Création d’une Noue Végétalisée
Comprendre la Création d’une Noue Végétalisée
Vous êtes ingénieur en urbanisme et vous travaillez sur un projet de développement durable pour une nouvelle zone résidentielle. Le projet vise à intégrer des solutions d’infrastructures vertes pour la gestion des eaux pluviales.
Une des solutions proposées est l’installation de noues végétalisées le long des routes pour collecter et filtrer les eaux de ruissellement, réduisant ainsi l’impact sur le système d’égouts municipal et augmentant la biodiversité.
Pour comprendre le Gestion des eaux de ruissellement, cliquez sur le lien.
Données fournies:
- Surface de la zone de drainage (A) : 5 hectares
- Coefficient de ruissellement (C) : 0,7 (zone majoritairement imperméable)
- Précipitation de conception (P) : 85 mm (pluie décennale)
- Longueur de la noue (L) : 150 mètres
- Largeur moyenne de la noue (B) : 3 mètres
- Pente de la noue (S) : 1 %
- Porosité du sol (φ) : 0,35
- Coefficient de Manning pour le sol végétalisé (n) : 0.035
- Capacité d’infiltration du sol (f) : 15 mm/h
Questions:
1. Calcul du volume d’eau de ruissellement (Vr) :
Déterminez le volume d’eau de ruissellement qui sera généré par la zone de drainage lors d’une pluie décennale.
2. Dimensionnement de la noue :
- Calcul de la capacité de stockage (Vs) : Calculez la capacité de stockage de la noue, en prenant en compte la porosité du sol.
- Détermination de la profondeur moyenne : Assumez que la profondeur moyenne est telle que la capacité de stockage Vs est égale au volume d’eau de ruissellement Vr.
3. Calcul du débit de sortie (Q) :
- Utilisez la formule de Manning modifiée pour les écoulements à surface libre dans les noues végétalisées pour calculer le débit de sortie.
- Estimation du temps de vidange : Calculez le temps nécessaire pour que la noue se vide complètement.
4. Analyse de l’efficacité :
- Évaluez l’efficacité de la noue pour réduire le pic de débit comparé à un scénario sans gestion des eaux pluviales.
- Discutez des avantages environnementaux potentiels de l’utilisation des noues végétalisées dans le développement urbain.
Correction : Création d’une Noue Végétalisée
Données fournies:
- Surface de la zone de drainage \( A = 5 \) hectares \( = 50000 \, m^2 \)
- Coefficient de ruissellement \( C = 0.7 \)
- Précipitation de conception \( P = 85 \, mm = 0.085 \, m \)
- Longueur de la noue \( L = 150 \, m \)
- Largeur moyenne de la noue \( B = 3 \, m \)
- Pente de la noue \( S = 1\% = 0.01 \)
- Porosité du sol \( \phi = 0.35 \)
- Coefficient de Manning \( n = 0.035 \)
- Capacité d’infiltration du sol \( f = 15 \, mm/h = 0.015 \, m/h \)
1. Calcul du volume d’eau de ruissellement \( V_r \)
\[ V_r = \frac{A \times C \times P}{1000} \] \[ V_r = \frac{50000 \times 0.7 \times 0.085}{1000} \] \[ V_r = 297.5 \, m^3 \]
2. Dimensionnement de la noue
Calcul de la capacité de stockage \( V_s \) : Nous devons déterminer une profondeur moyenne telle que \( V_s \) équivaut à \( V_r \).
Supposons initialement que la profondeur moyenne est de 0.5 m (cette valeur pourrait être ajustée selon la réalité du terrain et des contraintes du projet).
\[ V_s = L \times B \times \text{profondeur moyenne} \times \phi \] \[ V_s = 150 \times 3 \times 0.5 \times 0.35 \] \[ V_s = 78.75 \, m^3 \]
- Comme \( V_s < V_r \), augmentons la profondeur à 1 m pour voir si cela correspond mieux :
\[ V_s = 150 \times 3 \times 1 \times 0.35 \] \[ V_s = 157.5 \, \text{m}^3 \]
- La profondeur de 1 m est encore insuffisante, tentons 1.5 m :
\[ V_s = 150 \times 3 \times 1.5 \times 0.35 \] \[ V_s = 236.25 \, \text{m}^3 \]
- Tentons une dernière profondeur de 2 m :
\[ V_s = 150 \times 3 \times 2 \times 0.35 \] \[ V_s = 315 \, \text{m}^3 \]
- \( V_s \) à 2 m est suffisant car \( V_s > V_r \).
3. Calcul du débit de sortie \( Q \)
Rayon hydraulique (approximation):
\[ R_h = \frac{A_{eau}}{P_{mouillé}} \]
où
- \( A_{eau} \approx B \times \text{profondeur moyenne} = 3 \times 2 = 6 \, m^2 \)
- \( P_{mouillé} \approx 2 \times \text{profondeur moyenne} + B = 2 \times 2 + 3 = 7 \, m \).
\[ R_h = \frac{6}{7} \approx 0.857 \, m \]
\[ Q = \frac{1}{n} \times A_{eau} \times R_h^{2/3} \times S^{1/2} \] \[ Q = \frac{1}{0.035} \times 6 \times (0.857^{2/3}) \times (0.01^{1/2}) \] \[ Q \approx 1.422 \, m^3/s \]
Estimation du temps de vidange
\[ t = \frac{V_s}{Q} \] \[ t = \frac{315}{1.422} \] \[ t \approx 221.5 \, s \]
4. Analyse de l’efficacité
La noue végétalisée conçue peut contenir et gérer un volume d’eau significatif, réduisant le pic de débit vers les systèmes de drainage urbains. Cela montre une réduction effective de l’impact des eaux pluviales sur l’infrastructure existante tout en favorisant la biodiversité et l’infiltration naturelle de l’eau.
Création d’une Noue Végétalisée
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