Méthode des volumes (HU)

Traduction anglaise : Volumes design method

Dernière mise à jour : 14/06/2021

Méthode simplifiée permettant de déterminer le volume de stockage des bassins de retenue. On parle parfois de méthode des courbes enveloppes.

Hypothèses de départ

La méthode repose sur les hypothèses suivantes :

• le débit de fuite de l'ouvrage de stockage est supposé constant ;
• il y a transfert instantané de la pluie à l'ouvrage de retenue. Les phénomènes d'amortissement dus au ruissellement sur le bassin sont donc négligés. Cela veut dire que cette méthode ne sera applicable que pour des bassins versants relativement petits.

Principes de la méthode

La méthode des volumes diffère de la méthode des pluies par le fait que l'on essaye de mieux prendre en compte la réalité de la distribution temporelle des apports dans la retenue. Pour ce faire, on considère qu'un épisode pluvieux ne se termine qu'à la fin de la vidange (théorique) de la retenue.

Une des façons les plus courantes pour dépouiller les données consiste à cumuler les hauteurs d'eau par année (voir la figure 1).

Figure 1 : Courbe des hauteurs cumulées sur une année.

Pour chaque année i, pour chaque épisode pluvieux j et pour chaque débit spécifique qs , on calcule la hauteur *hij (qs) (différence entre la courbe des hauteurs cumulées pour chaque épisode et la courbe d'évacuation qs.t ), on détermine les valeurs maximales annuelles et on réalise ensuite le classement fréquentiel sur ces valeurs maximales. On peut ainsi construire un graphe *hmax (qs , T) en fonction de qs et T (voir la figure 2).

Figure 2 : Courbes permettant la détermination de la hauteur spécifique.

Le volume à stocker est alors déterminé par la relation :

avec V : volume stocké (en m3) ; *hmax : hauteur cumulée maximum (en mm) ; Sa : surface active (en ha). Sa est la surface active d'apport du bassin (la même que celle définie dans la méthode des pluies). C'est le principe de construction des abaques de la méthode recommandée dans l'Instruction technique de 1977 qui propose des courbes moyennes sur les grandes régions pluviométriques.

Comparaison de la méthode des pluie et de la méthode des volumes

Des comparaisons ont été menées sur des séries pluviométriques longues des stations Montpellier Bel Air et Paris-Montsouris mettant en évidence le fait que la méthode des volumes donnait des valeurs supérieures à celles de la méthode des pluies.

Les résultats obtenus sur la station Montpellier Bel air à partir d'enregistrements pluviographiques effectués sur 52 ans montrent des écarts de capacité entre les deux méthodes, pour une période de retour de 10 ans, variant de 5 à 50% [Raous, 1983].

On comprend bien intuitivement pourquoi. Dans la méthode des pluies, on isole et on extrait les événements "intéressants" d'une série pluviométrique complète, on perd alors la notion de succession des pluies. Or pour certains débits de fuite, et compte tenu du temps de vidange, plusieurs épisodes pluvieux peuvent se produire successivement, la deuxième pluie se produisant alors que le bassin n'est pas complètement vidangé de la première.

L'Instruction technique de 1977 [Ministères, 1977] propose des abaques, permettant d'utiliser cette méthode pour chacune des trois régions pluviométriques. Ces abaques ont été établis à partir de séries de mesures faites sur un nombre très réduit de postes pluviométriques. Leur extension à l'ensemble d'une région pluviométrique n'est pas sans risque du fait de l'hétérogénéité de la pluviométrie à l'intérieur d'une même région, mais également, pour les périodes de retour longues, du fait de la faible longueur des séries de mesures utilisées. Par exemple, à Lyon, ces abaques peuvent conduire à un sous-dimensionnement des ouvrages de l'ordre de 30% si le débit de vidange est faible.

Il est donc conseillé de faire un effort important pour rassembler des données pluviométriques de bonne qualité et de privilégier la méthode des débits. Voir Bassin de retenue.

Bibliographie :

• [Desbordes, 1975b] : Desbordes M. ; " Quelques méthodes de calcul des bassins de rétention des eaux pluviales. " ; Centre belge d’étude et de documentation des eaux ; N°377 ; Avril 1975.
• [Ministères, 1977] : Ministère de la culture et de l'environnement, Ministère de l'équipement et de l'aménagement du territoire, Ministère de l'agriculture, Ministère de la santé et de la sécurité sociale ; "Instruction technique relative aux réseaux d'assainissement des agglomérations" ; IT 77 284 INT ; Imprimerie nationale ; Paris ; 62 p + annexes ; 1977.

Voir aussi : Méthode des débits, Méthode des pluies.