Durée en eau (HU) : Différence entre versions

Version actuelle en date du 29 avril 2025 à 11:13

Traduction anglaise : Duration with water

Dernière mise à jour : 29/04/2025

En hydrologie urbaine, on utilise principalement ce terme pour désigner la 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.

[modifier] Intérêt de la notion de durée maximum en eau

Un grand nombre de réglementations (PLU, zonage pluvial, etc.) 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 même en France métropolitaine ; 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.

[modifier] Valeur à retenir pour la durée maximum en eau

Les durées maximum en eau prescrites sont souvent comprises entre 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 les structures réservoirs, les tranchées ou les massifs enterrés (pour lesquels il est quasiment nul) ; une durée maximum en eau (y compris dans les flaques résiduelles) inférieure à 72h est suffisante pour empêcher le développement des larves ;
• s'il s'agit de se prémunir contre le risque de superposition d'événements, tout dépend de la méthode utilisée (voir Méthodes de dimensionnement des ouvrages de stockage (HU)) ; certaines méthodes (méthode des volumes ou méthode des débits) intègrent explicitement cet aspect dans la démarche de conception alors que ce n'est pas le cas de la méthode des pluies (qui prend cependant implicitement ce risque en compte dans le choix de la plage de durée utilisée pour choisir les coefficients de Montana) ;
• S'il s'agit de la durée pendant laquelle l'espace n'est plus utilisable pour d'autres usages, la durée acceptable doit être évaluée en tenant compte de la perte d'usage réelle qui dépend elle-même des fonctionnalités associées à cet espace ; en tout état de cause il est possible d'accepter une période de retour plus petite (voir beaucoup plus petite) pour ce risque que pour celui associé à un débordement de l'ouvrage.

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

Un autre aspect concerne la façon dont on calcule la durée maximum en eau associée à une période de retour donnée.

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), ceci même si on utilise la méthode des volumes pour dimensionner l'ouvrage :

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 ; disponible sur https://astee-tsm.fr/articles/tsm10-2022-chocat/