MONOGRAPHIE DE LA REGION DU VAKINANKARATRA

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ETUDE HYDROLOGIQUE ET DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT

ETUDE HYDROLOGIQUE

L’hydrologie est la science qui étudie les eaux terrestres, leur origine, leur mouvement et leur répartition sur notre planète, leur propreté physique et chimique, leur interaction avec l’environnement physique et biologique et leurs influences sur les activités.
L’étude hydrologique a pour but dans notre cas, de résoudre les problèmes posés par l’eau dans le cadre d’un projet routier.
Son objectif fondamental est d’estimer les débits de crues pour les bassins versants afin de dimensionner les ouvrages

ETUDE PLUVIOMETRIQUE

L’étude pluviométrique vise à connaitre :
Les hauteurs pluviométriques ;
Les intensités des pluies.
Hauteur pluviométrique
Sur la route RN 43, la station pluviométrique présente des séries de mesure suffisamment longues.
Les pluies maximales caractéristiques de 1 à 3 jours consécutifs sont les suivantes :
Tableau n°60 : : Hauteur de pluies caractéristiques (mm) de 1 à 3 jours consécutifs pour différentes périodes de retour (an)

Intensité des pluies

Les intensités des pluies (mm/h) pour une durée t et une période de retour sont données par le tableau suivant : Tableau n°61 : Intensité de pluies pur une durée t et une période de retour (mm)

BASSIN VERSANT

Un Bassin Versant est une surface située naturellement entre les lignes de partage des eaux de ruissellement et transforme les pluies qui y tombent en débit. Il est caractérisé par sa surface S, par sa pente moyenne I, par son coefficient de ruissellement C, par le coefficient de forme K et par sa longueur de thalweg principal L.

Surface du BV

Après délimitation du BV, nous pouvons trouver sa surface S par l’une des méthodes suivantes :
A l’aide d’un planimètre
Le planimètre est un appareil électronique qui permet directement de déterminer la surface du BV sur le plan.
So : Lecture moyenne sur planimètre en mm2 ;
E : échelle de la carte.
Par découpage en configuration géométrique simples
Diviser la surface du BV en plusieurs configurations géométriques simples pour faciliter le calcul. ETUDE DE REHABILITATION DE LA ROUTE NATIONALE RN 43 DU PK 85+320 AU PK 106+200  Où Si : surface de chaque configuration géométrique en mm2 ;
E : échelle de la carte
Méthode des petits carreaux
Nous subdivisons la surface du BV en petits carreaux égaux.
Où So : surface d’un carreau en mm2 ;
n : nombre des petits carreaux.
Pente du Bassin Versant
La pente du bassin versant peut être déterminée par l’une des méthodes suivantes :
Par le biais de la pente du thalweg principal
Le thalweg principal est la ligne joignant les points les plus bas du BV. La pente de ce thalweg sera déterminée en traçant la variation de l’altitude le long de celui-ci.
Où I : pente du Thalweg [%]
h : différence d’altitude [m];
L : long du thalweg [m].
Par le biais du triangle équivalent
Dans notre cas, nous disons successivement :
P : le périmètre du BV à l’aide d’un curvimètre.
Où :
Lo : lecture moyenne sur curvimètre (cm) ;
E : échelle de la carte.
S : surface du BV ;
K : coefficient de GRAVELLIUS
Le tableau suivant montre les caractéristiques des Bassins Versants dans notre tronçon : Tableau n°62 : Caractéristiques des BV

Méthode de calcul de débit de crue :

Le débit de crue d’un Bassin Versant est la quantité d’eau nécessaire à évacuer à la sortie du bassin par unité de temps. Le calcul du débit de crue est basé sur la taille du bassin versant qu’il soit petit, moyen ou grand.
Nous utilisons la méthode de Duret qui est applicable au calcul du Bassin Versant de superficie ( 5 Km2). Le débit maximal de période de retour P d’un BV est atteint si la durée de l’averse est plus ou moins égale au temps de concentration Tc.
Q : Débit [m3/s]
S : Surface du Bassin Versant [km²]
I = I (tu, P): Intensité de pluie pendant le temps utile tu et de période P [mm]
I (tu , P )= 28 (tu + 18) – 0,763 x I (1h, P) [mm]
I(1h,P) = 0,22H+56 avec H : hauteur de pluie.
Le temps utile tu provoquant la crue maxi de période P :
tu = 0,87 tc
0,82 [mn]
tc : Temps de concentration, c’est-à-dire le temps maxi que met une goutte de pluie tombée à l’intérieur du BV pour atteindre l’exutoire. Pour calculer le temps de concentration tc, nous utilisons la formule de VENTURA

Vérification hydraulique

Nous rappelons que l’étude hydraulique a pour but de déterminer la section de l’ouvrage en fonction du débit à évacuer. La détermination de la section consiste à fixer la largeur B, calculer la hauteur de l’ouvrage qui pourrait évacuer la quantité d’eau Q0. Il est à noté que l’écoulement de l’eau à l’intérieur de l’ouvrage est limité à une vitesse admissible, et doit être supérieur à la vitesse d’ensablement de 0,25 m/s.

ETUDES DES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT

Les ouvrages d’assainissement sont les suivants : fossés latéraux, fossés de crête, les exutoires, les buses et les dalots.

ETUDES DES FOSSES LATERAUX

Les fossés latéraux sont généralement de dimension transversale limitée, avec une section trapézoïdale, rectangulaire ou triangulaire, en maçonnerie de moellon ou en béton ou en terre. Ils évacuent les eaux de la plateforme et du talus.
Le fossé triangulaire est réservé surtout pour les fossés en terre et si le débit est faible. Le fossé trapézoïdal est un peu stable par rapport au fossé rectangulaire.
Pour le dimensionnement des fossés latéraux, il faut d’abord savoir la quantité de l’eau Qo à évacuer par les fossés et à la pente de la chaussée.
La détermination de Qo est identique à celle du calcul du débit de crue dont la surface du BV est celle de la chaussée à étudier et du talus.

Méthode de calcul de Qo (débit à évacuer)

Le mode de calcul de Qo est similaire à celui d’un bassin versant, qui est détaillé dans la partie de l’étude hydrologique. Le bassin est la surface recueillant les eaux de ruissellement et déversant vers le fossé qui les reçoit. Cette surface est définie par la largeur ou par la demi- largeur de la chaussée ainsi que le reste du demi –profil en travers (talus de déblai, accotement, etc.)
Le tableau suivant montre les caractéristiques des petits bassins versants sur le tronçon selon leur profil en long.

Méthode de dimensionnement du fossé

Le dimensionnement a pour but de vérifier les conditions suivantes :
Les fossés de section maximale peuvent évacuer le débit venant du bassin versant ;
La vitesse de l’eau ne dépasse pas la valeur limite que la surface d’écoulement peut supporter sans affouillement.
Il existe 3 types de fossé latéraux :
· Fossé rectangulaire ou caniveau ;
· Fossé triangulaire ;
· Fossé trapézoïdal.
Quand la pente des fossés latéraux est supérieure ou égale à 7%, alors il faut stabiliser la chaussée c’est-à-dire maçonner ou bétonner les fossés.
Le fossé triangulaire est réservé surtout pour les fossés en terre et si le débit est faible.
Soit donc un fossé triangulaire pour les fossés en terre et rectangulaire pour les maçonnés.
La vitesse d’ensablement est égale à Vens = 0,50 [m/s] pour terrain sableux ; Vens = 0,25 [m/s] pour terrain limoneux
La vitesse limite d’affouillement est de 3 [m/s] pour les terrains constitués par des mélanges de sables ou de limons. Au-delà de cette valeur, nous pouvons les
protéger par des revêtements en pierres jointoyées.
Si le fossé est surdimensionné, nous devons préciser les valeurs de h.
Si le fossé est sous dimensionné, alors nous passons à une autre section de capacité d’évacuation plus élevée ou nous devons implanter des ouvrages de décharge ou des exutoires.

Ouvrage de décharge :

Les ouvrages de décharge sont des buses et des dalots. Les buses sont généralement métalliques de section circulaire et nécessitent un remblai d’une épaisseur d’au moins 0,80m.
Le dalot est une construction en maçonnerie de moellon avec une dalle de béton sur laquelle on peut circuler directement. Il est de section rectangulaire et fonctionne à surface et à sortie libre.
Ainsi nous allons prendre les dalots comme ouvrages de décharge.
Pour que la condition de fonctionnement d’un dalot soit remplie, nous donnons au dalot une pente supérieure à une pente critique. Et pour éviter l’affouillement de l’ouvrage, la vitesse maximale est fixée à 6,5 [m/s]. La vitesse minimale pour éviter l’ensablement est de 0,50 ou 0,25 [m/s] respectivement avec écoulement transportant des particules sableuses ou limoneuses.

Table des matières

Introduction générale
PARTIE I : ETUDES PRELIMINAIRES
Chapitre I : GENERALITES SUR LE PROJET
Chapitre II : MONOGRAPHIE DE LA REGION DU VAKINANKARATRA
Chapitre III : TRAITS CARACTERISTIQUE DE LA DISTRICT DE FARATSIHO
CONCLUSION DE LA PARTIE I
PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE
Chapitre I : ETAT ACTUEL DE LA ROUTE
Chapitre II : ETUDE DU TRAFIC
Chapitre III : ETUDE DES MATERIAUX
Chapitre IV : DIMENSIONNEMENT DE LA CHAUSSEE
Chapitre V : ETUDE HYDROLOGIQUE ET DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT
CONCLUSION DE LA PARTIE II
PARTIE III : ETUDE FINANCIERE ET ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
Chapitre I : ESTIMATION DU COUT DU PROJET
Chapitre II : ETUDE DE RENTABILITE DU PROJET
Chapitre III : ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
CONCLUSION DE LA PARTIE III
CONCLUSION GENERALE
BIBLOGRAPHIE ET AUTRE SOURCE
ANNEXES

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