Cet article traite de l’ensemble des moyens qu’il est possible de mettre en œuvre pour mieux maîtriser les [[Rejet urbain de temps de pluie / RUTP (HU)|rejets urbains de temps de pluie]] ou RUTP.
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Les rejets urbains de temps de pluie sont constitués des eaux usées et des eaux de ruissellement que les villes rejettent, soit de façon séparée (système séparatif), soit sous la forme d'un mélange (système unitaire) pendant les périodes pluvieuses.
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Les concentrations en polluants dans ces rejets peuvent être importantes (voir [[Pollution des rejets urbains de temps de pluie (HU)]]) et les rejets urbains de temps de pluie contribuent notablement à la dégradation des milieux aquatiques récepteurs (voir [[Impact (des rejets urbains sur les milieux aquatiques) (HU)]]).
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Il est donc nécessaire de mettre en œuvre des moyens efficaces permettant de réduire ces rejets ainsi que leurs impacts. Dans un premier temps il est utile de définir quelques éléments de stratégie. Nous présenterons ensuite les différents moyens pratiques utilisables, en distinguant les actions curatives reposant sur des stratégies de traitement et les actions préventives reposant sur la diminution des volumes d'eau ou de polluants mobilisés pendant les périodes pluvieuses.
Expression du modèle simplifié (Texte original de Jean-Michel Tanguy)
A partir des hypothèses précédentes, considérons un canal infini de forme rectangulaire et avec pente constante : largeur $ b $, pente du fond $ p_f $ et profondeur d'eau $ H $.
Cette théorie suppose un effacement immédiat du barrage dans un canal de section constante, sans pente et sans frottement. Elle prend appui sur la théorie des caractéristiques, remarquablement formulée par Courant et Friedrichs [4], elle consiste à partir des équations de SaintVenant 1D:
$ \begin{cases} \dfrac{ \partial u }{ \partial t }+u\dfrac{ \partial u }{ \partial x }+g\dfrac{ \partial \eta }{ \partial x }=0 \\\\ \dfrac{ \partial \eta }{ \partial t }+\dfrac{ \partial (h+\eta)}{ \partial x }=0 \end{cases} $
En opérant le changement de variable $ c=\sqrt{g(h+\eta) } $, nous obtenons:
$ \begin{cases} \dfrac{ \partial u }{ \partial t }+u\dfrac{ \partial u }{ \partial x }+2c\dfrac{ \partial c }{ \partial x }=0 \\\\ \dfrac{ 2\partial c }{ \partial t }+2u\dfrac{ \partial c}{ \partial x }+c \dfrac{ \partial u}{ \partial x }=0 \end{cases} $
En faisant respectivement la somme et la différence de ces 2 équations, nous obtenons: $ \begin{cases} \left [ \dfrac{ \partial }{ \partial t }+(u+c)\dfrac{ \partial }{ \partial x } \right](u+2c)=0 \\\\ \left [ \dfrac{ \partial }{ \partial t }+(u-c)\dfrac{ \partial }{ \partial x } \right](u-2c)=0 \end{cases} $
Ces 2 relations représentent les équations de deux courbes caractéristiques $ C^+ $ et $ C^- $, de pentes respectives:
Nous avons vu précédemment que les caractéristiques $ C^- $ sont des droites faciles à tracer.
Par contre, les caractéristiques $ C^+ $ ne sont pas des droites et leur tracé peut être réalisé de proche en proche de la manière suivante :
nous partons du pied de la caractéristique en prenant un point sur l'axe des x en amont : $ P_0 (x_{p0}, t_{p0}=0) $
nous passons au point $ P_1 (x_{p1}, t_{p1}) $ le long de $ C^+ $ qui vient couper $ C^- $, qui correspond à une hauteur d'eau relative $ h_{p1}=1 $
Ce point appartient donc d'une part à la caractéristique $ C^- $ et on peut donc écrire : $ x_{p1}=-c_0t_{p1} $
Par ailleurs, $ P_1 $ appartient également à la caractéristique $ C^+ $ issue de $ P_0 $, ce qui nous permet d'écrire:
$ \dfrac{dx} {dt} =u+c_0=c_0 $ (puisque la vitesse est nulle en amont du réservoir au repos), d'où :
$ x_{p1}=x_{p0}+c_0t_{p1} $
On en déduit les coordonnées de $ P_1 : x_{p1}=x_{p0}/2 $ et $ t_{p1}=-x_{p0}/(2 c_0) $
en suivant $ C^+ $ nous partons alors de $ P_1 $ pour atteindre $ P_2 $ qui se trouve sur une autre caractéristique $ C^- $ correspondant à une autre hauteur d'eau inférieure, par exemple $ h_{p1}=0.9 $ si on choisit un pas de discrétisation $ dh=0.1 m $.
De la même manière que précédemment, nous écrivons les 2 conditions d'appartenance de $ P_2 $ à 2 caractéristiques:
$ P_2 $ appartient à $ C^+ $ : $ \dfrac{dx} {dt} =u+c=c_0 $ soit $ \dfrac{x_{p2}-x_{p1}} {t_{p2}-t_{p1}} =u_{p2}+c_{p2}=c_0 $
le long de cette caractéristique, la quantité $ u+2c $ se conserve (invariant de Rieman), d'où : $ u_{p2}+2c_{p2} =u_0+2c_0 $
L'avancée progressive de cet algorithme en prenant ici comme pas de discrétisation pour les caractéristiques $ C^+ (en bleu) : dx=50 m $ et pour les caractéristiques $ C^- (en rouge) : dh=0.1 $ nous permet de tracer le diagramme des caractéristiques:
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Dernière mise à jour : 01/06/2021
Cet article traite de l’ensemble des moyens qu’il est possible de mettre en œuvre pour mieux maîtriser les rejets urbains de temps de pluie ou RUTP.
Les rejets urbains de temps de pluie sont constitués des eaux usées et des eaux de ruissellement que les villes rejettent, soit de façon séparée (système séparatif), soit sous la forme d'un mélange (système unitaire) pendant les périodes pluvieuses.
Il est donc nécessaire de mettre en œuvre des moyens efficaces permettant de réduire ces rejets ainsi que leurs impacts. Dans un premier temps il est utile de définir quelques éléments de stratégie. Nous présenterons ensuite les différents moyens pratiques utilisables, en distinguant les actions curatives reposant sur des stratégies de traitement et les actions préventives reposant sur la diminution des volumes d'eau ou de polluants mobilisés pendant les périodes pluvieuses.
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