Lors de précipitations importantes dans la région de FOIX, des dysfonctionnements du réseaux d'eaux pluviales ont été observés dans le centre ville et se sont traduites par des inondations (mises en charge de conduites et débordements). Le but de ce BEI est donc de réaliser une étude hydraulique du bassin versant du vieux Foix afin de comprendre les raisons de ces dysfonctionnements et de proposer un nouveau dimensionnement du réseau.

  Diagnostic du réseau

Présentation de l'aire d'étude

    Le bassin versant

Le bassin versant du réseau d'eaux pluviales est essentiellement un bassin versant urbain, caractérisé dans son ensemble par une urbanisation dense. On supposera donc que l'occupation du sol est homogène et que le coefficient de ruissellement est presque constant sur l'ensemble du bassin versant. Conformément aux recommendations de l'Instruction technique "relative à l'assainissement des agglomérations du Ministère de la Reconstruction et de l'Urbanisme" pour des surfaces très imperméabilisées (toitures, chaussées goudronnées...), nous prendrons un coefficient égal à 0.8 ou 0.85 suivant le niveau d'urbanisation.

L'exutoire du bassin versant est l'Ariège qui longe la rue du Rival. Les dysfonctionnements du réseau ne peuvent être attribués à la capacité de l'exutoire qui est toujours capable d'absorber le débit rejeté par le réseau.

Le bassin versant est illustré sur la carte ci-dessous. Etant donné le peu d'informations topographiques disponibles, l'étude réalisée dans le cadre du BEI partira de l'hypothèse de délimitation du bassin versant total à savoir une hypothèse sur la ligne de séparation avec le bassin versant dont l'exutoire est L'Arget, une rivière se jetant dans l'Ariège et une hypothèse sur sa délimitation au sud.

   Le réseau d'eaux pluviales

Dans cette partie de la ville le réseau d'assainissement est séparatif. Le réseau d'eaux pluviales existant se trouve schématisé ci-desous. Le diamètre des collecteurs existants a été représenté avec un code couleur afin de permettre une comparaison avec le dimensionnement du réseau proposé par la suite par le logiciel ORAAGE.

On note que le réseau actuel possède essentiellement des collecteurs de diamètre 300 avec, à l'aval, de gros collecteurs de diamètre 600 ou 500.

Les dysfonctionnements lors de fortes précipitations peuvent avoir deux origines : une capacité insuffisante du réseau, c'est à dire un sous-dimensionnement, ou des obstructions du réseau. L'accès difficile aux collecteurs nous impose dans le cadre de cette étude de nous limiter essentiellement à l'étude de sous-dimensionnements éventuels.

Evaluation des débits d'eaux pluviales

Méthode d'évaluation

Méthode de calcul

Le méthode d'évaluation des débits d'eaux pluviales en milieu urbain repose sur la méthode de Caquot telle que décrite dans la circulaire ministérielle du 22 juin 1977.

Le logiciel ORAAGE, développé par la société SCE pour le calcul des débits d'eaux pluviales selon la méthode de Caquot, a été utilisé pour les calculs.

Les débits indiqués correspondent aux débits à l'exutoire des sous-bassins versants dans les canalisations. La carte ci-dessous illustre le découpage des sous-bassins versants : ils suivent dans la plupart des cas les rues (caniveaux, écoulements en gouttières...) et les lignes de toits.

Modélisation du réseau

Le bassin versant urbain a été découpé en 12 sous-bassins versants dont les caractéristiques sont fournies dans le tableau suivant :

En raison d'une urbanisation dense du bassin versant total les coefficients de ruissellement sont élevés (proche de 0.8) de plus les sous bassins aval sont affectés d'un coefficient légèrement plus fort (cf. Présentation de l'aire d'étude)

Les superficies des différents sous-bassins versants ont été déterminées au planimètre à partir de la carte des sous-bassins versants.

Evaluation des débits d'eaux pluviales en situation actuelle

Les calculs de dimensionnement sont effectués pour une période de retour de deux et cinq ans. En effet, le réseau actuel déborde régulièrement, il nous a donc paru intéressant de dimensionner le réseau pour des débits de pointe correspondant à des pluies de période de retour deux et cinq ans. La comparaison du coût des travaux à effectuer parallèlement à celle des débits transités permettra de trancher.

Pour la situation actuelle, le logiciel ORAAGE calcule les débits à l'exutoire des sous-bassins versants. Les débits indiqués sont des débits de pointe, ils ont été déterminés grâce aux caractéristiques pluviométriques de la région. Les coefficients de Montana de la ville de Foix n'étant pas accessibles gratuitement, les calculs seront effectués en entrant la région pluviométrique correspondant à Foix. D'après l'instruction technique relative aux réseaux d'assainissement des agglomérations (circulaire interministérielle), la ville de Foix appartient à la région pluviométrique (II).

Capacités du réseau actuel

En l'absence de données topographiques précises sur le réseau actuel, ses capacités réelles sont difficiles à juger. Cependant l'aval du réseau est constitué d'un collecteur de diamètre 500 sur une pente moyenne de 1.25 % ce qui correspond à un débit de 323 l/s et qui est à rapprocher du débit à transiter pour une pluie de retour 2ans qui est de 1077 l/s.

De plus, comme on l'observe sur la photo ci-dessous, le réseau d'eaux pluviales est souvent vétuste ce qui peut également concourrir à son mauvais fonctionnement.

Les propositions d'aménagements visent d'abord à résoudre les surcharges hydrauliques à l'aval du réseau.
Les collecteurs pourraient être remplacés par des collecteurs bien dimensionnés à l'occasion de travaux concernant la voirie ce qui permettrait notamment de réaliser des économies d'échelles.

Conservation de la strucure actuelle

La structure actuelle du réseau d'eaux pluviales peut-être conservée. Cette option permet de minimiser le coût des travaux puisque l'on s'appuie sur le même exutoire et sur le même tracé de réseau. Elle fournit, en outre, la possibilité de modifier le dimensionnement des collecteurs et d'acquérir un tracé du réseau sur le domaine public ce qui favoriserait les interventions ultérieures.

Afin de proposer un dimensionnement mieux adapté aux conditions particulières du centre ville de Foix, nous avons utilisé le logiciel ORAAGE d'aide au dimensionnement des réseaux d'eaux pluviales en milieu urbain (Ce logiciel est présenté dans la partie Adaptation du code Oraage).

   Nouveau dimensionnement

Dans un premier temps, les noeuds ont été saisis dans le logiciel ORAAGE ainsi que les caractéristiques des sous-bassins versants correspondant à chacun :



Le logiciel trace alors de façon schématique une représentation graphique du réseau d'eaux pluviales :



Dans un deuxième temps, les collecteurs ont été saisis dans le logiciel de la façon suivante :



Remarque : Les côtes radier* des collecteurs ont parfoix été extrapolées lorsque les données n'existaient pas sur les plans de Foix.

Le logiciel a désormais accès à suffisamment de données pour réaliser les calculs liés à la conservation de la structure avec une période de retour de deux ou cinq ans.



---

  Résultats

Le logiciel calcule donc les débits de Caquot à transiter par le réseau et le diamètre des conduites circulaires nécessaires pour faire passer un tel débit. Il affiche ensuite les diamètres des conduites existant sur le marché et qu'il faudra prévoir lors des travaux :

VILLE DE FOIX - PERIODE DE RETOUR DE 2 ANS -



---

VILLE DE FOIX - PERIODE DE RETOUR DE 5 ANS -





---

  Comparaison des deux résultats d'ORAAGE avec le réseau d'eaux pluviales actuel

Les résultats des calculs ont été représentés avec le même code couleur que le réseau actuel afin de permettre une visualisation rapide des différences et donc des sous-dimensionnements.

Une comparaison entre le réseau actuel et le réseau dimensionné par ORAAGE pour une période de retour de 5 ans fait apparaître le sous dimensionnement prévu. On remarque notamment un fort sous dimensionnement pour les collecteurs aval (passage d'un diamètre 500 à un diamètre 800). En outre, ces collecteurs se trouvent dans la zone où ont été observés les dysfonctionnements (mises en charge et débordements), ce qui conforte le résultat.





Il nous a semblé à ce stade intéressant de comparer les résultats fournis par ORAAGE pour une période de retour moindre, à savoir 2 ans. On peut noter, comme on pouvait s'y attendre, que les débits de Caquot à transiter sont plus importants avec un débit de pointe correspondant à une pluie de période de retour 5 ans. Le dimensionnement des collecteurs reflète bien ces différences. Toutefois, il faut savoir que le logiciel ORAAGE propose un diamètre permettant de transiter le débit total calculé (par exemple, pour le collecteur H-I, pour une période de retour 5 ans : D = 867 m). Le logiciel détermine alors le plus petit collecteur disponible sur le marché pouvant supporter le débit calculé (dans notre exemple, Dcoll = 1000 m). Une augmentation même faible du débit peut donc entrainer le passage d'un diamètre 800 à un diamètre 1000.







Le faible écart des débits transités pour une période de retour de 2 ans et de 5 ans et le fait que les périodes de retour des dysfonctionnements observés à Foix sont supérieures à 2 ans ne permettent pas de trancher pour un des deux dimensionnements.

Afin de lever cette indétermination, il est nécessaire de prendre en compte le facteur économique du projet.

   Estimation des coûts

Il apparaît évident que le coût d'un réseau d'eaux pluviales dimensionnés pour une période de retour 5 ans sera supérieur à celui dimensionné pour une période de retour 2 ans. Cependant, il est intéressant de voir si les surcoûts sont compensés par l'utilité d'un tel sur-dimensionnement.

La fonction de calcul des coûts du logiciel ORAAGE n'étant pas encore disponible, l'estimation des coûts des deux projets a été faite indépendamment.

Le tableau ci-dessous présente un bordereau des prix correspondant à la pose des canalisations (tranchées + collecteurs). Ce prix indiqué en ml ( mètre linéaire) n'inclut pas la dépose et la réalisation de la chaussée qui est une constante se rajoutant à ces coûts.

Profondeur d'enfouissement

	1 m	2 m	3 m	4 m
300 mm	275 FHT	300 FHT	400 FHT	550 FHT
400 mm	300 FHT	330 FHT	450 FHT	600 FHT
500 mm	330 FHT	370 FHT	500 FHT	650 FHT
600 mm		400 FHT	550 FHT	700 FHT
800 mm		650 FHT	850 FHT	1300 FHT
1000 mm		1100 FHT	1300 FHT	1800 FHT

Il faut ajouter à cela la constante de 200 FHT/m de dépose et réalisation de la chaussée.

Calcul des coûts pour la pluie de période de retour 2 ans : 655 100 FHT
                                                           soit : 99 869 EUROS

Calcul des coûts pour la pluie de période de retour 5 ans : 755 000 FHT
                                                          soit : 115 199 EUROS



---

Conclusion

Si la ville de Foix désirait redimensionner son réseau d'eaux pluviales, il nous paraît plus judicieux d'opter pour l'option période de retour 2 ans qui permettrait de solutionner la majeure partie des dysfonctionnements actuels pour un coût plus raisonnable.

Cependant, il semble que la ville de Foix n'a pas pour priorité budgétaire de redimensionner actuellement son réseau. Si c'était le cas, il faudrait ajouter aux coûts des travaux les coûts d'une étude préalable (notamment une campagne de levés topographique), ce qui permettrait d'avoir des données plus précises et d'imaginer d'autres solutions comme la mise en place d'un deuxième exutoire ou plus simplement le curage de certaines parties du réseau.