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FIGURE A-14: HYDROLOGIE: SOLUTION DE L'ÉQUATION DU RUISSELLEMENT( P-0.2S ) 2
P+0.83
lité pour qu'une précipitation d'une durée et d'une pé-riode de retour équivalentes à celle retenue se produise au moins une fois durant l'utilisation d'un bassin. Les probabilités pour que certaines périodes de retour se produisent pendant un laps de temps donné sont présentées au tableau 1-A.
TABLEAU 1-A PROBABILITÉS POUR QUE DES PLUIES AVEC CERTAINES PÉRIODES DE RECURRENCE DONNÉES SE PRODUISENT PENDANT LA DURÉE DE VIE D'UN BASSIN
PÉRIODE DE RETOUR (ANNÉES) PROBABILITÉ
BASSIN AVEC DURÉE DE VIE D'UN AN
BASSIN AVEC DURÉE DE VIE DE DEUX ANS
Mentionnons en dernier lieu, qu'il est possible de rédui-re la valeur du volume d'emmagasinement des eaux en ef-fectuant des calculs de laminage, c'est-à-dire en tenant compte de l'eau évacuée au fur et à mesure via l'évacua-teur principal. Le volume effectif des eaux serait alors inférieur au volume total de la pluie qui entre dans le bassin de sédimentation. En pratique, compte tenu des faibles différences enregistrées à ce niveau et des dé-bits d'eau considérés, ce calcul s'avère inutile.
0 En dernier lieu, il convient de calculer le volume libre du bassin de sédimentation qui correspond generalement a la hauteur laissée entre la crête de l'évacuateur d'ur-gence et la digue du bassin. Cette hauteur libre
(revanche), qui est normalement d'un pied, peut être con-sidérée comme un facteur de sécurité supplémentaire en plus d'assurer une certaine protection contre les vagues et l'affouillement à proximité des conduites.
L'efficacité d'un bassin de sédimentation se traduit généra-lement par le pourcentage de particules qui sont retenues à l'intérieur du bassin par rapport à la charge totale des sé-diments retrouvés à l'entrée de ce dernier. Le pourcentage de particules devant être retenues est déterminé en partie selon la sensibilité des différentes composantes du milieu récepteur en aval du projet. Tel que déjà spécifié précédem-ment, l'efficacité constitue un critère important pour la conception du bassin et elle est obtenue par le biais de calculs relatifs au transport de sédiments en milieu hydri-que.
L'efficacité d'un bassin de sédimentation varie en fonction de la longueur, de la largeur de même que de la profondeur du bassin.
Lorsqu'il est décidé d'entreprendre une étude sur l'érosion des sols, plusieurs échantillons de sols doivent être récol-tés. Il est important que ces échantillons soient pris à des endroits et profondeurs présélectionnés comme étant représen-tatifs des surfaces et des matériaux qui seront exposés aux forces de l'érosion. Ces sols sont ensuite analysés en labo-ratoire afin de déterminer leur courbe granulométrique. La figure A-15 permet de visualiser une courbe granulométrique-type.
0
"E.
a 0 o a
d■ Diamètre des particules
FIGURE A-15: COURBE GRANULOMÉTRIOUE
Il est possible, à l'aide de l'équation de perte de sol et du nomogramme de transport des sédiments, d'estimer le volume de sédiments à l'entrée du bassin de même que la courbe granulométrique de ces derniers.
La relation mathématique existant entre le pourcentage de ré-tention des particules dans un bassin donné et les différen-tes vidifféren-tesses de sédimentation de ces particules se traduit par l'équation suivante mise au point par Camp.
r r = v =
(h . L . Y)
(2-A)Où r r = Efficacité du bassin (%) b = Largeur du bassin (pi) L = Longueur du bassin (pi)
v = Vitesse de sédimentation de la particule étudiée (pi/sec)
Q = Taux d'évacuation du bassin (pi 3 /sec)
V 0 = Une vitesse définie comme étant le taux de débor-dement du bassin (pi/sec)
= Q
-ET
Toutes les particules dont la vitesse de sédimentation est supérieure à V 0 vont sédimenter à l'intérieur du bassin.
Le pourcentage de rétention des particules dont la vitesse de sédimentation est inférieure à V 0 peut être évalué par la formule suivante, aussi mise au point par Camp.
I fC r,0 (3-A) r r = I - C,. ,0 + —V; 0 V d C r Où C r = Taux de concentration de particules
Cr,o = Fraction de particules ou taux de concentration des particules dont la vitesse de sédimentation est inférieure à V 0
1-C r,0 = Fraction de particules dont la vitesse de sédimentation est supérieure à V0
Stoke):
v = ( 1 ) ( g ) (pi _ p) D2 ( (71— )
.0t1 p = Viscosité absolue de l'eau
D = Diamètre de la particule étudiée g = Accélération gravitaire
Pl = Densité de la particules
= Densité de l'eau
(4-A)
Une fois que le pourcentage de rétention requis ( 1 - Cr o) est connu, il est possible à l'aide de la figure h-15 de déterminer le diamètre de la particule-cible (Q).
De plus, lorsque la courbe granulométrique des solides en suspension à l'entrée du bassin est connue, il est possible à l'aide de l'équation (4-A) de tracer la courbe du graphique de la figure A-16 mettant en relation le diamètre des parti-cules Q et le taux de débordement V o .
Q 0 (Diamètre particules)
FIGURE A-16: DIAGRAMME POUR LA DÉTERMINATION DU TAUX!
DE DÉBORDEMENT.
La théorie de la sédimentation dans les équations (2-A) et (4-A) se basait sur un écoulement calme. Par contre, l'écou-lement traversant un bassin de sédimentation est plutôt sus-ceptible d'être turbulent lorsque le nombre de Reynolds le caractérisant est supérieur à0,5. Camp a développé un dia-gramme (voir figure A-17) permettant de déterminer l'effica-cité du bassin avec un écoulement turbulent. La valeur de l'abscisse de ce diagramme est évaluée par le biais de l'é-quation suivante:
Vitesse moyenne de la particule Profondeur du bassin
Coefficient de mélange
= Vitesse de sédimentation de la particule
0.1 0.1
o
01 0.2 0 4 0 8 1 2 4 6 10 20 40 60 100
VALEURS DE:Mt 24
FIGURE A-17: EFFICACITÉ D'UN BASSIN DE SÉDIMENTATION SELON CAMP AVEC UN ÉCOULEMENT TURBULENT
L'évacuateur principal d'un bassin de sédimentation sert à drainer les eaux de ruissellement temporairement emmagasinées entre sa crête et le niveau d'évacuation de l'évacuateur d'urgence.
La hauteur de la crête de l'évacuateur principal est habi-tuellement fixée à un (1) pied au-dessus du niveau anticipé de sédiments.
Tel que déjà spécifié, le 1 pied supplémentaire (0.3 m) peut être considéré comme un facteur de sécurité. Si la concep-tion du bassin est faite de façon à ce que le ruissellement de l'averse avec une grande période de retour considérée dans les calculs ne puisse s'écouler au-dessus de l'évacuateur principal, un espace d'emmagasinement de l'eau doit être pré-vu entre la crête de la conduite de l'évacuateur principal et la crête de l'évacuateur d'urgence.
Le temps requis pour que l'évacuation de l'eau de emmagasinée entre les 2 crêtes mentionnées précédemment est le temps de rétention (t r ) dont il a déjà été question précédemment.
Ce dernier est fonction du diamètre de la conduite horizonta-le de l'évacuateur principal, de la charge ainsi que du mode d'écoulement dont il sera plus amplement question un peu plus loin.
Il existe plusieurs types d'évacuateurs, mais 2 seront parti-culièrement développés dans la présente étude soit l'évacua-teur avec digue de pierres et l'évacual'évacua-teur à entrée en chute.
Dans le cas de l'évacuateur avec digue de pierres concassées ou perré (voir figures A-18 et A-19) c'est une digue de pier-res recouverte d'une membrane filtrante qui sert d'évacuateur principal. Le débit de l'eau s'écoulant à travers la membra-ne est cependant susceptible de varier à cause du limon qui peut s'accumuler à sa surface. Par contre, compte tenu du fait qu'une certaine quantité d'eau peut s'écouler au-dessus de la partie immergée de la membrane, l'hypothèse retenue sera que les eaux retenues dans le bassin peuvent s'écouler en 24 heures.