Conversion pluie ruissellement

Une fois que les donn´ees de pluie sont fix´ees, il reste `a calculer le d´ebit de ruissellement associ´e `a chaque pluie. Pour cela, deux m´ethodes ont ´et´e utilis´ees. La premi`ere est la m´e- thode rationnelle et la seconde est la m´ethode du Curve Number (CN) d´evelopp´e par le Soil Conservation Service.

M´ethode rationnelle

Une fois les donn´ees pluviom´etriques d´ecrites avec pr´ecision, il faut convertir ces hauteurs de pluie en d´ebit de ruissellement. Connaissant la superficie drainante du jardin de pluie et le coefficient de ruissellement des diff´erentes surfaces, on peut ainsi d´eduire le volume entrant dans le jardin de pluie avec la m´ethode rationnelle (tableau 3.4). Il faut pr´eciser que le coefficient de ruissellement n’est en th´eorie valable que pour les pr´ecipitations liquides et non pour la neige. Cependant, on consid`ere que la neige fondue suit la mˆeme dynamique de ruissellement que la pluie et par cons´equent on applique le mˆeme coefficient de ruissellement pendant toute la saison hivernale. Par ailleurs, les valeurs de coefficient de ruissellement ont ´

et´e recueillies des documents de la municipalit´e de St-Hubert. Ces coefficients de ruissellement sont des moyennes et d´ependent de beaucoup de param`etres notamment de la pente du terrain, de la capacit´e d’infiltration des zones perm´eables (le gazon) ou encore de l’intensit´e de l’´ev`enement de pluie. Ce sont autant de facteurs qui induisent une incertitude sur le d´ebit de ruissellement final. Il faut rappeler que l’on cherche `a calculer le taux de r´etention du syst`eme de bio-r´etention et que ce taux d´epend directement du volume ruissel´e. Il sera donc essentiel d’´evaluer la gamme de variation du coefficient de ruissellement global du stationnement du magasin MEC.

Tableau 3.4 Calcul de la surface contributrice drainante du jardin de pluie, adapt´e du tableau 2.4 de (Dugu´e, 2010). Note : le coefficient de ruissellement du jardin de pluie est ´egal `a 100% car toute l’eau qui tombe dans le jardin de pluie ruiss`ele dans ce mˆeme jardin de pluie par d´efinition.

Type Coefficient de Superficie (Ai) Surface contributrice ruissellement (Ri) (m2) Ri× Ai(m2) Pavage 90% 3048 2743,2 B´eton 95% 100 95,0 Gazon 15% 742 − 50 × 5 = 492 73,8 Jardin de pluie 100% 50 × 5 = 250 250,0 Total 81,3% 3890 3162,0

de multiplier la surface contributrice totale ST = 3162 m2 par la hauteur de pr´ecipitation journali`ere hprecip (´equation 3.1).

Vruiss= X i Ri× Ai ! × hprecip (3.1) M´ethode SCS-CN

La m´ethode rationnelle est une m´ethode tr`es simple et ses limites ont ´et´e pr´ecis´ees dans le paragraphe pr´ec´edent. Une deuxi`eme m´ethode a ´et´e utilis´ee pour estimer le ruissellement . Il a ´et´e calcul´e en utilisant la m´ethode du Curve Number d´evelopp´e par le Soil Conservation Service ( SCS- CN ) pour convertir la hauteur de pr´ecipitations en volumes de ruissellement. La gamme de CN pour chaque type de sol et pour chaque conditions d’humidit´e ant´erieure est pr´esent´ee dans le tableau 3.5. Dans une ´etude, le ruissellement a ´et´e suivie sur un petit bassin enti`erement recouvert d’ asphalte ou de b´eton (Pandit et Heck, 2009). Les auteurs ont constat´e que la quasi-totalit´e des pr´ecipitations a ´et´e convertie en ruissellement, et les CN mesur´es sont utilis´es dans cette ´etude (tableau 3.5). Le CN pour le gazon a ´et´e estim´ee `a l’aide du manuel hydrologique du minist`ere de l’Agriculture des ´Etats-Unis (USDA, 1997). La conductivit´e hydraulique du sol natif a ´et´e estim´ee en utilisant la diminution du niveau d’eau interne du jardin de pluie pendant la p´eriode s`eche Ksat=1 µm/s. La profondeur de la nappe phr´eatique n’a pas ´et´e mesur´ee directement. Mais aucune augmentation du niveau de l’eau a ´et´e mesur´ee pendant les p´eriodes s`eches indiquant donc que la nappe est `a une profondeur sup´erieure `a 100 cm. Ainsi, le groupe hydrologique de sols est C. Comme sugg´er´e dans USDA (1997), une relation typique a ´et´e utilis´e pour calculer la hauteur de perte initiale :

Ia = 0,2 S (3.2)

o`u Ia est la hauteur de perte initiale (mm), et S la profondeur de r´etention potentielle maximale (mm).

Tableau 3.5 Curve Number (CN) et perte initiale Ia (mm) mentionn´ee entre parenth`eses pour diff´erent types de sol et conditions de ruissellement ant´erieures (ARC).

ARC B´eton Asphalte Gazon Bio-r´etention Total Ia P´eriode s`eche

(mm) ant´erieure

ARC I (sec) 100 (0) 97 (1,6) 55 (41,6) 100 (0) 6,5 >120h

ARC II (moy.) 100 (0) 99 (0,5) 74 (17,8) 100 (0) 2,7 48 `a 120h

Comparaison des m´ethodes

La figure 3.17 montre que les volumes de ruissellement calcul´es par les deux m´ethodes sont tr`es proches. Lorsque la condition d’humidit´e ant´erieure est humide (ARC III), les volumes calcul´es par la m´ethode du SCS-CN sont plus ´elev´es que ceux calcul´es par la m´ethode rationnelle. Dans les deux autres cas, c’est l’inverse qui se produit. Le suivi quantitatif du jardin de pluie a d´ebut´e le 21 novembre 2012, la figure 3.18 montre l’´evolution temporelle du volume cumul´e de pluie qui a ruissel´e dans le jardin. L’´etude de l’incertitude li´ee au choix d’une des deux m´ethodes est d´ecrite dans la section 3.4.8. Dans toute la suite de l’´etude, c’est la m´ethode du SCS-CN qui est utilis´ee pour calculer les volumes de ruissellement.

0 50 100 150

0 50 100 150

Com parison CN and rat ional m et hods

Figure 3.17 Comparaison des volumes de ruissellement par ´ev`enement calcul´es avec la m´e- thode rationnelle et la m´ethode du SCS-CN.