Développement d'une méthode de hiérarchisation des travaux de confortement des ruisseaux couverts prenant en compte les enjeux du territoire et les risques associés

II.5.1. Détail des risques 1 et 2

Les risques 1 et 2 consistent en une comparaison du dimensionnement de la section d'entrée dans l'ouvrage (R1) ou de sortie (R2) avec le débit décennal (Q10), (Q50), centennal (Q100), extrême (Qextrême) du bassin versant.

Les calculs des débits décennaux, de 50 ans, centennal, rare et extrême des bassins versants de chaque ruisseau couvert ont été réalisés à l'aide du logiciel QGIS qui est un logiciel SIG (système d'information géographique).

Vu que les ruisseaux couverts se localisent au niveau de l'exutoire des bassins versants et ces eux qui les alimentent, ce qui nous mène à calculer les différents débits pour qu'on puisse les comparais avec les sections des ouvrages récepteur de ces débits.

MéTHODOLOGIE

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II.6. Développement de la méthodologie

Il s'agit de réaliser une fiche par ruisseau couvert. (Voir annexe)

II.6.1. Caractéristiques du bassin versant

La superficie du bassin versant, la longueur et la pente sont des paramètres essentielle pour calculés les débits et sont calculés à parti du logiciel QGIS.

La pente est calculée avec I = ((Hmax-Hmin)/L)

I : Pente H (max et min) : Altitude du bassin versant (Pisani)

L : le plus long chemin parcouru par une goutte d'eau du haut du bassin jusqu'à l'exutoire.

Temps de concentration

Le tableau suivant résume les 4 formules utilisé pour calculer le temps de concentrations et le choix définitif sera fixé par avis d'expert.

Tableau 2: Formules d'estimation du temps de concentration (SAFEGE, 2013)

Méthode	Formule	Données d'entrée	Domaine de validité
		Temps de concentration en heures.
Kripich	Tc = (0.0195/60)*L^0.77*P^-0.385	L longueur du plus long cheminement hydraulique en m.	20 km^2< superficie <100 km^2. 3% < pente < 10%.
		P pente moyenne sur le plus long cheminement en m/m.
		Temps de concentration en heures
		A surface du bassin
Pisani	3vA*L	versant en km^2.	Superficie > 40 km^2.
		L longueur du plus long cheminement hydraulique en km.
	Tc = 0.108*(vP )
		P pente moyenne sur le plus long cheminement en m/m
		Temps de concentration en heures.
Ventura	Tc = 0.1272*(vA vP)	L longueur du plus long	Superficie > 40km^2.
		cheminement hydraulique en m.
		P pente moyenne sur le plus long cheminement en m/m
MéTHODOLOGIE

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		Temps de concentration en heures. L longueur du plus long
Bressand Golossov	Tc = (3600*L)/V	cheminement hydraulique en m.	Superficie < 20km^2.
		V vitesse moyenne des écoulements en m/s
		P pente moyenne en m/m

Dans le cadre de ce projet une attention particulière doit être portée à la formulation de Bressand Golossov développé par le SPC Grand Delta.

Le temps de concentration est choisi par avis d'expert pour l'ensemble des études. Nous calculerons le Tc avec ces déférentes formules et pour chaque débit, et à partir du Tc on

peut calculer l'intensité des pluies I en mm/h est donnée par : i = a * t-b

I : intensité des pluies t : temps de concentration a et b : coefficient de Montana.

L'intensité de pluie

Ici l'intensité de pluie est évaluée à partir des cumuls statistiques de Météo-France estimés à la station pérenne la plus proche de notre zone d'étude, celle de Nîmes Courbessac sur la période 1947-2009 (SAFEGE, 2013).

Tableau 3 : Intensité de pluies en 48 heures de 5 à 100 ans. (SAFEGE, 2013)

Estimation renouvellement Nîmes	Cumuls pluviométriques (mm)
	0.25 h	0.5 h	1 h	2 h	3 h	6 h	12 h	24 h	48 h
5 ans	23.3	37.2	52.1	70.2	72.5	89.1	103.1	116.9	134.0
10 ans	26.5	42.8	61.8	86.9	94.3	117.5	132.1	148.4	164.0
20 ans	29.3	47.6	70.7	102.8	120.1	152.3	164.9	184.7	196.0
30 ans	30.8	50.1	75.7	115	137.4	176.5	188.5	208.8	215.9
50 ans	32.6	53	81.7	123.5	162.3	211.7	220.4	242.7	242.5
100 ans	34.8	56.6	89.6	138.9	202.1	270	241.1	296	281.7

L'intensité (i = a * t^-b) est calculée pour que nous puissions estimer les débits avec cette formule Q = (C * I * A)/3.6. (Bressand Golossov)

C : Coefficient de ruissèlement. I : Pente du bassin versant. A : Surface du bassin versant. Ci-dessous les coefficients (a et b) de Montana associés (SAFEGE, 2013)

MéTHODOLOGIE

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Tableau 4: Estimation des coefficients de Montana à la station de Nimes-Courbessac (19472009)

	0.1 H< d < 1 H		1 H< d < 3 H		3 H< d < 48 H
T	a	b	a	b	a	b
5 ans	53.561	0.4077	53.237	0.6853	58.9	0.7836
10 ans	62.576	0.4017	62.914	0.6038	79.74	0.8066
20 ans	70.513	0.4002	71.384	0.5115	106.08	0.8308
30 ans	76.636	0.3513	76.47	0.4509	124.72	0.8454
50 ans	79.864	0.4012	81.31	0.3783	152.58	0.8644
100 ans	86.19	0.4054	88.002	0.2712	199.76	0.8909

L'intensité des pluies I en mm/h est donnée par : i = a * t-b

Avec a et b les coefficients de Montana et t équivalent au temps de concentration en heure.

Pour estimer les débits il reste à calibré par avis d'expert au cas par cas le coefficient de ruissèlement et la surface qui sera calculé avec QGIS

Evaluation du coefficient de ruissellement

Trois coefficients de ruissellement vont être ici caractérisés pour :

Des occurrences inférieures ou égales à 10 ans

Des occurrences égales à 20 ou 30 ans

Des occurrences 50 ans ou 100 ans

Pour les occurrences inférieures ou égales à 10 ans

Le coefficient de ruissellement est obtenu suivant le tableau ci-dessous :

Tableau 5 : Coefficient de ruissellement selon le type du sol. (Etude RFF, 2007)

Occupation du sol	Coef de ruissellement
Zones urbaines	0.8
Zones industrielles et commerciales	0.7
Espaces verts artificiels	0.12
Vignobles	0.3
Verges	0.15
Prairies-friches	0.11
Terres arables	0.15
Garrigues	0.11
Forets	0.1
MéTHODOLOGIE

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Pour les occurrences supérieures à 10 ans et inférieures ou égales à 30 ans

On utilise la formule suivante : C = 0.6 * (1- P0/PJ30)

Avec C : le coefficient de ruissellement.

P0 : la capacité de rétention initiale du sol en mm voir tableau ci-dessous (SAFEGE, 2013 d'après RFF)

PJ : la pluie journalière de période de retour de 20 ans ou 30 ans

Tableau 6: Valeurs de la rétention initiale P0 en fonction de l'occupation et la nature du sol.

Couverture végétale	Morphologie	Pente %	Terrain fortement perméable	Terrain perméable	Terrain peu perméable
Bois	Presque plat	0-5	90	65	50
	Ondulé	5-10	75	55	35
	Montagneux	10-30	60	45	25
Paturage	Presque plat	0-5	85	60	50
	Ondulé	5-10	80	50	30
	Montagneux	10-30	70	40	25
Culture	Presque plat	0-5	65	35	25
	Ondulé	5-10	50	25	10
	Montagneux	10-30	35	10	0

Pour les occurrences supérieures à 30 ans

On utilise la formule suivante : C = 0.8 * (1- P0/PJ30)

Avec C : le coefficient de ruissellement

P0 : la capacité de rétention initiale du sol en mm voir tableau ci-dessous (SAFEGE, 2013 d'après RFF)

PJ : la pluie journalière de période de retour 50 ans ou 100 ans

Estimation des débits

On utilise la formule suivante : Q = (C * I * A)/3.6

Avec : Q en m3/s C sans unité,

I en mm/h A la surface en km²

Pour l'estimation de QRare et QExtrême on applique les formules suivantes :

QRare = 30*A0,75 QExtrême = 50*A0,75

Avec Q en m³/s et A en km²

MéTHODOLOGIE

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Calcul de l'aire du bassin versant :

Les bassins versants sont définis par la ligne de crête (ligne de plus grande altitude), la ligne de plus grande pente et l'exutoire.

A l'aide du logiciel QGIS et une carte topographique de la région de Cévennes a été délimité et calculé la surface des bassins versants.