2. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 2
Cet ouvrage est une compilation de différents documents dont les plus représentatifs
sont :
GUIDE DE L'ASTEE/SHF, Guide technique pour la conception et le
dimensionnement des réseaux et ouvrages d'assainissement, Commission
Assainissement, Groupe de travail révision Instruction technique 77/284, à
paraître.
T. BAUER, Pratique de l'assainissement urbain, polycopié de cours, Version 2007.
CERTU, "LA VILLE ET SON ASSAINISSEMENT, Principes Méthodes et Outils pour
une meilleure intégration dans le cycle de l’eau", 2003, Ed. CERTU.
L'Encyclopédie des Techniques de l'Ingénieur :
J. VAZQUEZ, C. JOANNIS, M. ZUG, (2009) W6902 Modélisation et métrologie
des déversoirs d'orage. Publication dans « L’encyclopédie des Techniques
de l’Ingénieur » (ETI Sciences et Techniques). 2009, vol. W3, W6902.
C. JOANNIS, J. VAZQUEZ, M. ZUG, (2009) W6901 Fonctions et typologie des
déversoirs d'orage. Publication dans « L’encyclopédie des Techniques de
l’Ingénieur » (ETI Sciences et Techniques). 2009, vol. W3, W6901.
P. BLAZY, E.A. JDID, J.L. BERSILLON, Décantation : Aspects théoriques,
Publication dans « L’encyclopédie des Techniques de l’Ingénieur ». J
3 450.
J. VAZQUEZ, M. ZUG, L. PHAN, C. ZOBRIST, (2006) Guide technique sur le
fonctionnement hydraulique des déversoirs d’orage, Guide FNDAE (184p.+
94p. annexes), http://www-engees.u-
strasbg.fr/site/fileadmin/user_upload/pdf/shu/Guide_technique.pdf.
A.G. SADOWSKI, Synthèse sur l’hydrogène sulfuré et son traitement, Cours
ENGEES, 2006.
HAGER W. H., Wastewater hydraulics theory and practice, Springer, ed. 1999.
B. CHOCAT, J.P. BARDIN, Développement d'outils d'aide à la conception des
systèmes d'assainissement pluviaux, Rapport ANVAR 2004, BQT.
3. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 3
SOMMAIRE
1 PRINCIPES GENERAUX D’UN PROJET D’ASSAINISSEMENT ...................................................................... 5
1.1 LES NIVEAUX DE SERVICE ET PERIODES DE RETOUR ................................................................................................. 5
1.2 DUREE D’UTILISATION DES OUVRAGES ................................................................................................................ 7
2 CONCEPTION DES RESEAUX D’ASSAINISSEMENT ................................................................................... 8
2.1 A L’AMONT DES BRANCHEMENTS ...................................................................................................................... 8
2.1.1 Broyeurs d'évier ............................................................................................................................... 8
2.1.2 Boîtes à graisses, déshuileurs .......................................................................................................... 8
2.1.3 Protection contre les refoulements ................................................................................................. 8
2.2 LES BRANCHEMENTS ...................................................................................................................................... 9
2.2.1 Raccordement de la canalisation de branchement ....................................................................... 10
2.3 LES BOUCHES D'EGOUTS ................................................................................................................................ 20
2.4 DISPOSITIFS D’ENGOUFFREMENT (AVALOIRS) ..................................................................................................... 22
2.5 ACCES AUX CANALISATIONS : LES REGARDS ET BOITES .......................................................................................... 24
2.5.1 Types d’ouvrages et conditions d’accès aux canalisations ............................................................ 24
2.5.2 Fonctions des ouvrages ................................................................................................................. 26
2.5.3 Constitution des ouvrages d’accès ................................................................................................ 26
2.5.4 Implantation des ouvrages d’accès ............................................................................................... 28
2.5.5 Accès aux collecteurs visitables ..................................................................................................... 28
2.6 LES COLLECTEURS ........................................................................................................................................ 30
2.7 LES DEVERSOIRS ........................................................................................................................................... 34
2.7.1 Définitions et objectifs ................................................................................................................... 34
2.7.2 Configurations et typologies ......................................................................................................... 38
2.7.3 Conclusion ..................................................................................................................................... 49
2.8 LES OUVRAGES DE STOCKAGES ........................................................................................................................ 50
2.8.1 Cas des bassins de retenue d'eau pluviale : protection contre l'inondation .................................. 50
2.8.2 Cas des bassins de dépollution : protection du milieu naturel ...................................................... 50
2.8.3 Fonctionnement mixte .................................................................................................................. 51
2.8.4 Combinaisons entre déversoirs d'orage et ouvrage de stockage .................................................. 52
2.8.5 Les dispositifs de curage ................................................................................................................ 54
2.9 LES STATIONS DE POMPAGES .......................................................................................................................... 57
2.9.1 Définition des besoins .................................................................................................................... 57
2.9.2 Conception ..................................................................................................................................... 59
2.9.3 Prise en compte des phénomènes en régime transitoire (les coups de bélier) .............................. 70
2.10 LIMITEUR, REGULATEUR DE DEBIT ............................................................................................................... 73
2.10.1 Objectifs .................................................................................................................................... 73
2.10.2 conception ................................................................................................................................ 73
2.10.3 Principe des dispositifs couramment utilisés ............................................................................ 74
2.11 RESERVOIRS DE CHASSE ............................................................................................................................ 81
2.12 REGARDS DE CHUTE ................................................................................................................................. 83
2.13 LES DECANTEURS ..................................................................................................................................... 83
2.14 LES TECHNIQUES ALTERNATIVES .................................................................................................................. 85
2.14.1 Toiture réservoir ....................................................................................................................... 86
2.14.2 bassins de rétention .................................................................................................................. 87
2.14.3 Chaussée réservoir .................................................................................................................... 87
2.14.4 Puits d'infiltration ..................................................................................................................... 88
2.14.5 Tranchée drainante .................................................................................................................. 88
2.14.6 Noues ........................................................................................................................................ 89
4. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 4
3 DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX ..................................................................................................... 90
3.1 CALCUL DES DEBITS ...................................................................................................................................... 90
3.1.1 Les débits de temps sec ................................................................................................................. 90
3.1.2 Les débits de temps de pluie .......................................................................................................... 98
3.2 LES COLLECTEURS ....................................................................................................................................... 118
3.2.1 Dimensionnement des canalisations à pleine section ................................................................. 119
3.2.2 Evaluation de la hauteur normale ............................................................................................... 123
3.2.3 Prise en compte de l’air piégé dans les réseaux enterrés : modèle de Lautrich .......................... 129
3.2.4 prise en compte des conditions d’écoulement ............................................................................ 131
3.2.5 Les écoulements aérés ................................................................................................................. 134
3.2.6 L’autocurage ............................................................................................................................... 137
3.2.7 Proposition d’une Méthode de dimensionnement globale ......................................................... 145
3.2.8 Annexes ....................................................................................................................................... 147
3.3 LES DEVERSOIRS D'ORAGES .......................................................................................................................... 153
3.3.1 Conception – dimensionnement .................................................................................................. 155
3.3.2 Dimensionnement des déversoirs ................................................................................................ 157
3.3.3 Formule d’orifices ........................................................................................................................ 157
3.3.4 Formules de leaping weir ............................................................................................................ 159
3.3.5 Formules de déversoir à crête ..................................................................................................... 162
3.4 LES OUVRAGES DE STOCKAGE : LES BASSINS ..................................................................................................... 170
3.4.1 Méthode des pluies ..................................................................................................................... 170
3.4.2 Méthode des volumes ................................................................................................................. 172
3.4.3 Méthode de la pluie critique ........................................................................................................ 175
3.4.4 méthode IT 77 ............................................................................................................................. 177
3.4.5 méthode Agence de l’Eau Rhin‐Meuse ........................................................................................ 179
3.4.6 Dispositions constructives ........................................................................................................... 185
3.5 LES STATIONS DE POMPAGES ........................................................................................................................ 186
3.5.1 Volume utile de la bâche de reprise ............................................................................................ 186
3.5.2 Prévision qualitative de la production H2S .................................................................................. 187
3.6 LES DECANTEURS ....................................................................................................................................... 188
3.6.1 Dimensionnement ....................................................................................................................... 188
3.6.2 Vitesse de chute des particules en suspension ............................................................................ 188
4 LA MODELISATION ............................................................................................................................ 190
4.1 MODELISATION : CONCEPTS, APPROCHES, ET ETAPES ........................................................................................ 190
4.1.1 Les modèles ................................................................................................................................. 190
4.1.2 Les différents types de modèles .................................................................................................. 190
4.1.3 Les problèmes à résoudre ............................................................................................................ 191
4.1.4 Etapes méthodologiques ............................................................................................................. 192
4.2 PRISE EN COMPTE DES DONNEES ................................................................................................................... 194
4.2.1 Origine et types de données du site ............................................................................................ 195
4.2.2 Les données « mesurées » événementielles ................................................................................ 196
4.3 LES PRINCIPAUX PHENOMENES ..................................................................................................................... 203
4.3.1 La modélisation hydrologique ..................................................................................................... 205
4.3.2 La modélisation hydraulique ....................................................................................................... 208
4.4 SCHEMATISATION, CALAGE, VALIDATION ET EXPLOITATION ................................................................................. 213
4.4.1 Schématisation préalable ............................................................................................................ 213
4.4.2 Critères de comparaison .............................................................................................................. 214
4.4.3 Le calage ...................................................................................................................................... 216
4.4.4 La validation ................................................................................................................................ 221
5 SOMMAIRE DETAILLE ........................................................................................................................ 222
5. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 5
1 PRINCIPES GENERAUX D’UN PROJET
D’ASSAINISSEMENT
1.1 LES NIVEAUX DE SERVICE ET PERIODES DE RETOUR
(Guide ASTEE)
Depuis la décentralisation de 1982, le choix d’un niveau de protection relève de la
responsabilité des collectivités, donc des maires ou présidents d'EPCI
(Etablissement Public de Coopération Intercommunale). Il s’agit pour les élus de
trouver un optimum technico-politico-financier qui concilie un coût des ouvrages
supportable et un niveau de protection techniquement et politiquement suffisant.
L’habitude a été prise dans le passé, et notamment par les services de
l’Administration, de dimensionner les ouvrages pluviaux pour une période de retour
de 10 ans, même si l’instruction technique de 1977 suggérait de se limiter à 2 ou 5
ans pour les zones amont et d’aller jusqu’à 20 ou 50 ans pour les quartiers aval très
urbanisés et sans relief.
La norme européenne NF EN 752 propose de dimensionner les ouvrages pour limiter
les fréquences d’inondation de la manière suivante :
Zones rurales : 1 tous les 10 ans
Zones résidentielles : 1 tous les 20 ans
Centres villes, Zones industrielles ou commerciales : 1 tous les 30 ans
Passages souterrains routiers ou ferrés : 1 tous les 50 ans
Elles sont données à titre indicatif pour orienter les maîtres d'ouvrages les plus
démunis.
Cependant, le maître d’ouvrage, éventuellement à la demande du service instructeur,
a toute latitude pour édicter ses propres règles, adaptées au contexte, aux enjeux et
aux moyens de la collectivité. L'approche actuellement préconisée pour la conception
et la gestion des systèmes d'assainissement, repose notamment sur les principes
suivants :
envisager le fonctionnement des ouvrages pour tous les types d'évènements
pluvieux : faibles, moyens, forts, très forts.
utiliser les techniques d’évacuation, mais également de rétention, ralentissement
et infiltration (dites « alternatives ») de façon à disposer d'un système modulaire
présentant plusieurs modes de fonctionnement adaptés à ces différents
évènements,
aménager l’espace urbain pour supporter à moindre mal les défaillances des
ouvrages.
C’est une démarche beaucoup plus élaborée que la simple prise en compte de la
période de retour de débordement d’un tuyau, mais qui permet de définir des
stratégies de gestion du système pour différentes situations météorologiques. Pour
faciliter cette approche il est proposé de s’appuyer sur une notion de niveaux de
service, qui correspondent à des états différents de fonctionnement du système :
6. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 6
Niveau 0 : Temps sec : pas de rejet vers le milieu naturel.
Niveau 1 : Capacité maximale des ouvrages avant rejet sans traitement au milieu
naturel. En réseau unitaire et pseudo séparatif, il n’y a pas de déversement non
traité. L’objectif est la protection du milieu naturel. Ce niveau correspond à des
pluies faibles sans impact sur le milieu récepteur. (Période de retour de 15 jours à
1 an au maximum)
Niveau 2 : Capacité maximale des ouvrages sans mise en charge et remplissage
total des ouvrages de stockage. Il correspond à des pluies moyennes qui
définissent généralement le dimensionnement des ouvrages. Le réseau
fonctionne à pleine capacité avec déversements au milieu naturel acceptés.
(Période de retour jusqu’à 2 ans)
Niveau 3 : Capacité en charge des tuyaux jusqu’au débordement en surface,
utilisation des déversoirs de sécurité des ouvrages de stockage. Il correspond aux
pluies fortes avec les premiers débordements. Priorité est donnée à la lutte contre
les inondations avec acceptation d’impacts significatifs sur le milieu récepteur.
(Période de retour jusqu’à 20 ans)
Niveau 4 : Capacité des ouvrages et des voiries jusqu’à l’atteinte d’écoulements
dangereux en surface (plus de 50 cm d’eau = voitures soulevées et piétons en
stress). Il correspond aux pluies très fortes pour lesquelles la priorité est donnée à
la sécurité publique. (Période de retour de 50 à 100 ans).
La définition des seuils séparant ces niveaux, que l’on a exprimés en période de
retour de défaillance des ouvrages (au-delà des capacités maximales), relève d’une
décision politique, puisqu’elle engage à la fois le financement nécessaire, le niveau
accepté de détérioration de la qualité écologique du milieu récepteur, mais aussi le
niveau de risques et de dégradation des conditions de vie en ville.
7. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 7
1.2 DUREE D’UTILISATION DES OUVRAGES
(Guide ASTEE)
La conception et le dimensionnement d’un projet s’appuient sur une période donnée.
Cette période d’utilisation du projet intègre les données existantes lors de la
conception et leur évolution prévisible à moyen terme (par exemple 10 à 15 ans pour
l'évolution de l'urbanisation).
Un système d'assainissement représentera toujours, quelles que soient les solutions
adoptées, un investissement très lourd pour la collectivité, qu'il conviendra de
rentabiliser au maximum ; on peut évoquer plusieurs échelles de temps à son sujet :
La période d'amortissement financier, correspondant à la durée de
remboursement des emprunts contractés au moment de l'investissement (soit
une durée de 20 à 30 ans, voire plus, selon les conditions du marché),
La période d'amortissement comptable, correspondant à la durée qui sépare deux
remplacements d'un ouvrage ou d'un composant ; pendant cette durée, il convient
donc de « provisionner » des ressources en vue du renouvellement de cet
ouvrage ou de ce composant ; cette période est fonction de la nature des
investissements, et les nouvelles dispositions préconisent de distinguer les
différents composants du système d'assainissement.
A titre indicatif, les durées d'amortissement prévues par l'instruction comptable
M49 ou préconisées dans certaines applications sont les suivantes :
o Réseau enterré : 60 ans
o Cuvelages station d'épuration, déversoirs, bâtiments : 60 ans
o Branchements et regards : 50 ans
o Autre génie civil, postes de relèvement : 40 ans
o Voirie, clôture : 30 ans
o Electromécanique : 5 ans
La durée réelle d'utilisation, appelée parfois durée fonctionnelle du système, qui
sera aussi longue que possible, tant que ses capacités (de transit, de stockage
ou de traitement) ne seront pas dépassées et qu'il sera conforme à la
règlementation en vigueur.
La durée réelle d'utilisation du système peut largement dépasser les durées
d'amortissements comptable et financier et atteindre, voire dépasser le siècle. Il
convient d'ailleurs de souligner que les dernières réformes de l'instruction comptable
envisagent de faire correspondre durée d'amortissement et durée réelle d'utilisation.
Pour permettre cela, la conception, la réalisation (choix des matériaux et mise en
œuvre) comme la gestion doivent être conduits avec un niveau élevé de qualité.
8. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 8
2 CONCEPTION DES RESEAUX
D’ASSAINISSEMENT
2.1 A L’AMONT DES BRANCHEMENTS
(Guide ASTEE)
Il s’agit d’équipements destinés à protéger le système d’assainissement de
l'introduction de substances ou de matières indésirables, tant dans les parties
constitutives des réseaux que dans les branchements qui y aboutissent. Certains
équipements sont destinés à protéger les installations amont d’un dysfonctionnement
du réseau.
L’installation de ces équipements est régie par les prescriptions du règlement du
service de l’assainissement de l’autorité organisatrice.
Ces équipements sont rappelés dans ce document qui n’aborde pas leur
dimensionnement.
2.1.1 BROYEURS D'EVIER
Il convient de proscrire, sauf justifications spéciales, la mise en service de broyeurs
d'éviers qui, outre la surcharge qu'ils apportent aux stations d'épuration, aggravent
les risques de dépôts dans les égouts.
2.1.2 BOITES A GRAISSES, DESHUILEURS
La mise en service de boites à graisses et de bacs déshuileurs s'impose pour les
branchements d'immeubles où sont exercées certaines activités (restaurants,
industries alimentaires, garages, ateliers de mécanique, etc..).
Ces appareils n'assureront toutefois un service satisfaisant que dans la mesure où ils
seront bien conçus et correctement exploités. Compte tenu de l'importance que
présente leur bon fonctionnement pour l'exploitation des réseaux et des stations
d'épuration, la collectivité devra porter une attention toute particulière à leur
établissement et à leur contrôle.
Notons toutefois que les bacs déshuileurs ne peuvent assurer une sécurité totale en
ce qui concerne les risques de pénétration des hydrocarbures et autres matières
inflammables dans les réseaux.
2.1.3 PROTECTION CONTRE LES REFOULEMENTS
Le règlement sanitaire départemental type prescrit dans son article 44 les
dispositions à prendre pour éviter le reflux des eaux des réseaux d’assainissement
lors de leur exceptionnelle mise en charge dans les parties des immeubles situées
en dessous du niveau de la voie publique :
Etanchéité des canalisations, joints et regards en domaine privé avec
résistance à une pression correspondant à une élévation des eaux jusqu’au
niveau de la chaussée ;
Mise en place de clapets anti-retour entre les parties inférieures de l’immeuble
et la voie publique ;
Déconnection totale avec évacuation des effluents par station de pompage.
9. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 9
2.2 LES BRANCHEMENTS
(Guide ASTEE)
Le branchement particulier sous domaine public permet l’acheminement des eaux
usées domestiques, des eaux pluviales ou des eaux industrielles provenant d’une
source privée vers un collecteur public.
Les branchements doivent assurer les meilleures conditions d'hygiène pour
l'habitation tout en sauvegardant le bon fonctionnement du réseau de collecte en
respectant les règles du règlement sanitaire départemental et du règlement du
service de l’assainissement de la collectivité.
C’est le service de l’assainissement qui fixe :
- le nombre de branchements à installer par immeuble à raccorder,
- le tracé, le diamètre, la pente de la canalisation ainsi que l’emplacement de la
boîte de branchement ou d’autres dispositifs notamment de pré-traitement des
rejets.
Lorsque le réseau est unitaire, les eaux usées et eaux pluviales peuvent être
déversées dans l’égout public par un seul branchement. La partie privée du
branchement des nouvelles constructions doit être établie en fonction des options de
la collectivité, généralement en système séparatif.
Un branchement en domaine public comporte obligatoirement trois parties distinctes :
- le dispositif de raccordement sur le collecteur principal (ou un regard) qui doit
être pourvu d’au moins un joint souple et étanche.
- la canalisation de branchement qui doit être rectiligne (sauf impossibilité).
- la boîte de branchement qui se situe à l’alignement, de préférence, en
domaine public et sur laquelle la canalisation de branchement se raccorde à
l’aide d’un joint souple et étanche. Cette boîte de branchement sépare la
partie publique de la partie privée du branchement.
Figure 1 : Constitution d’un branchement en domaine public
10. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 10
On distingue deux types de raccordement des canalisations de branchement sur la
canalisation principale :
- les raccordements qui n’affaiblissent pas la résistance mécanique du
collecteur ;
- les raccordements qui affaiblissent la résistance mécanique du collecteur et
qui ne doivent donc être utilisés que si les premiers ne peuvent être mis en
œuvre.
Tous les branchements et parties de branchements devront être rigoureusement
étanches de façon à éviter toute intrusion d'eau de nappe dans l'égout et
inversement toute infiltration d'eaux usées dans le terrain.
2.2.1 RACCORDEMENT DE LA CANALISATION DE BRANCHEMENT
Géométrie des raccordements sur un collecteur non visitable
Dans un collecteur de diamètre ≤ à 1000 ou un regard, le raccordement s’effectue
avec un angle ≤ à 67°30 (en « Y ») orienté dans le sens de l’écoulement. L’angle de
raccordement peut être de 90° quand le diamètre de la canalisation principale est au
moins supérieur à deux fois le diamètre de la canalisation de branchement. Cet angle
de raccordement permet d’éviter des dysfonctionnements hydrauliques au droit du
raccordement.
Figure 2 : Angles de raccordement avec le collecteur
L’axe de raccordement du branchement est orienté vers le centre du collecteur pour
permettre, notamment, le traitement du raccordement en cas de réhabilitation.
Le raccordement se fait de préférence sur la moitié supérieure du tuyau, entre 45°
et le plan médian de la canalisation principale afin de faciliter le compactage de la
zone d’enrobage.
11. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 11
Figure 3 :Position des raccordements sur le collecteur
Quand le diamètre du branchement est relativement important par rapport au
diamètre du collecteur et que le diamètre du collecteur est supérieur à 500 mm, le
niveau du radier du raccordement ne devra pas être inférieur à 0,20 mètre du niveau
du radier du collecteur. Cette condition est destinée à assurer le bon fonctionnement
hydraulique du branchement.
Dispositifs de raccordement
Trois types de dispositifs sont utilisés :
les culottes sont généralement mises en place lors de la pose d’un
collecteur de diamètre ≤ à 400 mm. Elles sont généralement
constituées du même matériau que le collecteur.
Figure 4 : Exemple de culotte en « Y » mâle /femelle/femelle à 67°30
les selles sont généralement mises en place sur un collecteur déjà
existant. Elles viennent se poser « à cheval » sur le collecteur dans un
trou carotté ou découpé par sciage. L’étanchéité d’une selle se fait
entre la surface extérieure du tuyau et la surface interne de la plaque
de la selle. Les selles s’utilisent essentiellement sur les collecteurs d’un
diamètre ≤ à 400 mm.
12. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 12
Figure 5 : Exemple de selle collée
Les culottes et les selles de raccordement permettent de maintenir la
résistance structurelle du collecteur.
les raccords de piquage réduisent généralement la résistance
mécanique du collecteur au droit du percement. Ils s’utilisent sur des
collecteurs d’un diamètre ≥ à 500mm et ce, à condition que le diamètre
de la canalisation principale soit supérieur à 2 fois le diamètre de la
canalisation de branchement (de préférence 3 fois).
Lorsque des percements du collecteur doivent être réalisés, le découpage est réalisé
avec une carotteuse (avec denture au carbure de tungstène ou au diamant) ou une
scie cloche, en fonction du matériau, pour obtenir un trou circulaire, en prenant soin
qu’il n’entre aucun matériau indésirable dans le tuyau.
Trois types de raccords de piquage efficaces existent :
Les tulipes scellées.
Les joints en élastomère.
Les clips : moins efficaces, ils peuvent parfois être utilisés dans
certaines conditions particulières.
- les tulipes (et raccords à taquets) qui viennent se sceller à l’extérieur
de la canalisation principale.
Figure 6 : Exemples de raccordement par tulipe et raccord à taquets scellés
13. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 13
-les joints en élastomère (avec possibilité d’association de tulipe) qui
s’utilisent essentiellement avec des collecteurs en béton et viennent
s’insérer dans un trou carotté, dont l’étanchéité avec le collecteur est
assurée par la compression de la canalisation de branchement sur les
lèvres du joint. Avec ce dispositif le diamètre du carottage doit être
parfaitement adapté aux tolérances prescrites par le fabricant du joint et
l’épaisseur du tuyau doit être d’au moins 50mm (soit pour les tuyaux en
béton un diamètre ≥ à 500mm).
Figure 7 : Exemples de raccordement par joint en élastomère avec et sans tulipe
-les « clips », qui viennent s’accrocher à l’intérieur du collecteur (sur les
bords du carottage), et dont le joint est comprimé à l’extérieur (sur
l’extrados) du collecteur par un système de serrage mécanique. Ils sont
plutôt adaptés à des collecteurs d’un diamètre supérieur à 500 mm à
paroi mince.
Avec une canalisation de petit diamètre (< 500 mm) ils constituent une
solution de secours ultime à réserver au raccordement sur une
canalisation existante lorsque la présence d’eau rend un scellement ou
un collage difficile.
Avec les « clips », les éléments permettant l’accrochage du système
pénètrent presque toujours dans le collecteur et peuvent provoquer une
gêne à l’écoulement, à l’exploitation ou à une future réhabilitation. Lors du
choix d’un « clips » il y aura toujours lieu de vérifier si la longueur de
pénétration dans le collecteur est tolérable.
14. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 14
Figure 8 : Exemple de raccordement par clips
Type de dispositif de
raccordement
Diamètre du
collecteur
Utilisation
préférentielle
en travaux
neufs (N) ou
sur collecteur
existant (E)
Relation
Diamètre
branchement
Diamètre
collecteur
Maintien
de la
résistance
structurelle
Culotte ≤ 400mm N Immédiatement
inférieur
Oui
Selle ≤ 400mm E Immédiatement
inférieur
Oui
Regard ou boîte Tous
diamètres
N et E Inférieur ou
égal
Oui
Raccords de piquage
Tulipe scellée
Joint élastomère
Clips
≥ 500mm N et E inférieur à 1/2 Oui
≥ 500mm N et E inférieur à 1/2 Non
≥ 500mm E inférieur à 1/2 Non
Recommandations d’utilisation des différents dispositifs de raccordement sur un collecteur non visitable
Raccordement dans un collecteur visitable
Dans un collecteur visitable, comme dans un regard ou dans une boîte, le
raccordement s’effectuera à l’aide d’un raccord de piquage comportant un dispositif
d’étanchéité souple installé dans un percement carotté.
Dans les collecteurs d’une hauteur > 1000, le raccordement s’effectue généralement
de manière orthogonale par rapport à l’axe longitudinal de la canalisation. On
s’efforcera de limiter la hauteur de chute à 0.30m par rapport au radier chaque fois
que possible et en cas d’impossibilité en se raccordant, par exemple, juste au dessus
du niveau maximum de temps sec dans un collecteur unitaire.
15. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 15
Figure 9 : Hauteurs de raccordement dans un collecteur visitable
Dans les collecteurs à banquettes, les branchements sont raccordés dans la cunette.
Lorsque la canalisation doit être encastrée, la continuité de la banquette sera
assurée par une grille ou par une dalle. Si le raccordement s’effectue dans le pied
droit au-dessus de la banquette il sera canalisé par une chute accompagnée de
manière à être encastré dans cette banquette ou cette banquette sera aménagée de
manière à permettre son utilisation sans risques.
Figure 10 : Raccordement dans un collecteur à banquettes
Raccordement dans un regard ou une boîte d’inspection
Le raccordement dans un regard ou une boîte facilite les opérations de maintenance
(accès direct au branchement), de diagnostic (mesures de débit, prélèvements,
inspection visuelle, …) et de réhabilitation.
16. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 16
Il ne doit pas s’effectuer dans la cheminée du regard en raison des contraintes
d’exploitation posées par les raccordements mal réalisés, en chute, dans les
échelons...
Les dispositions suivantes doivent être respectées :
- en cas de raccordement dans les banquettes, les cunettes seront
modelées en pointe de cœur avec arêtes arrondies.
- le niveau de la génératrice inférieure du branchement sera supérieur de
0,10 m au moins à celui de la génératrice inférieure de la canalisation
principale.
- lorsque le raccordement comporte une chute de plus de 0,30 m, il sera
équipé d’une canalisation verticale ou d'un dispositif de chute
accompagnée équivalent pourvu d'une ouverture permettant l’accès.
- La chute accompagnée verticale interne est le dispositif à privilégier
sous réserve de ne pas encombrer exagérément le regard par des
chutes multiples. Dans ce cas, la chute verticale externe constitue une
solution à condition de soigner le compactage du sol environnant.
- La chute accompagnée inclinée externe présente des atouts au plan
hydraulique mais davantage de difficultés de réalisation lors du
compactage.
Figure 11 : Types de raccordement dans un regard ou une boîte
Canalisation de branchement
La canalisation de branchement en domaine public va de la boîte de branchement au
dispositif de raccordement.
Le diamètre de la canalisation de branchement, d’une dimension minimum de 150
mm (300mm en pluvial), doit toujours être inférieur à celui du collecteur.
Dans le cas exceptionnel où le diamètre du collecteur est de 150 mm, le diamètre du
branchement sera de 125 mm.
17. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 17
La pente de la canalisation de branchement sera au minimum de 3 cm par mètre
(30/1000) pour assurer les conditions d’auto curage même dans des conditions de
débit faible et intermittent. Des dérogations sont cependant possibles après étude.
La canalisation de branchement sera rectiligne sauf à créer des regards ou boîtes
intermédiaires aux changements de direction.
L’utilisation de coude pour régler l’orientation de la canalisation de branchement est
interdite sauf prescriptions particulières du C.C.T.P. ou quand la présence
d’obstacles entraîne l’impossibilité de garder la ligne droite. Dans ce cas, les coudes
à utiliser seront à 22°30 (coude au 1/16ième
) ou à 11°15 (coude au 1/32ième
), de
préférence, à grand rayon.
Si une canalisation de branchement est d’une longueur supérieure à 35 mètres, il y a
lieu de créer des regards (ou boîtes d’inspection) intermédiaires.
Boîte de branchement
La boîte de branchement peut avoir plusieurs fonctions :
matérialiser la limite entre réseau public et réseau privatif, ce qui présente un
intérêt pour la répartition financière des charges d’entretien ;
localiser l’implantation des canalisations de branchement, ce qui facilite des
interventions ultérieures ;
ménager un accès aux canalisations de branchement, en particulier celles qui
sont situées sous domaine collectif, qui permet de curer, inspecter, voire
réhabiliter ces canalisations et facilite en outre les contrôles de qualité et de
quantité des effluents raccordés ;
assurer la protection du réseau public des obstructions en retenant les gros
objets qui auraient pu être introduits dans les canalisations du domaine
privatif.
Les dimensions des boîtes de branchement doivent toujours être supérieures au
diamètre des canalisations de branchement et dépendent de la profondeur et de la
fonction attribuée à ces ouvrages :
1. repérage de l’emplacement du branchement
2. contrôle visuel de l’écoulement dans la boîte
3. contrôle visuel des canalisations de branchement
4. obturation des canalisations de branchement
5. nettoyage des canalisations de branchement
6. réhabilitation des canalisations de branchement
18. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 18
Le tableau ci-après résume les fonctions applicables suivant les différentes
configurations :
Dimensions de
la cheminée
Profondeur de
la cheminée
250 mm 300mm 400 mm ≥ 600 mm
P < 0,5 m 1 – 2 – 3 – 4 -
5
1 – 2 – 3 – 4 -
5
1– 2 – 3– 4– 5
- 6
1– 2 – 3– 4– 5
- 6
0,5 m < P <
1.5 m
1 – 2 – 3 - 5 1 – 2 – 3 – 4 -
5
1– 2 – 3– 4– 5
- 6
1– 2 – 3– 4– 5
- 6
P > 1.5 m 1 – 2 - 5 1 – 2 – 3 – 5 1 – 2 – 3 – 4 -
5
1– 2 – 3– 4– 5
- 6
P = distance entre le fil d'eau et la surface du sol.
Un diamètre (ou un côté) de 300 à 400 mm suffit pour la plupart des fonctions
retenues pour les profondeurs comprises entre 0.5 m et 1.5 m. A partir d’une
dimension de 600 mm, l’ouvrage permet d’assurer toutes les fonctions dans toutes
les configurations.
On réservera la dimension minimale de 250mm aux cas où l’encombrement du sous-
sol ne permet pas la mise en place de cheminées plus importantes.
La collectivité peut cependant choisir d’imposer un siphon disconnecteur ou une
boîte siphoïde destinés à arrêter les gros objets avant qu’ils n’atteignent le réseau
public. Cette disposition reporte la responsabilité des engorgements sur l’usager.
Ces ouvrages doivent assurer la ventilation et n’assurent donc aucune protection
contre les remontées d’odeurs. Néanmoins la mise en place de siphon non ventilé en
pied de descente d’eaux pluviales se justifie dans certains cas pour empêcher les
remontées d’odeurs par les raccordements sur réseau unitaire.
Les dispositifs de fermeture des boîtes de branchement doivent rester accessibles et
dégagés en permanence. En domaine public, les ouvrages seront recouverts de
tampons métalliques, hydrauliques (étanches aux odeurs) pour les réseaux unitaires
et eaux usées ou à batée simple pour les réseaux pluviaux.
En espace public les tampons hydrauliques seront conformes à la norme EN 124.
Sur trottoirs, les dispositifs de fermeture de regards seront de classe de résistance B
125 ou C 250 kN suivant implantation.
Conditions d’établissement des branchements
Les conditions d’établissement des branchements d’assainissement sont décrites
généralement dans les règlements du service de l’assainissement, dans le règlement
sanitaire départemental, dans le code de la santé publique,...
Dès qu’il existe un réseau de collecte l'établissement des branchements est
obligatoire et son financement incombe aux propriétaires desservis.
19. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 19
Lorsqu'on procède à la construction d'un réseau de collecte, il est fortement
recommandé de réaliser les branchements au cours de la même entreprise, y
compris la boîte de branchement.
Les établissements rejetant des eaux non domestiques doivent, à la demande du
service de l’assainissement, être pourvus d’au moins deux branchements distincts
pour les eaux usées :
- un branchement pour les eaux usées domestiques,
- un branchement pour les eaux usées non domestiques.
Le branchement destiné à recevoir les eaux usées domestiques correspond aux
critères généraux de réalisation des branchements particuliers dans la collectivité.
Le branchement destiné à recevoir les eaux usées non domestiques doit être pourvu
d’un regard permettant d’effectuer tout prélèvement ou mesure. Cet ouvrage est
placé en limite de propriété, de préférence sous domaine public, afin d’être aisément
accessible à tout moment. Un dispositif d’obturation permettant de séparer
l’établissement industriel du réseau public doit pouvoir être mis en place sur les
différents branchements, pour permettre la protection du réseau public contre des
rejets non conformes à la convention de déversement ou en cas d’incendie (rétention
des eaux d’extinction). Son curage devra être exécuté régulièrement à la diligence
de l'établissement industriel.
A la sortie de ce regard l'effluent industriel pourra rejoindre le réseau public dans les
conditions prescrites par la convention de déversement. L'autorisation de
raccordement pourra imposer tout dispositif de prétraitement qui sera nécessaire
(dégrillage, neutralisation, déshuilage, etc...). Les installations de prétraitement
nécessaires seront dimensionnées sur la base des résultats d’une étude préalable
pour rendre le rejet conforme aux exigences de la convention avec la collectivité
gestionnaire du réseau public et selon les normes en vigueur.
Même en cas d’absence de convention de déversement, les stations-service, parcs
de stationnement, teintureries,…seront équipés d’installations de prétraitement telles
que dégrilleurs, décanteurs ou débourbeurs, séparateurs de graisses ou
d’hydrocarbures, de même, les restaurants, cantines, boucheries, charcuteries,
blanchisseries,…seront équipés de séparateurs de graisses et fécules.
20. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 20
2.3 LES BOUCHES D'EGOUTS
(Guide ASTEE)
Les bouches d’égout sont des ouvrages destinés à collecter en surface les eaux de
ruissellement. Elles permettent, par l'intermédiaire d'une canalisation de
branchement, d'acheminer ces eaux jusqu'au collecteur pluvial ou unitaire.
Une bouche d’égout comporte une cheminée de dimensions variables, dans laquelle
l'eau collectée sur les chaussées et trottoirs pénètre par l’intermédiaire du dispositif
d’engouffrement (avaloir). En plus de la cheminée, une bouche d’égout comporte
dans la plupart des cas un dispositif sélectif qui permet d'assurer une séparation
grossière entre les éléments les plus lourds et les eaux de ruissellement proprement
dites, et, dans certains cas, un dispositif de rétention des éléments flottants.
Avec les bouches d’égout sélectives le dispositif de sélection des déchets
entraînés par le ruissellement (sables, graviers, feuilles,..) est un élément très
utile à la protection du réseau qui permet de réduire la fréquence des curages de
collecteur qui sont l’élément d’exploitation le plus coûteux dans la vie d’un réseau.
La retenue des déchets peut se faire de 2 manières en fonction de la méthode
d’entretien des ouvrages :
1. Avec décantation si les bouches d’égout sont entretenues à l’aide d’un camion
aspirateur vidangeur ; dans ce cas la décantation doit être d’un volume suffisant pour
assurer une véritable sélectivité (240 litres de décantation est le minimum
recommandé).
Dans certains cas, notamment si la bouche d’égout se raccorde sur un réseau
unitaire, la décantation est équipée d’une cloison siphoïde qui permet de piéger les
flottants et évite les remontées d’odeurs, cependant la capacité d’absorption pourra
être limitée par le siphon si celui-ci n’est pas entretenu. Par ailleurs, la bouche
d’égout siphonnée isole l’atmosphère du réseau : elle ne permet plus la ventilation du
réseau.
Si la bouche d’égout est siphoïde il est recommandé de maintenir la ventilation qui,
dans le cas de raccordement sur un réseau unitaire, débouchera en hauteur (par
exemple par un poteau d’éclairage public).
2. Sans décantation (à passage direct) mais comportant un panier amovible,
pour le cas où la bouche d’égout est entretenue manuellement. Le volume de
rétention des paniers est faible (environ 10 litres) pour permettre leur relevage
manuel. Vu leur faible capacité, les paniers doivent être relevés régulièrement pour
éviter leur colmatage, ils ne peuvent résister de manière durable aux chocs produits
par le nettoyage à l’aide d’un aspirateur vidangeur.
21. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 21
Figure 12 : Exemples de bouches d’égout sélectives
Les bouches d’égout non sélectives à passage direct accordent la priorité à
l’absorption des eaux pluviales, mais permettent aussi l’entrée dans le réseau de
sables et de déchets divers qui nécessiteront un entretien régulier et coûteux des
ouvrages. Par ailleurs, les dispositifs à entrée libre, en permettant la ventilation
des réseaux, laissent exhaler vers la rue les odeurs parfois nauséabondes. à
moins d’être équipées d’un clapet anti-odeurs.
Note : On trouve sur le marché des clapets anti odeurs. Pour le bon fonctionnement
de ce dispositif, il est impératif que l’avaloir soit grillé ou barreaudé afin que le clapet
ne soit pas encombré par les déchets. Le clapet ne permet plus la ventilation du
réseau. Il limite également la capacité d’absorption de part sa présence ainsi que
celle de la grille ou des barreaux nécessaires pour le protéger. Ces dispositifs à
clapet s’avèrent souvent peu efficaces contre les odeurs car lorsqu’ils sont
légèrement ensablés ils restent entrouverts.
Figure 13 : Bouche d’égout non sélective à passage direct
Il est indispensable que l’absorption des eaux de ruissellement se fasse dans un
ouvrage séparé du réseau en vue d’assurer une bonne sélection des déchets, ceci
exclut les « regards bouche » (regards sur collecteur recouverts d’un dispositif
d’absorption). Ce type d’ouvrage, plus encore que les bouches d’égout à passage
direct, favorise l’engorgement rapide du réseau et, surtout sur un réseau unitaire, est
à l’origine de dégagements d’odeurs que les dispositifs palliatifs ne peuvent
supprimer.
A décantation et cloison
siphoïde
A simple
décantation
A passage direct et
panier
22. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 22
2.4 DISPOSITIFS D’ENGOUFFREMENT (AVALOIRS)
(Guide ASTEE)
Les avaloirs peuvent être classés selon 3 types :
Les avaloirs avec entrée latérale,
Entrée libre Barreaudage vertical
Les grilles de caniveau,
Figure 14 : Grilles en fonte montées sur le pilote de (Robert & Tossou, 2006): (a) petite grille standard
0.61x0.36 m², (b) grande grille standard 0.91x0.46 m², (c) grille aux barreaux inclinés 0.61x0.36 m²
Les dispositifs mixtes comprenant une entrée latérale grillée ou non, et une
grille de caniveau, de conception séparée ou monobloc.
Que la bouche d’égout soit sélective ou à passage direct, l’avaloir peut être
barreaudé ou grillé. Dans ce cas, les déchets entraînés par le ruissellement ne
23. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 23
rentrent plus, ce qui réduit l’entretien à un nettoyage de voirie en surface ; en
contrepartie, les performances d’absorption sont réduites, surtout en cas de
colmatage. Les avaloirs barreaudés ou grillés laissent cependant passer les sables,
ce qui ne permet pas de se dispenser des curages périodiques.
Différentes études hydrauliques ont permis de montrer que la pente longitudinale de
la rue est négligeable dans la capacité d’absorption de la grille. Par contre, la pente
transversale joue un rôle non négligeable. (Wertel J., Vazquez J., Boca J., Cuny A.,
Morcel Y., Improved models of hydraulic gully grids and study of sensitivity to
hydraulic parameters, Novatech 2010).
Le long d’une voirie équipée de bordures et de caniveaux, la cheminée de bouche
d’égout peut se trouver sous trottoir, et, en cas d’encombrement du sous-sol, sous
l’ensemble bordure/caniveau ou sous chaussée. Dans ce cas, les eaux sont
recueillies soit :
par un avaloir avec entrée latérale inséré dans la bordure (profil A ou T)
comportant un tampon amovible ;
par un avaloir avec entrée sur le dessus (grille de caniveau amovible) inséré
dans le caniveau ;
par un avaloir mixte qui permet un engouffrement par une entrée latérale
complétée par une entrée sur le dessus.
Sous un double caniveau (profil CC), dans des parcs de stationnement, des zones
piétonnières,…les eaux sont recueillies par le dessus de la cheminée à l’aide de
grilles amovibles plates ou concaves suivant le cas.
D’autres configurations peuvent exister en fonction des particularités des sites
desservis, comme par exemple : des caniveaux à grille longeant ou traversant la
voirie à desservir, des caniveaux à fente,…
Les dispositifs d’engouffrement situés en bord de voirie seront de la classe 250 kN.
Objectifs en fonction des niveaux :
Niveau 3 et 4
Absorption du débit maximal
correspondant à une forte période de
retour (10, 20 ans,…)
24. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 24
2.5 ACCES AUX CANALISATIONS : LES REGARDS ET BOITES
(Guide ASTEE)
Ces ouvrages sont destinés à permettre l'accès aux canalisations d’eaux usées
d’eaux pluviales ou unitaires afin d'assurer :
les essais préalables à leur réception ;
leur surveillance ;
leur maintenance ;
leur entretien (dont le curage) ;
leur réhabilitation éventuelle.
L’ensemble de ces opérations doit pouvoir être mené en toute sécurité pour le
personnel d’exploitation.
Les ouvrages d’accès peuvent être utilisés pour le raccordement des branchements
particuliers ou des branchements de bouches d’égout. Dans ce cas ils facilitent les
opérations de maintenance (accès direct), de diagnostic (mesures de débit,
prélèvements, inspection visuelle, …) et de réhabilitation du branchement.
Les dimensions, la forme et l’équipement des ouvrages d’accès, (échelles, échelons,
etc,..) doivent être adaptés aux nécessités de la maintenance et de l’accès aux
différents types de réseaux.
Dans la mesure du possible la forme et la dimension des ouvrages correspondant à
une même fonction seront identiques dans une même agglomération.
Les ouvrages d’accès doivent résister aux charges qui les sollicitent et doivent être
étanches à une pression correspondant à une mise en charge jusqu’au niveau de la
chaussée et ce, jusqu'à l’assemblage supérieur du dispositif de réduction. Pour les
ouvrages profonds cette étanchéité doit être garantie jusqu'à une mise en charge
correspondant à 5m de hauteur d’eau comptés à partir de la génératrice intérieure
supérieure de la canalisation sortante.
2.5.1 TYPES D’OUVRAGES ET CONDITIONS D’ACCES AUX CANALISATIONS
On rencontre 2 familles d’ouvrages d’accès :
Les regards qui permettent l’accès du personnel à la canalisation
d’assainissement.
Les boîtes qui sont destinées à assurer la maintenance, la réhabilitation et le
contrôle de la canalisation d’assainissement mais dans lesquelles le personnel
d’exploitation ne peut pénétrer.
Chacune de ces deux familles d’ouvrages d’accès peut comporter plusieurs types
d’ouvrages :
1. Les boîtes sont des ouvrages dont la cheminée est d’une dimension
inférieure à 0.80m, on distingue :
Les boîtes d’inspections sont situées sur un collecteur et qui permettent
l’accès à ce collecteur pour curage, inspection et dans certains cas
réhabilitation. Elles sont implantées dans les parties droites des réseaux (à
l’exclusion des changements de direction ou de pente, d’altitude localisés
25. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 25
(chutes) ou de sections du collecteur, de confluences de collecteurs, qui
nécessitent l’emploi de regards).
Les boîtes de branchement permettent l’accès aux branchements
particuliers et sont généralement situées le plus près possible de
l’alignement, de préférence en domaine public. Elles délimitent la partie
privée et la partie publique du branchement et permettent un accès pour
entretien, inspection et éventuellement réhabilitation, à la partie publique
comme à la partie privée du branchement.
2. Les regards sont destinés à la descente du personnel. On y accède par un
trou d’homme dont la dimension minimum est de 0.60m. Le collecteur devra
être équipé d’un regard à chaque confluence de collecteurs, changement de
direction, changement de pente, changement d’altitude localisé (chute) ou
changement de section de la canalisation. On distingue :
Les regards occasionnellement visitables : dont la cheminée est d’une
dimension supérieure à 0.80m et inférieure à 1m. Ils ne sont
généralement pas équipés d’un système de descente, de ce fait le
personnel d’exploitation devant accéder au collecteur par ce type
d’ouvrage devra être équipé d’un harnais sous ventral. Ce type d’ouvrage
s’installe préférentiellement sur un collecteur desservi par des boîtes
d’inspection dans ses parties rectilignes ou dans les parties rectilignes d’un
collecteur équipé par ailleurs de regards de visite.
Les regards de visite : dont la cheminée est d’une dimension
supérieure ou égale à 1m. Ces ouvrages sont équipés d’un système de
descente et d’un dispositif de réduction de dimension entre la cheminée et
le trou d’homme permettant l’accès à la cheminée.
Dimension
intérieure de
cheminée
Ouvrage
Introduction
de matériel Accès du
personnel
Profondeur
maximale
Dimension
maximum
du
collecteur
D 1000
Regards de
visite (visitables)
Oui Oui
800 D <
1000
Regards
occasionnelleme
nt visitables Oui
Oui
occasionnellement
si le personnel est
équipé d’un
harnais
3,00 m 600 mm
D< 800
Boîte
d’inspection ou
boîte de
branchement
Oui Non 2,50 m 500 mm
Types d’ouvrages d’accès
26. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 26
2.5.2 FONCTIONS DES OUVRAGES
Le choix des ouvrages d’accès dépend des fonctions qu’ils sont destinés à remplir :
Les boites ne peuvent en aucun cas être utilisées pour l’accès, même
occasionnel du personnel. Leur hauteur maximale ne doit pas excéder
2.50m. Au-delà de cette hauteur, on doit recourir à des regards visitables,
Les ouvrages d’accès destinés à la descente du personnel sont pourvus
d’un dispositif de descente constitué par des échelons ou une échelle
(amovible ou non) scellés dans la cheminée. Ce dispositif de descente ne
doit pas entraver le bon écoulement des effluents y compris quand le
collecteur fonctionne à pleine charge ; il doit permettre au personnel
d’exploitation de descendre en toute sécurité jusqu’au fond de la cheminée
ou de la chambre. Un dispositif de descente est à installer dès que la
profondeur de la cheminée est supérieure à 1.50m. La partie supérieure,
du dispositif de descente comporte une crosse ou une barre d’appui mobile
facilitant l’engagement du personnel d’exploitation dans la cheminée en
toute sécurité.
Quand la profondeur de la cheminée est supérieure à 5m il y a lieu d’installer un
palier pour limiter la hauteur de chute du personnel.
Le raccordement des branchements particuliers ou des branchements de bouches
d'égout avaloirs, pourra être autorisé dans les regards, mais les eaux devront être
amenées à une hauteur variant entre 0.10m et 0.30m par rapport au radier de la
cunette.
2.5.3 CONSTITUTION DES OUVRAGES D’ACCES
Les ouvrages d’accès sont généralement préfabriqués. Les regards en maçonnerie
de blocs sont interdits et les regards coulés en place ne doivent être utilisés que
lorsqu’il n’y a pas d’autre alternative car leur qualité n’atteint jamais celles des
ouvrages préfabriqués.
Les ouvrages d’accès comportent, de haut en bas :
Un dispositif de recouvrement généralement constitué par un cadre métallique
pourvu d’un tampon amovible devant résister aux charges le sollicitant, il sera
de la classe 400 kN sous chaussée circulée, 125 kN sous trottoir et 250 kN
sous voiries à circulation réduite. La dimension minimum de son ouverture est
de 600 mm pour les regards.
Note : les tampons ventilés favorisent le bon fonctionnement hydraulique en régime
transitoire et limitent l’accumulation d’H2S, leur utilisation nécessite néanmoins la prise en
compte des risques d’inondation, d’intrusion d’objets,…
Une rehausse sous cadre (ou dalle sous tampon) sur laquelle le dispositif de
recouvrement est scellé.
Un dispositif de réglage éventuel qui permettra la mise à l’altitude exacte de la
dalle sous tampon et du tampon. La dimension intérieure de cette partie
correspond généralement à la dimension du tampon d’accès.
o Le dispositif de réglage devra permettre la mise en place d’un
obturateur de regard pour réaliser les essais d’étanchéité de réception
d’ouvrages neufs à l’air ou à l’eau.
27. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 27
o Quand le sol est faiblement porteur où en cas d’utilisation d’ouvrages
préfabriqués ne pouvant supporter les charges roulantes (regards ou
boîtes en matière plastique par exemple) le dispositif de réglage
devra reposer sur une dalle de répartition noyée dans la structure
de voirie et ne reposant pas sur la structure du regard ou de la boîte.
Un dispositif de réduction de section (pour les regards) constitué par un
élément tronconique (généralement décentré pour permettre l’alignement des
échelons) ou une dalle réductrice de couronnement sur lesquels, dans la
plupart des cas, le dispositif de réglage est scellé de manière étanche (hormis
en présence d’une dalle de répartition).
Des éléments droits assemblés ensemble et sur le dispositif de réduction de
manière étanche.
Un élément de fond (ou, le cas échéant, une dalle réductrice intermédiaire
d’accès à la chambre) raccordé de manière étanche sur l’élément droit
inférieur. Cet élément permet le raccordement des canalisations entrantes ou
sortantes qui se fait à l’aide d’un joint souple et étanche. L’élément de fond
comporte :
o Une cunette dont la largeur ne peut excéder la largeur de la
canalisation sortante et doit être adaptée aux diamètres des
canalisations entrantes et sortantes. Sa hauteur est au moins égale au
diamètre de la canalisation raccordée ci celle-ci est de diamètre
inférieur ou égal à 400mm et au moins égale à 400mm si le diamètre
de la canalisation raccordée est supérieur à 400mm. Note : les regards à
fond plats et à décantation sont à éviter car ils génèrent des pertes de charge
ponctuelles. Pour retenir les dépôts il est préférable d’utiliser les décantations des
bouches d’égout complétées éventuellement par des pièges à charriage.
o Une ou des banquettes dont la pente est de 13% +/- 5%.
o Un raccordement des canalisations entrantes ou sortantes qui se fait à
l’aide d’un joint souple et étanche. Quand la partie basse du regard est
coulée en place il y a lieu d’insérer des manchons de scellement
pourvus de joints souples lors de la coulée de l’ouvrage.
Quand la cheminée donne accès à une chambre, cette dernière doit être
d’une hauteur suffisante pour ménager un espace de travail accessible au
personnel d’exploitation (au moins 1.8m). Cette chambre comportera
également une cunette, des banquettes et des dispositifs de raccordement
des canalisations, souples et étanches.
28. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 28
Légende
A Rehausse sous cadre
B Elément de fond
C Dalle réductrice de couronnement
D Eléments droits (bas)
E Banquette
F Cunette
G Cheminée
H Chambre
R Dalle réductrice intermédiaire
S Eléments droits (haut)
T Tête tronconique
Figure 15 : Constitution des regard
2.5.4 IMPLANTATION DES OUVRAGES D’ACCES
Le collecteur doit être équipé d’un regard à chaque changement de direction,
changement de pente, changement d’altitude localisé (chute) ou changement de
section de la canalisation.
La distance maximale entre deux regards visitables consécutifs ne doit pas dépasser
80 mètres. Si nécessaire, des ouvrages intermédiaires complémentaires seront
placés sur le collecteur pour assurer sa ventilation.
Sur les canalisations de diamètre nominal supérieur ou égal à 800, les regards
doivent être visitables.
Pour les canalisations de diamètre >400 mm, il y a lieu de réduire la distance entre
les ouvrages d’accès pour faciliter le curage du réseau avec les équipements d’hydro
curage courants, par exemple :
-60 mètres pour les diamètres 500 et 600mm,
-50 mètres pour les diamètres 800 et 1000mm.
Ces distances doivent également être réduites lorsque l’aval d’un tronçon est
inaccessible aux engins de curage et qu’il est nécessaire de procéder au nettoyage
du collecteur à partir de son amont.
2.5.5 ACCES AUX COLLECTEURS VISITABLES
L'accès est visitables pour une hauteur supérieure à 1.6m ou occasionnellement
visitables pour une hauteur comprise entre 1m et 1.6m.
Dans ce cas, les cheminées de descente peuvent aboutir dans une chambre à
banquette sur la partie latérale du collecteur ou dans une galerie d'accès
sensiblement horizontale de dimensions suffisantes pour permettre, outre l'accès du
personnel, l'introduction du matériel d’exploitation et conduisant à une chambre
borgne à banquette. Le radier de la galerie doit être surélevé par rapport au radier du
collecteur de façon que, par temps sec ou au moins aux faibles débits de temps de
pluie, le radier ne soit pas recouvert par les eaux usées. Il doit être légèrement
incliné (environ 1 p. 100) en direction du collecteur afin que les eaux, qui
29. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 29
occasionnellement le submergeraient, puissent s'écouler lorsque le niveau aura
baissé.
En collecteurs visitables, pour des raisons de sécurité, l'espacement entre deux
ouvrages d'accès ne dépassera pas 80 mètres. Si nécessaire, les ouvrages
intermédiaires (cheminées de visite par exemple) assureront la ventilation du
collecteur.
Une distance supérieure pourra être admise entre les regards dans le cas où le
collecteur serait construit en souterrain ou par tubes poussés. Dans ce cas, une
étude spéciale sera nécessaire pour assurer la sécurité de l'exploitation (ventilation
forcée, refuge à la partie supérieure des ouvrages, etc...). Aucun branchement d'eaux
pluviales ou d'eaux usées ne sera toléré dans une cheminée d'accès ou la galerie qui
lui fait suite.
Regard avec accès latéral au collecteur Regard avec accès au collecteur par galerie
Figure 16 : Ouvrages d’accès sur réseaux visitables
30. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 30
2.6 LES COLLECTEURS
(Guide ASTEE)
Le dimensionnement hydraulique des ouvrages est effectué en fonction des débits
pluviaux pour la période de retour retenue. Dans la majorité des cas les débits d'eaux
usées (niveau 0), négligeables par rapport aux débits pluviaux, ne sont pas pris en
compte dans le dimensionnement de la canalisation mais plutôt dans le choix de sa
forme. Néanmoins, avec la multiplication des rétentions d’eaux pluviales à la
parcelle, il convient de s’assurer que le débit d’eaux usées ne devient pas significatif.
En règle générale, le dimensionnement sera tel que les écoulements se feront à
surface libre, sans mise en charge. Ceci sera obtenu en choisissant des
canalisations admettant un débit maximum admissible immédiatement supérieur au
débit de projet (niveau 2 et 3). Une optimisation peut être obtenue en acceptant une
mise en charge maîtrisée vis-à-vis des contraintes de branchements (cf. norme NF
EN 752). Cette optimisation peut être nécessaire lorsque le débit maximum
admissible est largement supérieur au débit de projet. Dans ce cas, il peut être utile
de vérifier par simulation numérique que cette mise en charge, qui doit rester
ponctuelle dans le temps comme dans l'espace, n'induit pas de perturbations du
service, par exemple :
débordement sur chaussée ;
dysfonctionnements et de désordres chez les raccordés.
Dans le cas d'une augmentation de la pente de l'amont vers l'aval, d'un point de vue
strictement hydraulique, il pourrait y avoir lieu de réduire le diamètre nécessaire au
transit du débit de projet. On ne retiendra pas une telle réduction afin de prendre en
compte :
un accroissement éventuel des débits à l'avenir, sous réserve du
respect des conditions d'autocurage;
le risque d'embâcle.
En outre, il convient de prendre en compte que les acteurs de l'assainissement n'ont
pas tous une compétence en hydraulique, si bien qu'une réduction du diamètre
pourrait être mal comprise, voire mal acceptée.
Le tracé du réseau de collecte empruntera le plus possible les voiries du domaine
public, afin de permettre un accès aisé lors des opérations d'entretien qui nécessitent
souvent des engins lourds. Il conviendra de prendre en compte les autres réseaux
présents ou prévus (eau potable, gaz, téléphone, câbles, électricité, chauffage
urbain, …).
La profondeur des ouvrages doit répondre à plusieurs critères :
La prise en compte du résultat des études géotechniques préalables.
Les ouvrages d'assainissement doivent être en dessous des autres réseaux
évoqués ci-dessus ; l'encombrement de ces ouvrages, important en unitaire
ou séparatif pluvial, nécessite une prise en compte détaillée du
positionnement de tous les réseaux sur l'ensemble du linéaire, notamment au
moyen du tracé d'un profil en long.
Le raccordement des immeubles riverains doit être gravitaire chaque fois que
possible, et sera réalisé au moyen de branchements pourvus de pente
31. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 31
satisfaisante ; on peut exclure le raccordement gravitaire des caves et sous-
sols s'il entraîne un approfondissement excessif du réseau.
La sauvegarde mécanique des collecteurs doit être assurée et exige un
recouvrement suffisant de 0.80 m dans les cas usuels (cf. Fasc. 70 du
C.C.T.G. Titre I). A défaut, en présence de charges roulantes une mise en
œuvre particulière peut s’avérer nécessaire : enrobage en béton, dalle en
béton armée,…..
En vue de la réalisation de réseaux « auto cureurs » satisfaisant aux préoccupations
hygiéniques qui impliquent l'évacuation rapide et continue de tous les déchets
fermentescibles, la pente des ouvrages devrait permettre pour des débits pluviaux
atteints assez fréquemment, l'entraînement des sables, et pour le débit moyen des
eaux usées, celui des vases organiques fermentescibles.
Il convient, pour le raccordement des ouvrages secondaires sur les ouvrages plus
importants, de ménager une dénivellation des radiers telle que, par temps sec, le
fonctionnement de l’aval ne ralentisse pas l’écoulement de l’amont. A cet effet il
convient de déterminer les hauteurs de lignes d’eau dans les canalisations par temps
sec.
En dehors de ces cas de jonction, en séparatif eaux usées, les changements de
diamètre de l'amont vers l'aval se feront en assurant la continuité des radiers, afin
d'éviter des turbulences dommageables au transport de matières lors de faibles
débits.
Afin d'assurer des conditions de sécurité satisfaisantes pour le personnel appelé à
pénétrer dans les ouvrages visitables et de prévenir la dégradation des canalisations,
il est parfois nécessaire de limiter les pentes admissibles et donc les vitesses. En
outre de fortes vitesses (au-delà de 4 mètres par seconde) peuvent induire des
perturbations hydrauliques, pas forcément prises en compte par le modèle, telles que
reflux ou débordements au niveau des singularités du réseau (changement de
direction ou de pente,…).
Figure 17 : Limites de déplacement des personnes dans l'eau.
32. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 32
Si le relief du terrain est très accentué, il convient de ménager des décrochements
dans les profils en long des ouvrages, par l'introduction de regards de chute.
L'attention des concepteurs est attirée sur le fait que les conditions d'auto curage et
de vitesse limite sont des règles générales et qu'en pratique les conditions locales
influent fortement, sur le comportement effectif des réseaux. La présence de sable
ou l'apport d'eaux usées à tendance agressive peuvent, par exemple, accélérer le
phénomène d'érosion ; par contre, une pose particulièrement soignée des tuyaux,
excluant toute irrégularité et tout décrochement, alliée à un entretien fréquent et
efficace, permettent d'éviter les dépôts intempestifs, même avec de faibles pentes.
Note : La pente motrice (ou pente piézométrique, ou perte de charge par unité de
longueur) est la pente de la ligne piézométrique qui doit rester en tous points au-
dessous du niveau du sol pour éviter que l'égout ne déborde.
La figure suivante représente les sections : circulaire, ovoïde et fer à cheval.
Figure 18 : Formes des conduites les plus classiques
La figure suivante représente les formes de conduite les plus utilisées en
assainissement. Les dimensions sont adimentionalisées par rapport à la largeur.
0.75
Figure 19 : Formes usuelles
34. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 34
2.7 LES DEVERSOIRS
J. VAZQUEZ, C. JOANNIS, M. ZUG, (2009) W6902 Modélisation et métrologie
des déversoirs d'orage. Publication dans « L’encyclopédie des Techniques
de l’Ingénieur » (ETI Sciences et Techniques). 2009, vol. W3, W6902.
C. JOANNIS, J. VAZQUEZ, M. ZUG, (2009) W6901 Fonctions et typologie des
déversoirs d'orage. Publication dans « L’encyclopédie des Techniques de
l’Ingénieur » (ETI Sciences et Techniques). 2009, vol. W3, W6901.
Les déversoirs d'orage constituent une classe d'ouvrages très répandue sur les
réseaux d'assainissement conçus sur le mode unitaire, c'est-à-dire avec un système
unique de collecte des eaux usées et des eaux pluviales. Pour rendre compatible ce
type de système de collecte avec des exigences de protection des milieux récepteurs
et de protection de la ville contre les inondations, les déversoirs d'orage sont conçus
et exploités avec des formes et selon des modalités très diverses, que l'on cherchera
à préciser dans cette, en proposant notamment une terminologie.
2.7.1 DEFINITIONS ET OBJECTIFS
2.7.1.1 Définition – terminologie
2.7.1.1.1 Définition
Selon l'encyclopédie de l'assainissement, un Déversoir d'Orage (DO) est un "ouvrage
permettant le rejet direct d'une partie des effluents au milieu naturel, lorsque le débit
amont dépasse une certaine valeur. Les déversoirs d'orage sont généralement
installés sur les réseaux unitaires, dans le but de limiter les apports au réseau aval,
et en particulier les stations d'épuration, en cas de pluie".
Cette définition met l'accent sur les deux fonctions principales de l'ouvrage sur le
plan hydraulique : réguler les débits conservés vers l'aval pour les maintenir en deçà
d'une valeur de consigne (ou valeur seuil), et évacuer l'excédent, en général vers le
milieu récepteur. Ces fonctions peuvent être réalisées par divers types
d'aménagements, intégrant ou non des seuils déversants. Ainsi le terme "déversoir
d'orage" pourra s'appliquer à des ouvrages de dérivation par orifice ou ajutage.
Quant aux applications, elles vont de la situation la plus classique comme, par
exemple, la protection d'une STation d’EPuration (STEP) à l'aval d'un réseau unitaire
contre les surcharges occasionnées par des événements pluvieux, à des
configurations aussi diverses que les trop-pleins de postes de pompage sur réseau
séparatif d'eaux usées, ou l'alimentation de bassin de stockage-dépollution.
D'autres fonctions doivent également être assurées, en particulier la protection du
réseau contre les intrusions d'eau depuis le milieu récepteur ou l'exutoire. Celles-ci
peuvent se produire lorsque l'exutoire est le siège de variations de niveaux (ou
marnages) très marquées, en relation par exemple avec les crues ou les marées. En
outre, certains ouvrages peuvent combiner leurs fonctions principales de régulation
avec des fonctions de stockage voire de dépollution, mais ils seront peu abordés
dans ce dossier.
Un déversoir d’orage doit donc assurer trois fonctions principales :
laisser transiter les eaux usées et celles de petites pluies (niveau 1 au sens
Certu) sans surverse jusqu’au débit maximal admis à l’aval en limitant la
décantation des matières en suspension présentes dans l’effluent,
35. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 35
déverser le débit excédentaire de pluie sans mise en charge et décantation dans
la conduite amont et sans surcharge excessive de débit dans le réseau à l’aval,
(niveau 2 au sens Certu, extension au niveau 3 si on admet la possibilité de mise
en charge),
empêcher l’entrée d’eau en provenance du milieu récepteur.
2.7.1.1.2 Terminologie
Un déversoir d’orage est centré sur l’organe de dérivation recevant le flux entrant
d’une conduite amont, le renvoyant au collecteur aval et dirigeant le "trop plein" vers
un collecteur de décharge. Les déversements peuvent se faire vers des bassins
d’orage ou de dépollution, mais ils se font le plus souvent directement ou
indirectement vers le milieu naturel. Le déversoir d'orage est donc entouré par divers
ouvrages, qu'il est nécessaire d'identifier sans ambigüité. Pour ce faire, la figure
suivante propose une terminologie qui sera utilisée tout au long de ce dossier.
Flux
conservé
Conduite aval
Conduite de dérivation
ou de décharge
Conduite principale
Conduite amont
Exutoire
Organe de
dérivation
Flux dérivé
Flux
entrant
Milieu
récepteur
Figure 21 : Représentation schématique d'un déversoir d'orage
Le terme "exutoire" désigne l'aval de la conduite de décharge, et peut être constitué par
une canalisation généralement pluviale ou unitaire , ou par le milieu récepteur lui‐
même.
2.7.1.2 Environnement
L'organe de dérivation peut être directement aménagé dans une canalisation. Mais le
plus souvent il est inclus dans un ouvrage spécifique (par exemple une chambre) où
il peut être complété par d'autres équipements. Cet ouvrage peut lui-même être
associé à d'autres ouvrages, en particulier des ouvrages et stockage et/ou de
dépollution, pour former un système. Le fonctionnement hydraulique peut être
complexe et relativement autonome par rapport à l'ensemble du système de collecte.
Dans de nombreux cas, les niveaux d'eau dans l'exutoire et le milieu récepteur
contraignent fortement ce fonctionnement hydraulique.
2.7.1.2.1 Environnement hydraulique
Un déversoir d'orage établit une communication entre le système de collecte et un
milieu récepteur, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un exutoire, tel qu'un
36. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 36
collecteur pluvial ou un émissaire reprenant les rejets de plusieurs déversoirs. Les
niveaux d'eau de ces exutoires peuvent varier considérablement, soit sous l'influence
directe des pluies, soit selon une dynamique propre aux milieux récepteurs (crues,
marées, régulation de plans d'eau…). Le déversoir peut également être soumis à
l'influence aval du réseau ou des ouvrages associés.
Tous ces niveaux d'eau constituent des conditions aux limites qu'il convient de bien
caractériser pour exploiter un modèle et pour choisir une méthode de mesure. Enfin
ils ont des répercussions sur la conception même du déversoir et conduisent à
mettre en place des équipements tels que des vannes, des clapets ou des seuils
mobiles, notamment pour éviter un fonctionnement "inversé", correspondant à
l'entrée d'eau depuis l'exutoire ou le milieu récepteur vers le réseau.
2.7.1.2.2 Ouvrages annexes et équipements
La figure suivante schématise l’ensemble des ouvrages annexes et équipements qui
peuvent être intégrés dans l'environnement d'un déversoir d'orage, dont il faut tenir
compte aussi bien pour bâtir un modèle que pour concevoir un système de suivi
métrologique.
OUVRAGE
DE
DERIVATION
Collecteur
AMONT
Collecteur
AVAL
Collecteur de DECHARGE
Débit
conservé
Débit
amont
Débit
déversé
Apport
latéral
Chambre de
tranquillisation
Piège à
sable
Grilles ou
tamis
Vannes
Paroi
siphoïde
Clapet
Conduite aval
étranglée
Figure 22 : Conception détaillée d’un déversoir d’orage
Les grilles ont pour but de piéger les gros solides (Ø > 6 mm) pour éviter leur envoi
dans le milieu naturel. Ces grilles peuvent être dotées de moyens de dégrillage
automatique alimentant un stockage des produits dont l’enlèvement doit être prévu et
aisé et ne provoquant pas de nuisances olfactives. Les grilles peuvent aussi être
inclinées de façon que les solides piégés lors du fonctionnement de l’ouvrage
retombent dans l’écoulement conservé dans le réseau. On peut trouver ces grilles
également en amont du déversoir, à l’entrée des collecteurs. Cette localisation est
peu conseillée compte tenu des difficultés d’exploitation qu’elles engendrent. Les
barreaux de ces grilles, de 10 à 12 mm d'épaisseur, sont généralement espacés de
15 mm ; le râteau mécanique qui s’insère dans cet espace a besoin d’un jeu de 3 à 4
mm, ce qui implique des dents de 6-7mm minimum, dimensions en deçà desquelles
37. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 37
il perdrait la rigidité nécessaire à son bon fonctionnement. D’un point de vue
hydraulique, elles introduisent une perte de charge qui se traduit par une élévation
de la ligne d’eau en amont.
La paroi siphoïde permet d’éviter d’envoyer les flottants vers le collecteur de
décharge. Ils sont ainsi acheminés vers la station de traitement des eaux usées. D’un
point de vue hydraulique, cette paroi joue un rôle de tranquillisation de l’écoulement.
Il est difficile de prendre en compte dans les modèles cet ouvrage annexe.
Des constructeurs proposent également des équipements plus ou moins
sophistiqués pour piéger les solides : filtres rotatifs, tamis autonettoyants, …
Tous ces organes ont pour but de limiter les rejets de déchets au milieu récepteur, ou
de protéger les organes mobiles. Ils posent souvent des problèmes pour la
modélisation ou la mesure en entrainant des pertes de charge singulières ou des
élévations de la ligne d’eau, variables en fonction de leur degré de colmatage. On
s'interrogera donc systématiquement sur leur efficacité réelle, qui est en général
subordonnée à la présence de systèmes de nettoyage automatiques fiables, et dans
le cas contraire, on étudiera sérieusement les possibilités de suppression de ces
ouvrages. Lorsqu'ils sont efficaces, ils peuvent constituer un atout appréciable pour
améliorer la fiabilité des capteurs, en particulier les capteurs de mesure de
concentration de polluants.
La chambre de tranquillisation et/ou de dessablement, située à l’amont du déversoir,
a pour but, en réduisant la vitesse du flux, d’assurer une décantation des sables
(matières minérales denses) et de faire remonter en surface les flottants. D’un point
de vue hydraulique, elle permet de garantir un écoulement fluvial à l’aval de
l’ouvrage et, dans certains cas, de localiser un ressaut hydraulique à l’amont du
déversoir. Ces ouvrages contribuent en général à améliorer la représentativité
(tranquillisation) ou la fiabilité (dessablement) des capteurs implantés à proximité. Ils
facilitent également le travail de modélisation. Au niveau de la modélisation, cet
ouvrage est souvent représenté par une canalisation de grande largeur. Toutefois,
les effets bidimensionnels sont rarement pris en compte dans les modèles.
Les vannes de régulation permettent, dans certaines configurations, de mieux
garantir le fonctionnement hydraulique du déversoir. Dans la conduite conservée, le
rôle de la vanne est de limiter le débit à l’aval. Pour la conduite déversée, la vanne
empêche une remontée des eaux provenant du milieu naturel dans le réseau
d’assainissement neutralisant alors l’ouvrage. Dans certains cas, on remplace la
vanne par un clapet anti-retour. Il faut impérativement prendre en compte ces
organes, et leurs algorithmes de commande, dans tout projet de modélisation ou de
métrologie. Ces algorithmes constituent sans doute la partie la plus difficile à
appréhender, car ils sont facilement modifiables, sans que la traçabilité des
évolutions soit toujours garantie.
La conduite aval étranglée joue le rôle hydraulique de perte de charge. Elle permet à
l’eau d’augmenter à l’amont, au droit du seuil, afin de favoriser le déversement. Cette
conduite ne pose pas de problème particulier à prendre en compte dans les
modèles. Les formules classiques de perte de charge linéaire sont suffisantes.
38. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 38
2.7.2 CONFIGURATIONS ET TYPOLOGIES
2.7.2.1 Typologie générale
La multitude des formes de déversoirs d'orage résulte de la combinaison d'options-
types portant d'abord sur le type de prise de dérivation, et le type de régulation, puis
sur des variantes concernant l'ouvrage de dérivation.
2.7.2.1.1 Types de prise de dérivation
Concernant la forme de l’ouvrage de déversement, on distingue essentiellement les
déversoirs avec ou sans seuil. Parmi les déversoirs sans seuil (moins de 15 % des
DO), l’organe de dérivation peut être : un orifice, un leaping weir (ouverture dans le
radier) ou un ouvrage à vortex. Concernant les déversoirs à seuil, on les classe en
fonction de la position, de l’angle, du nombre et de la forme du seuil.
Types d’organes de dérivation
DO sans seuil DO avec seuil
Orifice
Leaping weir
Vortex
Crête haute
Crête basse
Frontal
Latéral
Crête simple
Crête double
Crête mince
Crête épaisse
Curviligne
Hauteur du seuil
Angle du seuil
Nombre de seuils
Epaisseur du seuil
Longueur du seuil
Seuil court
Seuil long
Complexe
Figure 23 : Types d’organes de dérivation
2.7.2.1.2 Types de régulation
Dans le cas des déversoirs ayant un organe de dérivation statique, la courbe de
fonctionnement a souvent la forme représentée à la figure suivante. La courbe de
fonctionnement en « dynamique » est caractéristique des déversoirs ayant un organe
de dérivation contrôlé par exemple par une vanne autorégulée ou par une pompe.
L’objectif de la régulation est de rendre mobile l’organe de dérivation afin de mieux
39. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 39
satisfaire, par rapport à un fonctionnement statique, les trois fonctions principales
d’un déversoir.
Débit aval
conservé
Débit amontDébit seuil
Débit seuil
Courbe de fonctionnement
en «statique »
Courbe de fonctionnement
« en dynamique »
Figure 24 : Principe de fonctionnement hydraulique du déversoir d’orage
Parmi les déversoirs semi-automatiques, on peut citer : les déversoirs à vannes
classiques droites, les vannes cylindriques et les vannes à clapet. Cet équipement en
vannes s’est d’abord développé pour remplacer le réglage manuel de la hauteur des
seuils par des poutrelles. Cette transformation suppose un réglage rigoureux pour
éviter qu’un calage trop haut ne surcharge l’aval ou encore qu’un calage trop bas ne
provoque des déversements trop fréquents.
L’équipement de seuils semi-automatiques implique souvent une vanne dite
"secteur" déversant par le haut. Elle est mue par une centrale hydraulique
commandée par un automate qui obéit à deux informations : le niveau d’eau dans le
collecteur et celui dans le milieu récepteur.
La sécurité en cas de crue peut être complétée par une vanne clapet. Les consignes
données à l’automate peuvent être modifiées à distance, la position de la vanne
clapet et des niveaux étant connue, on peut donc calculer les débits hydrauliques
évacués. Un tel dispositif permet d’introduire la donnée de qualité de l’effluent, ce qui
permettra éventuellement de privilégier les surverses pour les eaux les moins
chargées.
Les ouvrages automatiques sont les vannes motorisées et les barrages gonflables.
Ils sont manœuvrés soit à distance dans le cadre d’une gestion automatisée du
réseau, soit sur le site à l’aide de capteurs et d’une unité de calculs pour
l’asservissement. Ces déversoirs demandent un entretien régulier et les risques de
détérioration sont supérieurs à cause des pièces mécaniques mobiles.
Malgré un génie civil important nécessaire à leur mise en place, les barrages
gonflables n’imposent pas de reconstruire la forme du collecteur pour y installer une
vanne.
40. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 40
La vanne secteur (ou vanne seuil, ou
vanne déversoir d’orage), en rotation
autour de son articulation, est actionnée
par un vérin. Elle est essentiellement
utilisée pour réguler un débit ou un plan
d’eau, ou pour disposer d’un déversoir
facilement réglable à des positions
prédéterminées.
Figure 25 : Vanne secteur
Figure 26 : Exemple de vanne secteur
La vanne clapet à articulation
haute est actionnée par un vérin
autour de son articulation et est
utilisée pour isoler ou pour
contrôler un débit maximum. Elle
est préconisée lorsqu’il n’y a pas
assez de profondeur pour une
vanne verticale.
Figure 27 : Vanne clapet à articulation haute
41. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 41
2.7.2.2 Organe de dérivation sans seuil
2.7.2.2.1 L’orifice
Le principe hydraulique de cet ouvrage est de permettre l’évacuation des eaux
déversées par un orifice. Ce sont les plus anciens ouvrages, aujourd’hui abandonnés
pour deux raisons :
La première est due à une capacité d’évacuation très faible au niveau de la conduite
de déversement. En effet, pour évacuer le débit rejeté, l’ouvrage fonctionne comme
un réservoir avec vidange par le fond. Il faut donc une charge importante d’eau dans
le déversoir pour permettre l’évacuation par le trop plein. Le niveau de l’eau risque
donc d’atteindre le terrain naturel avant d’atteindre le débit de décharge maximal.
La deuxième raison est due à une mise en charge du réseau pour que le
déversement ait lieu.
Arrivée
Vers la STEP
Rejet ou
déversement
Figure 28 : Exemple d’un ouvrage type "trou dans le mur"
Figure 29 : Exemple de déversoir à trou
42. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 42
2.7.2.2.2 L’ouverture de radier : leaping weir
Les eaux usées de temps sec chutent dans une ouverture pratiquée dans le radier
de la canalisation. La forme de l’ouverture peut être rectangulaire ou elliptique.
Les débits excédentaires de temps de pluie sont évacués en franchissant l’ouverture
pour continuer dans l’alignement de la conduite amont. L’ouverture dans le radier est
réglable à l’aide d’une plaque métallique cintrée, rectangulaire ou avec une découpe
parabolique que l’on place dans la conduite déversée (accessibilité en temps sec).
L’objectif de cette plaque mobile est de permettre un réglage de l’ouverture et donc
une modification du débit de consigne. Ce déversoir devient donc ajustable
facilement dans le cas où une modification des caractéristiques hydrauliques est
nécessaire. Ce type d’ouvrage est installé lorsque l’écoulement est torrentiel et donc
par forte pente (quelques %).
Vue de dessus
Débit Aval
Débit
Déversé
Vue de face
Débit
Amont
Figure 30 : Déversoir leaping weir
Plaque cintrée amovible
Figure 31 : Exemple de déversoir leaping weir à ouverture parabolique et rectangulaire
2.7.2.2.3 Ouvrages à vortex
Le principe de ces ouvrages est de réduire l’énergie cinétique de l’écoulement pour
aider au dépôt des particules en suspension grâce à l’allongement du trajet,
grossièrement hélicoïdal. De plus, ce mouvement tourbillonnaire produit des courants
secondaires centripètes près du fond et y rassemble les particules décantées.
43. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 43
2.7.2.3 Organe de dérivation avec seuil
La grande majorité des déversoirs d’orage (environ 85%) dispose d’un organe de
déversement de type seuil. L’organigramme suivant représente une classification en
fonction de leur géométrie sachant qu’elle influe sur leur comportement hydraulique.
2.7.2.3.1 Nombre de seuils
2.7.2.3.1.1Crête simple
Le seuil est placé d’un seul côté de l’ouvrage. Ce type de déversoirs représente
environ 85% des déversoirs à seuil.
Collecteur
amont
Collecteur de
décharge
Vue de dessus
Collecteur
aval
Figure 32 : Déversoir à seuil simple
2.7.2.3.1.2Crête double
Dans ce cas, on place un seuil de chaque côté de l’ouvrage. Ce type de déversoirs
représente environ 15% des déversoirs à seuil. Afin de ne pas créer deux collecteurs
de décharge, la conduite principale est suspendue pour permettre au déversement
de passer par-dessous et de rejoindre la canalisation de délestage. Ces déversoirs
demandent un génie civil plus conséquent que les crêtes simples. Au niveau de leur
fonctionnement hydraulique, l’objectif est d’augmenter la longueur de déversement
afin de favoriser le délestage.
Vue de dessus
Collecteur
amont
Collecteur
aval
Collecteur de
décharge
Figure 33 : Déversoir à seuil double
D’un point de vue hydraulique, les déversoirs à crête double ne sont pas plus
performants que les seuils simples. Le fait de doubler la crête ne double pas
automatiquement le débit déversé. On constate plutôt un accroissement que de 20%
du débit déversé. Compte tenu de leur difficulté au niveau de la réalisation (déversoir
suspendu), il est conseillé de choisir un déversoir à crête simple.
44. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 44
2.7.2.3.2 Hauteur du seuil
2.7.2.3.2.1Crête basse
Les déversoirs d’orage sont dits à seuil bas lorsque le niveau du seuil déversant se
situe sous le niveau de la génératrice supérieure de la conduite aval conservée. Ils
sont particulièrement nombreux parmi les déversoirs à crête (plus de 50%). L’objectif
hydraulique est d’avoir un ouvrage fonctionnant à surface libre dans la canalisation
aval pour l’ensemble des débits amont envisagés.
Crête du déversoir
Ligne d’eau
Génératrice supérieure
de la conduite aval
Figure 34 : Déversoir à seuil bas, vue en coupe
Généralement la faible hauteur du seuil oblige un positionnement du collecteur de
décharge plus bas que le radier du déversoir afin d’éviter que celui-ci soit noyé.
Toutefois la hauteur de crête à imposer lors d’un dimensionnement doit être
supérieure à 25 cm indépendamment du débit afin d’éviter un déversement en temps
sec dû aux dépôts possibles au droit de la crête.
2.7.2.3.2.2Crête haute
Les déversoirs sont dits à seuil haut lorsque le niveau du seuil déversant se situe au-
dessus du niveau de la génératrice supérieure de la conduite aval (niveau à partir
duquel il y a mise en charge de la conduite).
Crête du
déversoir
Ligne
d’eau
Conduite aval
étranglée
Conduite aval conservée
Déversement
Figure 35 : Déversoir à seuil haut
Ce déversoir est utilisé de préférence lorsque le régime amont est fluvial. Son
comportement hydraulique est connu et le dimensionnement est accessible avec une
bonne marge de sécurité. Dans la plupart des cas, le seuil élevé évite le retour des
eaux de l’émissaire dans le réseau.
Ces déversoirs présentent un comportement hydraulique performant dû à la mise en
charge de la conduite aval. En effet, le fait d’avoir une conduite aval forcée (en
charge) permet de développer une perte de charge importante dans cette
canalisation, ce qui contribue à élever rapidement le niveau d’eau à l’amont et donc à
45. Hydrologie et hydraulique Urbaine en réseau d’assainissement ‐ J. VAZQUEZ Page 45
favoriser le déversement. Afin de ne pas avoir une mise en charge de la canalisation
aval sur de trop longues distances, on met en place une conduite aval étranglée
(réduction du diamètre) qui permet d’absorber cette perte de charge.
On rencontre, dans certains cas, le niveau du seuil déversant au même niveau que la
génératrice supérieure de la conduite aval. Ces déversoirs ont un comportement
hydraulique à surface libre lorsqu’ils ne déversent pas et en charge dans le cas
contraire. Il est connu qu’un passage d’un écoulement à surface libre vers un
écoulement en charge peut être brutal et donc fortement perturber le fonctionnement
de l’ouvrage.
2.7.2.3.3 Angle
L’angle de la crête correspond à l’inclinaison du seuil déversant par rapport à la
canalisation amont. Cet angle se mesure sur un plan horizontal.
2.7.2.3.3.1Seuil latéral
Dans le cas du déversoir à seuil latéral sans entonnement, le seuil est rectiligne et
strictement parallèle à l’écoulement.
Seuil déversant pour
une crête haute ou basse
Vers l’émissaire
Départ vers
STEP
Arrivée
d’eau
Figure 36 : Déversoir à seuil latéral sans entonnement, vue de dessus
Le déversoir avec entonnement permet de diminuer la largeur de la canalisation
principale et oblige ainsi le tirant d’eau à augmenter et donc à favoriser le
déversement.
Globalement, un déversoir à crête basse sans entonnement, indépendamment du
régime d’écoulement (fluvial / torrentiel) est peu performant en termes d’hydraulique
dès que l’on atteint des débits importants à l’amont.
Seuil déversant pour
une crête haute ou basse
Vers l’émissaire
Départ vers
STEP
Arrivée
d’eau
Figure 37 : Déversoir à seuil latéral avec entonnement, vue de dessus