Durée en eau (HU) : Différence entre versions

Version du 27 juillet 2023 à 19:48

Traduction anglaise : Duration with water

Dernière mise à jour : 27/07/2023

Durée pendant laquelle un ouvrage de stockage (bassin de retenue par exemple) reste en eau pendant et après une pluie ; on précise généralement durée maximum en eau.

Intérêt de la notion de durée maximum en eau

Beaucoup de réglementations prescrivent une durée maximum pendant laquelle les solutions alternatives de gestion des eaux pluviales peuvent rester en eau (hormis bien sûr pour les solutions avec un plan d'eau permanent - voir Bassin de retenue en eau (HU)).

Cette durée constitue en effet un paramètre important pour différentes raisons :

• Si une nouvelle pluie se produit avant que l'ouvrage ne soit entièrement vide, la capacité de stockage sera plus faible que celle prévue et peut se révéler insuffisante ; c'est en particulier pour cette raison que la méthode des pluies (qui suppose l'ouvrage toujours vide en début d'événement) conduit à des volumes systématiquement plus faibles que la méthode des volumes ;
• beaucoup d'espaces utilisés pour le stockage des eaux pluviales sont multi-fonctionnels ; les autres usages sont bien évidemment impossibles lorsque l'espace est en eau ce qui nuit à leur image et à leur intérêt ;
• avec le changement climatique le risque de maladies provoquées par les piqures de moustiques est redevenu réel ; il est donc nécessaire de limiter cette durée en eau (y compris sous forme de traces résiduelles comme des flaques) à quelques jours de façon à ne pas laisser le temps aux larves de se transformer en insectes adultes.

Nota : Comme les autres paramètres de conception, cette durée maximum en eau doit être associée à un risque de dépassement, généralement pris en compte par une période de retour.

Valeur à retenir pour la durée maximum en eau

Un grand nombre de prescriptions (PLU, zonage pluvial, etc.) imposent une durée maximum en eau de 24 à 72h sans toujours bien préciser l'objectif visé ni définir clairement la période de retour associée. Ces deux éléments sont portant déterminants.

• s'il s'agit de se prémunir contre la prolifération de moustiques, le risque est très différent pour les ouvrages de surface (pour lesquels il est réel) et pour les ouvrages stockant dans un substrat, comme une structure réservoir, (pour lesquels il est quasiment nul) ;
• s'il s'agit de se pémunir

Généralement, ce temps en eau vise à limiter la stagnation de l’eau pour éviter les risques de développement de moustiques ; elle doit alors être associée à des périodes de retour relativement fréquentes (par ex : limitation du temps en eau à 24 à 48h pour les pluies courantes. Pour les collectivités (et donc les grands bassins), et notamment en zone unitaire, cet objectif reste imposé par l’arrêté ministériel du 21 juillet 2015. Enfin, cette durée est aussi limitée pour éviter les risques de « superposition d’événement  » (c’est-à-dire éviter que, lors de deux pluies successives, le bassin soit partiellement utilisé pour la première pluie et n’est donc pas entièrement disponible pour la seconde pluie). Enfin, pour une pluie centennale, il n’est pas dramatique que le temps en eau soit égal ou supérieur à 72h ; néanmoins, celui-ci doit être maîtrisé pour éviter la superposition d’événements.

Différents choix possibles pour le calcul de la durée maximum en eau

Différents choix sont possibles pour évaluer la durée maximum en eau d'un ouvrage.

Une solution souvent adoptée consiste à la supposer égale au temps de vidange de l'ouvrage plein. En pratique, cette solution sous-estime fortement la durée maximum en eau possible pour la même période de retour pour deux raisons de nature différente :

• elle néglige le temps nécessaire pour remplir l'ouvrage ;
• elle suppose que c'est la pluie dimensionnante (celle qui va le plus remplir l'ouvrage pour la période de retour choisie) qui sera responsable de la plus grande durée en eau.

Si la première difficulté peut facilement être levée en rajoutant au temps de vidange la durée de la pluie dimensionnante, il n'en va pas de même de la seconde. En effet des pluies moins intenses, mais beaucoup plus longues que la pluie dimensionnante peuvent maintenir l'ouvrage en eau pendant des durées beaucoup plus grandes. Il suffit en effet pour maintenir l'ouvrage en eau que le débit moyen d'apport soit supérieur au débit moyen de vidange. Chocat et al (2022) ont comparé de façon analytique trois choix possibles en utilisant la méthode des pluies :

• $ tee $ : durée maximum réelle (au sens de la méthode des pluies) pendant laquelle l'ouvrage peut être en eau pour une période de retour égale à la période de retour de dimensionnement de l'ouvrage ;
• $ tv $ : durée de vidange de l'ouvrage plein (avec un débit de vidange supposé constant) ;
• $ td $ : durée totale en eau dans le cas de l’événement dimensionnant (au sens de la méthode des pluies $ td $ est égal à la somme de la durée de la pluie dimensionnante et du temps de vidange).

Ils ont montré que les rapports entre ces grandeurs ne dépendaient (avec les hypothèses de la méthode des pluies) que de la valeur du coefficient $ b $ de la formule de Montana permettant d'ajuster la courbe IDF correspondant à la région pluviométrique et à la période de retour choisie

Le tableau de la figure 1 synthétise les résultats obtenus pour les valeurs usuelles de $ b $.

Figure 1 : Rapport entre les durées maximales en eau réelles pour une période de retour donnée et les durées de vidange ($ tee/tv $) ou les durées en eau pour l’ouvrage dimensionnant ($ tee/td $) avec les hypothèses de la méthode des pluies ; Source : Chocat et al., 2022.

Ce tableau montre que la durée de vidange peut sous-estimer d'un facteur 4 la durée en eau réelle pour une même période de retour. Cette valeur est de plus elle-même sous évaluée car elle ne prend pas en compte la possibilité de pluies successives qui ne permettent pas une vidange complète entre les différents événements (risque d'autant plus fort que le débit de vidange est faible).

En conséquence, il paraît largement préférable d'utiliser la valeur de la durée en eau calculée avec la formule de la méthode des pluies (éventuellement pour une période de retour différente de celle utilisée pour calculer le volume) :

avec :

• $ tee $ : durée en eau (en h) ;
• $ qs $ : débit moyen spécifique (en mm/h);
• $ a $ et $ b $ : coefficients de la formule de Montana fonction de la région pluviométrique et de la période de retour (avec les unités ad hoc).

Bibliographie :

• Chocat, B., Afrit, B., Maytraud, T., Savary, P., Tedoldi, D. (2022) : Comment mettre en place des règles hydrologiques efficaces pour la gestion durable des eaux pluviales urbaines ; TSM n°10 ; octobre 2022 ; pp.39-62.