Analyse fréquentielle appliquée au dimensionnement des ouvrages de stockage des eaux pluviales

Frequency analysis applied to the sizing of storm water storage structures

• Auteur / Autrice : Estain Abessolo O.
• Direction : Olivier Blanpain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aménagement et urbanisme
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement urbain

Constructions -- Calcul

Évaluation

Stockage

Eaux pluviales

Conception et construction

Bassins de retenue des eaux pluviales

Mots clés libres

Analyse fréquentielle

Résumé

Les ouvrages de stockage sont utilisés en milieu urbain pour écrêter les débits de ruissellement des eaux pluviales afin de prévenir les risques d’inondation et les débordements des ouvrages en aval. Ils ont comme particularités de revêtir une grande variété de formes et d’usages et de posséder des méthodes de dimensionnement aujourd’hui peu satisfaisantes. Par conséquent d’autres méthodes de dimensionnement plus fiables doivent être conçues. Nous avons donc pris le parti de concevoir un nouvel outil de dimensionnement à partir du concept de pluie de projet. La simulation hydrologique des bassins versants et des ouvrages de stockage a permis, par le biais d’une analyse fréquentielle et sur la base de 16 ans de pluies historiques, d’estimer les volumes de stockage de période de retour 1, 2, 5 et 10 ans pour 36 cas tests issus de la construction d’un plan d’expérience. A l’issue de ces opérations, nous avons cherché la morphologie de pluie de projet adaptée à notre problématique et avons retenu la forme simple triangle. Ensuite, nous avons travaillé à l’établissement d’une relation entre la durée de la pluie de projet, la période de retour et les caractéristiques des bassins versants et des ouvrages de stockage. Cette procédure a abouti à la construction d’un modèle sur lequel une étude de performance a permis de réduire le nombre de variables explicatives à 3 et qui a été testé sur un cas pratique.Au final, nous obtenons une méthode tout à fait adaptée aux outils de modélisation actuellement utilisés et permettant d’estimer le volume de stockage d’un ouvrage d’assainissement. Il reste à vérifier sa généralisation à d’autres zones géographiques.

Storm water storage structures are used in urban areas to chop the stormwater runoff thus permitting to prevent the risks of flood and overflows of the drainage structures downstream. They cover a large variety of forms and uses, and have presently design methods which are not very satisfactory. Therefore, other more reliable design methods have to be conceived. That is the objective pursued by this thesis.Our challenge was to find a new tool to design based on from the Design Storm concept. Hydrological simulation of the watersheds and storage structures by reservoir models allowed, by the means of a frequential study and on the basis of 16 years of historical rains resulting from the measuring site of Garland station in Lyon (France), to estimate storage volumes of return periods 1, 2, 5 and 10 years for 36 cases tests resulting from the construction of an experimental design. At the conclusion of these operations, we found the Design Storm morphology adapted to our problems and retained the form simple triangle.Then, we worked to establish a relationship between Design Storm duration, return period and the characteristics of watersheds and storage structures. This procedure succeeded to the construction of a model on which a survey of performance permitted to reduce explanatory variables number to 3. We retained this last for the quality of its results and its practical side. It was finally tested on a practical case.Finally, we obtain a method completely adapted to the numerical models currently used and allowing to estimate storage volume of a drainage system. It remains to check its generalization in other geographical areas.