \times I \times A \]
où
- \(Q\) est le débit de ruissellement (m³/s),
- \(C\) est le coefficient de ruissellement,
- \(I\) est l’intensité de la pluie (mm/h),
- \(A\) est la surface du bassin versant (hectares).
Données et Calculs:
- Coefficient de ruissellement (C): 0.6
- Intensité de la pluie (I): 50 mm/h
- Surface du bassin versant (A): 5 hectares.
Conversion nécessaire:
\[ A \text{ en m²} = 5 \text{ hectares} \times 10,000 \text{ m²/ha} \] \[ A \text{ en m²} = 50,000 \text{ m²} \]
\( I \text{ en m³/s pour la surface A} \)
\[ I \text{ en m³/s} = \frac{50 \text{ mm/h} \times 50,000 \text{ m²}}{3600 \text{ s/h}} \] \[ I \text{ en m³/s} = 0.6944 \text{ m³/s} \]
Substitution des valeurs dans la formule:
\[ Q = C \times I \] \[ Q = 0.6 \times 0.6944 \text{ m³/s} \] \[ Q = 0.41664 \text{ m³/s} \]
2. Dimensionnement du Système de Drainage
Données supplémentaires:
- Diamètre minimum des conduits: 300 mm
- Vitesse de l’eau (V):
– Min: 0.6 m/s
– Max: 3.0 m/s
Choix des matériaux et forme des conduits:
Optons pour des conduits en PVC, compte tenu de leur coefficient de Manning \(n = 0.013\).
Calcul de la section transversale \(A\) pour une vitesse \(V\) moyenne:
- \( V = 1.5 \text{ m/s (vitesse moyenne pour le calcul)} \)
\[ A = \frac{Q}{V} \] \[ A = \frac{0.41664 \text{ m³/s}}{1.5} \] \[ A = 0.27776 \text{ m²} \]
Conversion de \(A\) en diamètre \(D\) pour un conduit circulaire:
\[ A = \frac{\pi D^2}{4} \]
\[ D^2 = \frac{4 \times A}{\pi} = \frac{4 \times 0.27776}{\pi} \] \[ D^2 = 0.35368 \text{ m²} \] \[ D = \sqrt{0.35368} \] \[ D \approx 0.595 \text{ m} \] \[ D \approx 595 \text{ mm} \]
Conclusion sur le diamètre:
Le diamètre nécessaire pour maintenir la vitesse de l’eau à 1.5 m/s est d’environ 600 mm, ce qui est bien supérieur au minimum de 300 mm spécifié.
Conclusion:
Le débit de ruissellement calculé pour le nouveau quartier résidentiel est de 0.41664 m³/s. Le dimensionnement des conduits en PVC avec un diamètre de 600 mm est approprié pour gérer ce débit tout en maintenant des vitesses d’écoulement adéquates.
Cette solution devrait efficacement gérer les eaux pluviales et respecter les normes environnementales et techniques.
Conception d’un Système de Drainage Urbain
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