Fiche de révision : Réseaux d’assainissement

📋 Plan du Cours

1. Référentiels techniques de l’assainissement
2. Écoulements à surface libre
3. Géométrie hydraulique des conduites
4. Formule de Manning-Strickler
5. Autocurage et contraintes hydrauliques
6. Débits des eaux usées
7. Hydrologie urbaine et pluies
8. Méthode rationnelle
9. Gestion alternative des eaux pluviales
10. Matériaux et ouvrages du réseau
11. Préparation et sécurité du chantier
12. Pose et remblaiement des réseaux

📅 Repères chronologiques

1. 1977L’Instruction technique relative aux réseaux d’assainissement des agglomérations a été publiée et est encore couramment utilisée.
2. 2008La norme NF EN 752 a remplacé la norme NF EN 752-4 de 1997 et a défini des objectifs de santé publique, de santé au travail, de protection de l’environnement et de développement durable.
3. juillet 2013Le maître d’ouvrage doit réaliser une demande de travaux auprès du guichet unique avant les travaux.

📖 1. Référentiels techniques de l’assainissement

📝 Points essentiels

• Le Fascicule 70 traite du recueil, de la restitution et du stockage des eaux pluviales.

• Les contraintes locales concernent notamment:

  • le relief
  • la pluviométrie
  • la géologie
  • les traitements particuliers
  • la loi sur l’eau
  • les zones Natura 2000

💡 Astuce mémo

1977 → 1997 → 2008 : instruction, norme initiale, norme remplacée

📖 2. Écoulements à surface libre

🔑 Notions clés & Définitions

• Écoulement à surface libre : Se produit dans un canal ouvert ou une conduite fermée non pleine, avec une pression de l’air au-dessus du liquide voisine de la pression atmosphérique.

★ À maîtriser

📌 L’écoulement en charge se produit dans une conduite fermée entièrement remplie de liquide, sans air dans la conduite, avec une pression différente de la pression atmosphérique.

Compléments

• La complexité du réseau dépend notamment:
  • des caractéristiques physiques
  • des branchements
  • des déversoirs
  • des bassins
  • des interconnexions
  • des conditions en aval
  • de la variabilité des débits

💡 Astuce mémo

Surface libre : air au-dessus ; en charge : conduite pleine et pression différente

📖 3. Géométrie hydraulique des conduites

🔑 Notions clés & Définitions

• Profil en long : Une coupe longitudinale d’un ouvrage présentant, par tronçon, les données géométriques et altimétriques, notamment les cotes du terrain naturel, du projet, du fil d’eau, les pentes et les diamètres du réseau.
• Section mouillée : La portion de la section d’une conduite occupée par le liquide.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le rayon hydraulique est le rapport entre la surface mouillée et le périmètre mouillé : $R_h = \frac{S_m}{P_m}$.

Compléments

• La profondeur d’eau H est la hauteur d’eau au-dessus du fond, conventionnellement mesurée comme la profondeur maximale d’eau.

💡 Astuce mémo

Imaginer une conduite contenant une section mouillée, bordée par un périmètre mouillé

📖 4. Formule de Manning-Strickler

★ À maîtriser

📐 Formule — En régime permanent, la formule de Manning-Strickler donne la vitesse d’écoulement : $V = K_{st} \times R_h^{2/3} \times I^{1/2}$.

• Le coefficient de Manning-Strickler dépend de la nature des parois, de la dimension des aspérités et des obstacles à l’écoulement.

Compléments

• Dans la formule de Manning-Strickler, V est la vitesse en m/s, Kst le coefficient de Manning-Strickler en m1/3/s, Rh le rayon hydraulique en m et I la pente en m/m.

• Les études du CERIB de 2009 indiquent que la rugosité à long terme du PVC, du béton et du PEHD tend vers une valeur unique de K égale à 90.

💡 Astuce mémo

Rugosité et pente → vitesse d’écoulement

📖 5. Autocurage et contraintes hydrauliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Autocurage : La capacité d’une conduite à transporter les effluents sans s’encrasser en évitant les dépôts.

★ À maîtriser

• Dans un réseau unitaire ou un réseau d’eaux pluviales séparatif, la vitesse doit dépasser 0,6 m/s à un débit égal au dixième du débit à pleine section et 0,3 m/s à un débit égal au centième du débit à pleine section.

• Pour un réseau d’eaux usées, la vitesse doit dépasser 0,3 m/s au débit moyen actuel, avec si possible une pente supérieure à 0,4 % à l’amont et impérativement supérieure à 0,2 % à l’amont du réseau.

• La vitesse maximale est limitée à 4 m/s afin d’éviter l’érosion et l’usure prématurée des canalisations.

Compléments

📌 Pour les canalisations de diamètre inférieur à DN300, la vitesse minimale à atteindre tous les jours est de 0,7 m/s et la pente minimale est de 1/DN.

💡 Astuce mémo

Vitesse minimale contre les dépôts ; vitesse maximale contre l’érosion

📖 6. Débits des eaux usées

★ À maîtriser

📐 Formule — Le débit moyen d’eaux usées se calcule par $Q_m = \frac{N\text{breHabt} \times Q_{rejet}}{86400}$.

📐 Formule — Le débit de pointe se calcule par $Q_p = p \times Q_m$, avec $p = 1{,}5 + \frac{2{,}5}{Q_m}$.

Compléments

• Les valeurs indiquées pour les eaux usées sont de 80 à 150 l/j/hab pour le débit actuel, de 200 à 250 l/j/hab pour le débit futur et de 120 à 350 l/j/hab pour la plage générale de débit.

📖 7. Hydrologie urbaine et pluies

🔑 Notions clés & Définitions

• Période de retour : Le nombre d’années au cours duquel cette pluie survient en moyenne une fois, et elle est l’inverse de la fréquence F.
• Hyétogramme : Représente l’intensité de la pluie, en mm/min, en fonction du temps.

★ À maîtriser

• Les paramètres principaux sont:
  • la pluie
  • le bassin versant
  • l’écoulement

📐 Formule — La formule de Montana donne l’intensité maximale d’une pluie de durée tc et de période de retour T : $i = a(T) \times t_c^{b(T)}$.

Compléments

• Les niveaux de protection par défaut sont:
  • 10 ans en zone rurale
  • 20 ans en zone résidentielle
  • 30 ans en centre-ville ou zone industrielle et commerciale
  • 50 ans pour un métro ou un passage souterrain

💡 Astuce mémo

Pluie → bassin versant → ruissellement → débit

📖 8. Méthode rationnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient de ruissellement : Le rapport entre le volume ruisselé et le volume de pluie brute.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le coefficient d’imperméabilisation se calcule par $C = \frac{S_{imperméable}}{S_{totale}}$.

📐 Formule — La méthode rationnelle calcule le débit de pointe par $Q_p = K \times C \times i \times A$, avec K = 0,167, C le coefficient de ruissellement, i l’intensité maximale et A la surface du bassin versant.

Compléments

• Les coefficients indicatifs par nature de sol sont:
  • 0,90 pour les voiries et toitures
  • 0,80 pour une surface minérale compactée
  • 0,60 pour une surface minérale poreuse
  • 0,25 pour les espaces verts

📌 La méthode rationnelle est particulièrement adaptée aux bassins versants amont de surface inférieure à 1 ha et de débit décennal inférieur à 100 ou 200 l/s, notamment pour les lotissements, ZAC, parkings et petits aménagements urbains.

📖 9. Gestion alternative des eaux pluviales

★ À maîtriser

• Les fonctions des fossés et des noues sont:

  • l’écoulement
  • le stockage
  • l’infiltration

• Les objectifs des méthodes alternatives sont:

  • traiter les eaux
  • diminuer la vitesse d’écoulement
  • infiltrer directement un maximum d’eau
  • favoriser l’intégration paysagère

Compléments

• Les principales méthodes alternatives comprennent:

  • les tranchées drainantes
  • les puits d’infiltration
  • les bassins enterrés
  • les bassins à ciel ouvert
  • les toitures végétalisées

• Le bassin Maurice Audin à Clichy-sous-Bois est un ouvrage de rétention à ciel ouvert de 27000 m3 réaménagé en aire de détente, de jeux et de sports, avec un pré-bassin de 5000 m3 réduisant à 6 mois la fréquence d’inondation de la plaine de jeux.

💡 Astuce mémo

Stocker, ralentir et infiltrer → réduire le débit de pointe

📖 10. Matériaux et ouvrages du réseau

★ À maîtriser

• Les matériaux cités sont:

  • le béton
  • le PVC-U
  • le PEHD
  • le polypropylène
  • le PRV
  • la fonte
  • le grès

• Le choix dépend notamment:

  • de la capacité hydraulique
  • de la résistance mécanique
  • de la résistance à la corrosion
  • de la résistance à l’abrasion
  • de la résistance aux matières polluantes
  • de l’étanchéité
  • du prix

Compléments

• Le béton est disponible à partir du diamètre D300 et jusqu’au diamètre D1200 au catalogue, mais ses éléments peuvent peser 400 kg pour 3 m en D300.

• Le PVC présente un poids faible, avec 50 kg pour une barre de 6 m en D300, mais il est soumis à l’ovalisation et à une grande variation des prix liée au pétrole.

📌 Un regard de visite est prévu au minimum tous les 50 m sur le collecteur, pour les réseaux d’eaux usées comme d’eaux pluviales.

💡 Astuce mémo

Béton résistant mais lourd ; plastiques légers mais sensibles à l’ovalisation

📖 11. Préparation et sécurité du chantier

★ À maîtriser

• 🔄 La préparation administrative suit cette séquence:
  1. Le maître d’ouvrage réalise la DT.
  2. Les exploitants localisent leurs réseaux et indiquent les précautions.
  3. L’entreprise attributaire réalise la DICT avec le numéro de DT.

📌 Les distances minimales de sécurité pour les réseaux électriques sont de 3 m pour les lignes aériennes inférieures à 50000 V, de 5 m pour les lignes aériennes supérieures à 50000 V et de 1,50 m pour les réseaux souterrains.

Compléments

• Les exploitants doivent répondre sous 9 jours pour une déclaration en ligne et sous 15 jours pour une déclaration papier.

💡 Astuce mémo

DT → DICT → repérage → terrassement sécurisé

📖 12. Pose et remblaiement des réseaux

★ À maîtriser

• 🔄 Le cycle de pose comprend:
  1. L’exécution de la tranchée avec pose du blindage.
  2. La pose du tuyau ou du fond de regard sur son lit de pose.
  3. Le remblaiement et le compactage par couches avec retrait simultané du blindage.

📌 Le blindage est obligatoire au-delà de 1,30 m de profondeur, sauf dans la roche, et également à une profondeur inférieure si le sol est sableux ou favorise l’effondrement de la tranchée.

📌 Le remblaiement comprend l’enrobage et le compactage du tuyau, le remblai par couches avec retrait simultané du blindage, puis la reconstitution du revêtement en débordant d’au moins 20 cm du bord de la tranchée.

Compléments

📌 Le blindage doit dépasser d’au moins 15 cm le dessus de la tranchée et les déblais ou matériels doivent être stockés à plus de 40 cm du bord.

• La réalisation de la tranchée comprend l’implantation et le sciage du revêtement, le terrassement, la mise en place du blindage, le réglage et le compactage du fond, puis la pose d’un lit de pose d’au moins 10 cm contrôlé à la pente.

💡 Astuce mémo

Tranchée → lit de pose → tuyau → remblai compacté

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des écoulements

Choix des matériaux