PFE Sous thème: Calcul des débits des eaux pluviales en zone urbaine
Calcul des débits des eaux pluviales en zone urbaine en utilisant EPASWMM
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| Calcul des débits des eaux pluviales en zone urbaine en utilisant EPASWMM |
Introduction Générale:
Dans le cadre de ce travail en lien direct avec la modélisation en
hydrologie urbaine, nous avons étudié quelques méthodes d’évaluation des débits
pluviaux, notamment le modèle EPASWMM.
Nous avons procédé au calage de quelque uns de ces modèles pour le
bassin pilote de Tanger en traitant les données pluviométriques et limnimétriques,
ainsi que les propriétés physiques fournies pour le bassin.
La confrontation des débits calculés à ceux mesurés, nous a permis de
tester chacun de ces modèles, et de repérer le plus adéquat pour la
réalité du bassin sujet de l'étude.
Pour faciliter cette opération, nous avons
développé une application informatique sous Visual Basic qui permet le
calcul des débits par différentes méthodes.
Au cours des vingt dernières années, la
plupart des agglomérations du Maroc ont connu un développement urbain très
rapide. C’est ainsi que, pendant la dernière décennie, plusieurs études d’assainissement
ont été lancées dans différentes villes marocaines.
La conception et le dimensionnement d’un
réseau d’assainissement urbain se fait en plusieurs étapes. On commence par
déterminer les caractéristiques physiques et urbanistiques du bassin étudié
(superficie, pente moyenne, allongement, densité de population, taux d’imperméabilisation….etc.).
Une étude fréquentielle sur la
pluviométrie propre au bassin étudié s’avère nécessaire e pour pouvoir
déterminer la pluie du projet à introduire à l’entrée du modèle pluie-débit
choisi, qui calcule le débit pluvial à évacuer par chaque tronçon du réseau. Les débits pluviaux, étant en général
importants devant ceux des eaux usées, conditionnent largement la conception,
le dimensionnement et donc le coût d’investissement du réseau d’assainissement
considéré. D’où la nécessité de déterminer un modèle pluie-débit reflétant au
mieux le processus de transformation pluie-débit.
Au Maroc, le modèle le plus utilisé pour l’évaluation
des débits pluviaux est le modèle de Caquot. Ce modèle a été établi et adapté
en France. D’autres modèles ont été proposés et utilisés dans différents pays
du monde notamment le modèle de Mitci, modèle du R .R.L, modèle du réservoir
linéaire, et le modèle EPASWMM (ou modèle du réservoir non linéaire) qui est un
modèle sophistiqué et qui renferme
beaucoup de paramètres dont certains sont conceptuels et doivent absolument
être étalonnés. Il va falloir donc choisir parmi tous les modèles existants le
modèle le plus adéquat aux réalités marocaines. Cela n’est possible qu’en exploitant
des données expérimentales relatives à des événements pluie-débit observés en zones
urbaines. C’est dans ce cadre où se situe l’objectif du présent projet avec
comme support de travail les données relatives
au bassin expérimental de Tanger.
Premier chapitre - Généralités sur la modélisation en hydrologie urbaine:
Dans ce chapitre nous
entamons la modélisation hydrologique en milieu urbain où nous présentons une
synthèse bibliographique sur les modèles hydrologiques les plus utilisés dans
le monde.
Deuxième chapitre - Méthodes de détermination des débits des eaux pluviales pour les bassins urbains:
Le deuxième chapitre est
consacré à la présentation de quelques modèles d’évaluation des débits
pluviaux, à la définition des entrées – sorties, ainsi que les hypothèses de base de chaque modèle.
Troisième chapitre - Le modèle EPASWMM:
Dans le troisième chapitre
nous introduisons le modèle hydrologique EPASWMM, en définissant les principaux
modules utilisés par ce modèle pour simuler le comportement hydrologique et
hydraulique des réseaux d’assainissement.
Quatrième chapitre - Bassin expérimental de Tanger:
Le quatrième chapitre donne un aperçu sur
le bassin expérimental de la zone urbaine de Tanger, les caractéristiques
physique du bassin, ainsi que les dispositifs de mesures de pluviométrie et limnimétrie
mis en place.
Cinquième chapitre - Traitement des données pluie - débit:
Le cinquième chapitre porte
sur le traitement des données pluie – débit qui consiste à la détermination des
courbes Intensité - Durée – Fréquence
des événements pluie – débits sélectionnés,
et c’est moyennant l’analyse fréquentiel de la pluviométrie enregistrée dans le
bassin entre l’année 1990 et l’année 1993 (l’année où on a arrêté de faire le
jaugeage).
Sixième chapitre - Développement informatique des méthodes de calcul des débits:
Dans le sixième chapitre nous
exposons un développement informatique que nous avons établi sous Visual Basic,
où nous avons procédé à la programmation des différentes méthodes de transformation
pluie - débit présentées dans le chapitre 3, et qui va nous permettre de faire
les calculs des débits pour le cas du bassin de Tanger.
Septième chapitre - Application des modèles:
Avant de conclure, le dernier chapitre
portera sur la présentation des résultats de calcul : pour chaque événement
sélectionné, le calcul des débits pluviaux a été fait par les 5 méthodes suivantes
: Méthode rationnelle, méthode de Caquot, modèle de transfert, modèle de Mitci
et le modèle EPASWMM.
La confrontation des débits observés avec ceux calculés
va nous permettre de tirer des conclusions quant à la capacité de chaque modèle
de générer des débits qui se rapprochent des débits mesurés avec des marges
d’erreur acceptables, et donc de choisir le ou les modèles qui conviennent le
mieux pour un dimensionnement juste et économique des réseaux d’assainissement
au Maroc.
Conclusion générale:
A l’issue de ce travail, nous avons pu déduire que les méthodes d’évaluation des débits pluviaux, telles qu’elles ont été appliquées ne peuvent qu’approcher le débit.
La méthode de Caquot et la méthode Rationnelle sont des méthodes simples sur le plan pratique, mais les résultats dépendent considérablement du coefficient de ruissellement et du temps de concentration, qui sont des paramètres estimés souvent par des formules empiriques, ce qui risque de donner des débits calculés largement écartés de la réalité , en plus ces deux méthodes ne permet pas de décrire l’évolution temporelle de l’écoulement, elles ne donnent accès qu’a un débit de pointe .
Cette étude nous a également permis de nous rendre compte des difficultés rencontrées par les ingénieurs Marocains quant à la conception et le dimensionnement des réseaux. Ces difficultés peuvent être résumées en quatre points :
Pour ce qui est des modèles de Mitci, SWMM, et la méthode de Transfert, il semble que ce sont des modèles qui pourrait donner des résultats satisfaisants après calage ,surtout EPASWWM qui a prouvé qu’il était le plus efficace et le plus adéquat pour notre cas d’étude, malgré le nombre important de paramètres qu’il met en jeu, en plus ils permettent de simuler dynamiquement le cycle de l’eau dans le bassin depuis la pluie jusqu’à l’écoulement dans l’exutoire.
- Choix du modèle adéquat du processus de transformation pluie-débit.
- Estimation des paramètres du modèle choisi.
- Insuffisance des données pluviométriques de la zone étudiée.
- Estimation des caractéristiques physiques du bassin étudié.
Il faut aussi accorder beaucoup d’attention à l’évaluation des caractéristiques physiques du bassin étudié, surtout le coefficient de ruissellement dont l’influence sur les résultats est très important vu son exposant élevé dans les différentes formules (un exposant égal à 1 pour la méthode rationnelle, et qui est supérieur à 1 pour la méthode de Caquot), et qui est souvent mal estimé à cause d’une mauvaise connaissance de l’occupation du sol pour la surface ou bien l’impossibilité de décrire cette occupation à une échelle suffisamment fine pour la décrire correctement.
Pour le bassin expérimental de Tanger, nous insistons sur le fait qu’il faut se pencher sur les
points suivants :
- La qualité des enregistrements.
- Le calibrage du déversoir, pour cela il faut procéder à des essais pour trouver le coefficient “E “ de la formule utilisée, ou chercher une autre formule plus précise.
- Disposer de plusieurs stations de mesure de pluies pour pouvoir estimer le coefficient d’abattement spatial de la pluie.
En conclusion pour le territoire national, nous insistons sur la nécessité de disposer de plusieurs bassins expérimentaux car le calage des modèles de transformation pluie-débit ne peut être fait à partir des données d’un ou deux bassins ,et faut-il encore que ces bassins continue à fonctionner pendant une longue série d’année , pour avoir une base de données qui nous permettra de faire des simulations précises.
Lien du Téléchargement des documents du rapport :
Liste des figures:
Liste des tableaux:
Rapport final:
PowerPoint PPT:
Bibliographie:
Annexe A:
Annexe B:
Annexe C:
Annexe D:
Annexe E:
Annexe F:
Voir aussi:
ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UN SYSTÈME DE TRAITEMENT DE L’AIR D’UN BÂTIMENT À USAGE D’ENSEIGNEMENT
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