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Etude hydraulique – Parc photovoltaïque Venanson (06) COLEXON France SAS

ENV/2011/X IES Ingénieurs Conseil

1

Pétitionnaire

COLEXON France SAS

455 Promenade des Anglais

L’Arénice – 2ème étage

06 299 NICE Cedex 3

Etude hydraulique

Étude d’impact du projet sur le comportement hydraulique des eaux

pluviales

Projet du parc centrale photovoltaique de Venanson (06)

I.E.S. Ingénieurs Conseil

Mai 2011



2

SOMMAIRE

SOMMAIRE ................................................................................................................................ 2

LISTE DES FIGURES................................................................................................................ 3

LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................... 4

INTRODUCTION ....................................................................................................................... 5

1. Enumération des impacts potentiels ............................................................................................................. 6

2. Contexte général de la zone d’étude ............................................................................................................ 7 2.1 Contexte hydraulique de la zone d’étude ................................................................................................ 7 2.2 Contexte géologique, pédologique et occupation des sols ..................................................................... 7 2.3 Données météorologiques et hydrologiques ........................................................................................... 8 2.4 Les risques d’érosion et de ravinement ................................................................................................... 9

3. Descriptif des panneaux solaires................................................................................................................. 11 3.1 Vitesse limite d’érosion .......................................................................................................................... 11 3.2 Vitesse d’impact de la lame d’eau en fonction de la pluie .................................................................... 12

4. L’influence du projet sur les débits de pointe d’une crue décennale ........................................................... 16

5. Conclusion générale .................................................................................................................................... 22



3

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : : Délimitation du projet (ligne rouge) et de son bassin versant intercepté (en bleu)................ 7 Figure 2 : Localisation de la station de Météo France par rapport à la zone d'étude .............................. 8 Figure 3 : : Effet de rejaillissement ou effet splash .................................................................................... 9 Figure 4 : Dépôts de particules entrainées par une érosion en nappe .................................................... 10 Figure 5 : Formation de ravines sur un lit de semence, après un orage de printemps (source : INRA) . 10 Figure 6: Plan de coupe d’un panneau solaire ........................................................................................ 11 Figure 7 : Schéma de l’écoulement de la lame d’eau sur les panneaux et la chute libre ........................ 15 Figure 8 : Plan de l’occupation des sols de la zone d’étude et de son bassin versant avant-projet ........ 17 Figure 9 : Plan de l’occupation des sols de la zone d’étude et de son bassin versant après-projet ........ 17



4

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Paramètres de Montana selon Météo France ......................................................................... 8 Tableau 2 : Intensité maximale des pluies pour différentes périodes de retour ....................................... 13 Tableau 3 : Tableau des résultats du calcul de la vitesse d’impact au sol .............................................. 16 Tableau 4 : Coefficients de ruissellement pour les différents types et occupations de sol ....................... 18 Tableau 5 : Coefficients de ruissellements de chaque type d'occupation du sol pour la présente étude . 19 Tableau 6 : Coefficients de ruissellement pour la présente étude ............................................................ 19 Tableau 7 : Débits de référence avant et après projet ............................................................................. 20 Tableau 8 : Coefficients de ruissellement pour la présente étude en tenant compte du phénomène de

battance .................................................................................................................................................... 22 Tableau 9 : Débits de référence avant et après projet en tenant compte du phénomène de battance ..... 22



5

INTRODUCTION

Dans le cadre de l’étude pour l’installation d’une centrale photovoltaïque sur la commune de

Venanson, la société Colexon a consulté le bureau d’étude IES Ingénieurs Conseil pour réaliser

l’étude d’impact du projet sur le comportement hydraulique des eaux pluviales sur le terrain

concerné et dans le cadre du code sur l’environnement.

Cette étude s’attachera à explorer l’impact potentiel du projet sur le risque d’érosion du sol

provoqué par les lames d’eau tombant des panneaux solaires lors d’événements pluvieux de

différentes périodes de retour et pouvant créer des ravines altérant les écoulements sur le terrain.

Il sera également évalué l’impact de l’imperméabilisation des sols sur les quantités d’eau

ruisselées.

Nom et adresse du commanditaire :

COLEXON France SAS

455 Promenade des Anglais

L’Arénice – 2ème étage

06 299 NICE Cedex 3



6

1. ENUMERATION DES IMPACTS POTENTIELS

D’un point de vue quantitatif, la réalisation du projet pourrait conduire à une modification

localisée des conditions d’infiltration des eaux (pas d’imperméabilisation mais interception des

gouttes de pluie par les panneaux).

En ce qui concerne l’écoulement des eaux, la couverture permanente du sol reste très sommaire

et partielle, ce qui ne conduit pas à des modifications sensibles du régime hydrologique des

parcelles, malgré une possible différenciation entre micro-climats abrités et non-abrités. Dans le

cas de systèmes fixes, on pourrait voir apparaître sous la partie basse des modules, une certaine

érosion due à l’écoulement de l’eau au même endroit sur une longue durée, plus ou moins sensible

selon la nature du sol.

Un des effets potentiels de l’implantation des panneaux est la concentration de la lame d’eau

précitée dans l’espace inter rangées (« effet parapluie »).

Le rapport suivant s’attachera à explorer l’impact que pourrait avoir le projet sur le risque

d’érosion du sol provoqué par les lames d’eau tombant des panneaux solaires lors d’événements

pluvieux de différentes périodes de retour et pouvant créer des ravines altérant les écoulements

sur le terrain.

Il sera également évalué l’impact de l’imperméabilisation des sols sur les quantités d’eau

ruisselée. Les références utilisées pour réaliser les investigations sont les suivantes :

1 – Instruction technique relative aux réseaux d’assainissement des agglomérations –

Référence technique ENPC-CEREVE – J.C. Deutch et B. Tassin – 1977,

2 – Modèles Mathématiques pour la résolution de différents problèmes de l’hydrologie de

surface – Publication disponible sur le site Internet de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines

de Paris – Ts. E. Mirtskhoulava – 1966, 1967,

3 – Ingénierie des eaux et du sol, Processus et Aménagements – Ouvrage de référence aux

éditions Ouranos – M. Soutter, A. Mermoud, A. Musy – 2007,

4 – L’hydrologie de l’ingénieur, 6ème édition – Ouvrage de référence aux éditions Eyrolles –

G. Remenieras – 1999,

5 – Fluvial Processes in River Engineering – Ouvrage de référence aux éditions Krieger – H.

H. Chang – 2002,

6 – Guide Technique de l’assainissement, 3ème édition – Référence technique aux éditions Le

Moniteur – M. Satin et B. Selmi – 2006.



7

2. CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE

Le projet de centrale photovoltaïque se situe sur la commune de Venanson dans les Alpes-

Maritimes (06), en bordure Sud du parc du Mercantour et à 36 km au Nord-Ouest de Monaco. Le

projet se trouve dans la partie Ouest du territoire communal sur le site des crêtes de St-Esprit. Il

s'étale en bordure Sud d'une crête et à travers les méandres de la piste de la Colmiane.

2.1 Contexte hydraulique de la zone d’étude

La zone du projet se situe sur un flanc de crête avec une pente générale homogène de l'ordre de

35%. L'exutoire de la zone est constitué par le vallon de St-Guiaume, puis le Riou de Venanson,

affluent de la rivière la Vesubie qui se jette dans le Var.

Figure 1 : : Délimitation du projet (ligne rouge) et de son bassin versant intercepté (en bleu)

Le bassin versant intercepté de la zone d'étude est constitué de la zone d'étude elle-même, ainsi

que de quelques terrains dont les eaux sont interceptées par la zone d'étude et ses ouvrages.

2.2 Contexte géologique, pédologique et occupation des sols

D’un point de vue géologique, le site d’étude se trouve sur des formations secondaires du

Nécomien-Barrémien constituées de marnes et de calcaires.

D’un point de vue pédologique, la composition du sol est de la marne, roche sédimentaire argilo-

calcaire sensible à l'érosion, friable, de couleur gris-noir et imperméable.

L’occupation du sol sur les zones destinées à recevoir des tables photovoltaïques est représentée

par des landes (buxaies) de densité végétale plus ou moins forte et en forte pente.



8

2.3 Données météorologiques et hydrologiques

Les hauteurs de pluies concernant les événements exceptionnels sont données à travers les

coefficients de Montana et selon la formule suivante pour une durée de retour donnée :

batth 1)(

Avec :

h(t), la hauteur de la pluie (en mm) pour un événement pluvieux de durée t (en min),

a, b, les paramètres de Montana donnés par Météo France sur la commune Peira Cava

(06) et extraits de données s'écoulant sur 17 ans (de 1992 à 2009) selon la méthode du

renouvellement et pour des intervalles allant de 6 min à 30 min.

Les coefficients de Montana sont donnés pour différentes périodes de retour d'un événement

pluvieux allant de 5 à 100 ans.

Durée de

retour a b

5 ans 3,314 0,388

10 ans 4,158 0,422

20 ans 5,178 0,459

30 ans 5,918 0,484

50 ans 6,981 0,516

100 ans 8,749 0,562

Tableau 1 : Paramètres de Montana selon Météo France

La figure suivante situe la commune Peira Cava par rapport à la commune de Venanson. La

différence d'altitude entre les deux communes est d'environ 50 mètres.

Figure 2 : Localisation de la station de Météo France par rapport à la zone d'étude



9

2.4 Les risques d’érosion et de ravinement

Les risques d’érosion sont représentés par trois phénomènes :

L’érosion par rejaillissement : il s’agit de l’érosion provoquée par l’impact des gouttes

tombant sur le sol. Lorsqu’une goutte d’eau impacte le sol, elle contribue à le compacter

localement. Mais, comme celui-ci est peu déformable, seule une faible partie de la

quantité de mouvement est absorbée, si bien que l’impact provoque par réaction, un

rejaillissement latéral de gouttelettes d’eau, fragments de la goutte initiale. Elles

entrainent des particules de sols et les déplacent de quelques dizaines de cm.

Figure 3 : : Effet de rejaillissement ou effet splash

Ces particules de sol humidifiées vont se répandre en une couche et obstruer les pores et fissures

du sol. Il s’agit du phénomène de battance. La battance peut réduire la capacité d’infiltration du

sol d’un facteur pouvant aller jusqu'à 10 (Ingénierie des eaux et du sol, Processus et

Aménagements, ref. 4).

Dans le cas de cette étude, le phénomène de battance sera largement réduit en raison de la

couverture du sol par les tables photovoltaïques, qui empêchent sa désagrégation suite à l’impact

des gouttes de pluie. Il s’agit d’un effet positif du projet sur le ruissellement.

L’érosion par nappe : il s’agit de l’érosion par ruissellement. Alors que l’érosion par

rejaillissement ne provoque aucun transport de sédiments (uniquement un déplacement

de quelques cm), l’érosion par ruissellement concerne l’arrachement des particules de sols

et son transport par les efforts de cisaillements des écoulements ruisselés.



10

Figure 4 : Dépôts de particules entrainées par une érosion en nappe

Dans le cas de cette étude et à la condition qu’il ne se forme pas de ravines et que les débits

n’augmentent pas significativement, le projet n’aura aucune incidence sur l’érosion par nappe car

le ruissellement n’est quasiment pas perturbé par les installations.

L’érosion en ravine : il s’agit d’une érosion locale provoquée par un affaiblissement

localisé du couvert végétal, suite à une faiblesse du matériau ou à des conditions

d’écoulements perturbés (forte pente, concentration d’écoulements, jets d’eaux…).

Figure 5 : Formation de ravines sur un lit de semence, après un orage de printemps (source : INRA)

Dans le cas de cette étude, et suite au projet, l’eau tombera sur les panneaux et s’écoulera

rapidement sous la forme d’une lame d’eau qui chutera sur le sol. Cette lame d’eau pourra

provoquer un ravinement et la formation d’un thalweg au bas des panneaux. Cela constitue le

seul risque et danger du projet en rapport avec les phénomènes d’érosion. Le paragraphe suivant

a pour objet l’estimation de ce risque.



11

3. DESCRIPTIF DES PANNEAUX SOLAIRES

Les panneaux solaires sont inclinés de 25º. Ils sont d’une longueur de 5 mètres environ et

présentent de petits interstices en leur milieu permettant le passage d’une partie des eaux à mi-

parcours.

Ces interstices ne seront pas pris en compte pour le calcul de la lame d’eau s’écoulant sur les

panneaux. En effet, dans le cas de fortes pluies, une majorité des eaux s’écoulant avec une

certaine vitesse « sautera » ces petites ouvertures. Les quelques eaux piégées impacteront les

rebords des panneaux pour tomber et se disperser sous la forme de pluie sous les panneaux.

Dans le cas de cette étude, il sera fait l’hypothèse conservatrice d’une lame d’eau se formant sur

la totalité du panneau et chutant d’une hauteur de 170 cm au bas du panneau (en considérant la

pente du terrain).

Le schéma suivant présente le plan de coupe des panneaux solaires.

Figure 6: Plan de coupe d’un panneau solaire

3.1 Vitesse limite d’érosion

Le phénomène de ravinement et d’érosion est observé à partir d’une certaine vitesse

d’écoulement. Mirtskhoulava (réf 2) a déterminé une expression de la vitesse limite admissible

(non-érosive) au bas d’un écoulement et à la hauteur des saillies de rugosité du sol :

5.0

25.16.2

225.1

fop

o

l KCdn

gmV



12

Avec :

- Vl, la vitesse limite admissible en m/s,

- g, l’accélération de la gravité, g = 9,81 m/s²,

- m, un paramètre représentant les conditions de travail de l’érosion, en l’absence de

végétation et d’alluvions, m = 1. Ici, on prendra m = 2 en raison de la présence de

végétation,

- γο et γp, les poids spécifiques respectivement du sol et de l’eau, γο = 1 t/m³ et γp = 2,65

t/m³,

- n, le coefficient de surcharge tenant compte de l’influence du caractère pulsatoire des

vitesses sur la capacité érosive d’écoulement, dans le cas d’un écoulement très perturbé, n

= 4. Dans la cas de la lame d'eau sur le sol, il sera estimé à 2,

- K, le coefficient d’homogénéité des sols caractérisant l’écart probable des indices de

cohésion à leurs valeurs moyennes du coté défavorable par rapport à la normale, K = 0,75,

- Cf, la résistance à la fatigue normale à la rupture du sol, en t/m².

CC f 035.0

Avec : C, l’indice de cohésion du sol à l’état saturé.

3.2 Vitesse d’impact de la lame d’eau en fonction de la pluie

La vitesse limite non érosive doit maintenant être comparée à la vitesse d’impact de l’eau sur le

sol. Cette vitesse d’impact sera fonction de l’intensité de la pluie. Il sera donc aisé par la suite de

déterminer l'indice de cohésion nécessaire pour résister à une pluie de période de retour de 1 an.

L’écoulement des eaux critiques pouvant provoquer l’érosion du sol se fait en deux étapes :

L’écoulement sur les panneaux,

La chute libre d’une hauteur de 170 cm.

L’écoulement sur les panneaux

Soit une intensité de pluie maximum i donnée en mm/min.

Le débit s’écoulant sur une largeur de 1m de panneau est obtenu par la formule :

60*1000

)cos(iLQ

Avec :

- Q, le débit en m³/s,

- i, l’intensité maximale de la pluie en mm/min,

- L, la longueur du panneau solaire, L = 5 m,

- α, l’angle du panneau solaire par rapport à l’horizontale, α = 25°.



13

L’intensité maximale de la pluie est déterminée en fonction de la formule suivante :

battci )(

Avec :

- i(tc), l’intensité maximale de la pluie, en mm/min,

- tc, le temps de concentration du bassin versant, en min,

- a, b, constantes de Montana, données par Météo France.

-

Le temps de concentration a été défini à 10 min. Il s’agit d’un temps minimum de concentration

selon les pratiques courantes de l’hydrologie. Ce temps est purement théorique, mais il nous

permet d’estimer l’intensité maximale d’une pluie de période de retour donnée dans le cas où

celle-ci serait de très courte durée.

Le tableau suivant présente les valeurs d’intensités maximales en fonction de la période de retour

de la pluie observée :

Période de retour T en années 1 2 5 10

Intensité maximale de la pluie

en mm/min 0,87 1,08 1,36 1,57

Tableau 2 : Intensité maximale des pluies pour différentes périodes de retour

La vitesse de l’écoulement est donnée par la formule :

n

sRV

2/13/2

Avec :

- V, la vitesse d’écoulement, en m/s,

- R, le rayon hydraulique de l’écoulement. Dans notre cas, il est égal à la hauteur de la lame

d’eau, en m,

- n, le coefficient de Manning exprimant les résistances de surface. Dans le cas du verre, il

sera choisi n = 0,012.



14

Enfin, la hauteur d’eau est donnée par la formule suivante :

V

Qh

Avec :

- h, la hauteur de la lame d’écoulement, égale au rayon hydraulique, en m,

- Q, le débit s’écoulant sur une largeur de 1 m de panneau, en m/s,

- V, la vitesse d’écoulement sur le panneau, en m/s.

Grâce à une procédure d’essais et d’erreurs, il est donc possible d’obtenir la vitesse d’écoulement

Vo de la lame d’eau au moment où elle quitte le panneau solaire et entame sa chute libre. Cette

vitesse est donc fonction de l’intensité de la pluie.

Vo=f(i)

La chute libre

La chute libre de la lame d’eau est décrite par les équations suivantes.

Equation de la trajectoire et selon le référentiel décrit dans le schéma plus bas :

)(cos)tan(

22

2

oV

xgy

Equation de la vitesse d’impact de l’eau sur le sol :

2

2

)cos()sin()cos(

Vo

xgVoVoVi

Avec :

α, l’angle du panneau solaire par rapport à l’horizontale, α = 25°,

g, l’accélération de la gravité, g = 9,81 m/s²,

Vo, la vitesse d’écoulement de la lame d’eau au moment où elle quitte le panneau, en m/s,

x, y, coordonnées selon le référentiel décrit dans le schéma plus bas, en m.

Le schéma suivant présente les différents paramètres utilisés pour le calcul de la vitesse d’impact

au sol de l’écoulement.



15

Figure 7 : Schéma de l’écoulement de la lame d’eau sur les panneaux et la chute libre

La vitesse d’impact au sol Vi est ainsi obtenue en fonction de la vitesse de l’écoulement au

moment où il quitte le panneau Vo.

En reprenant la relation plus haut donnant Vo = f(i), on obtient une fonction reliant la vitesse

d’impact au sol à l’intensité de la pluie.

La procédure a été implantée dans une feuille de calcul et il a été déterminé l'indice de cohésion

à l'état saturé C du sol permettant de résister à l'érosion lors d'un événement pluvieux de période

de retour 1 an.

La période de retour 1 an parait être la période de retour minimale nécessaire permettant une

repousse du semis entre deux événements.

Le tableau suivant présente les résultats obtenus pour le calcul de la vitesse d'écoulement au sol

lors d'une pluie de période de retour 1 an.



16

Tableau 3 : Tableau des résultats du calcul de la vitesse d’impact au sol

La vitesse d'écoulement au sol est donc de 4,62 m/s.

Les calculs précédents ont été implantés dans une feuille Excel permettant de répéter le calcul en

changeant le terme de cohésion à l'état saturé du sol C jusqu'à ce que la vitesse admissible du sol

dépasse 4,62 m/s.

Il apparait que la vitesse admissible d'un écoulement sur le sol avant érosion soit égale à 4,62 m/s

dans le cas d'un sol présentant un indice de cohésion à l'état saturé C supérieur à 56 t/m².

On peut donc en conclure que l'érosion en ravine n'apparaitra pas de façon durable pour un sol

présentant un indice C supérieur à 56 t/m².

L'indice de cohésion pourra être déterminé par un relevé afin de s'assurer de la capacité du sol à

résister à l'érosion. Dans le cas où l'indice de cohésion du sol à l'état saturé devait être inférieur à

56 t/m², on proposera l'installation de mesures compensatoires permettant notamment de briser

la lame d'eau s'écoulant au bas des tables avant son impact au sol.

4. L’INFLUENCE DU PROJET SUR LES DEBITS DE POINTE D’UNE CRUE

DECENNALE

La zone d’étude représente un terrain très accidenté avec des pentes de 40 % en moyenne. Les

eaux ruissellent donc à très grande vitesse vers la partie Sud de la zone.

Le bassin versant intercepté par la zone d'étude et ses ouvrages est de faible taille et ne présente

pas le moindre thalweg ou zone de concentration des eaux. Les écoulements s’y font sous la

forme d’un film d’eau ayant pour exutoire les limites Sud de la zone d’étude.

Pour ces raisons, les calculs des débits ne se feront pas sous leur forme classique d’un débit avant

et après projet pour la totalité de la zone, mais plutôt sous la forme d’un débit moyen au mètre

carré avant et après projet.

Présentation de l’occupation des sols

Les plans suivants présentent les différentes occupations des sols avant et après-projet.

Intensité de

la pluie i Débit Q

Hauteur de

la lame

d'eau h

Vitesse

d'écoulement à la

sortie du panneau

Vo

Distance du point

d'impact par

rapport au rebord

du panneau

Vitesse

d'impact au

sol Vi

mm/min l/s mm m/s m m/s

0,87 0,07 0,27 0,24 0,58 4,62



17

Figure 8 : Plan de l’occupation des sols de la zone d’étude et de son bassin versant avant-projet

Figure 9 : Plan de l’occupation des sols de la zone d’étude et de son bassin versant après-projet

Les bâtiments et installations (postes préfabriqués) sont les structures nécessaires au

fonctionnement du parc. On notera la présence de 3 bâtiments (2 postes transformateurs et 1 poste

de livraison) ayant une emprise de 16,2 m² pour chaque PTR et de 15,4 m² pour le PDL. Ces

structures ne permettent aucune infiltration dans le sol.

Les tables sont les surfaces aménagées par les panneaux solaires. Les surfaces imperméabilisées

de ces zones correspondent à l'emprise des pieux de fondation de ces panneaux. Cette emprise

sera estimée à 2% de la surface totale projetée des panneaux.



18

La voirie est constituée de la piste de la Colmiane. Certaines portions de chemin seront

prolongées de quelques mètres au niveau des portails afin de permettre l’accès au site et l'entretien

des installations.

Les zones de végétation à densité faible sont les surfaces accueillant une végétation de faible

taille et peu dense.

Les zones de végétation à densité moyenne sont les surfaces accueillant une végétation formée

de taillis et d'herbes plus denses.

Présentation des caractéristiques hydrologiques de la zone d’étude

Les caractéristiques générales de la zone d’étude sont les suivantes :

La pente moyenne de la zone d’étude. Elle est relativement homogène et de valeur

moyenne 40 %. La nature du sol ainsi que la pente ne permettent pas de déceler un thalweg

recueillant la totalité des eaux traversant la zone. Il sera plutôt observé un film d’eau

homogène.

Le coefficient de ruissellement C. Le coefficient d’imperméabilisation du sol représente

la part des eaux ruisselées sur la totalité des eaux provenant de la pluie. Les valeurs

choisies sont inspirées des valeurs proposées dans la bibliographie.

Borne inf. Borne sup.

Fixation des panneaux 0,95

Poste de livraison 0,95

Voirie avec revêtement 0,85 1,00

Voirie nue 0,50 0,70

Chemin en Castine 0,50 0,70

Culture avec une pente forte 0,30 0,40

Prairie non entretenue avec une pente forte 0,25 0,40

Prairie entretenue avec une pente forte 0,20 0,30

Tableau 4 : Coefficients de ruissellement pour les différents types et occupations de sol

Le sol nu étant faiblement poreux (calcaire) et la pente assez forte, il sera choisi la valeur haute

pour les zones de landes et la voirie.

L’imperméabilisation due aux tables photovoltaïques provient de leur fixation (pieux). L'emprise

au sol de ces pieux sera estimée à environ 2 % de la surface des tables. Ainsi, le coefficient de

ruissellement pour les surfaces couvertes par les tables sera la moyenne pondérée des coefficients

pour les pieux et pour les surfaces non aménagées.



19

En s’inspirant du tableau précédent, on en déduit les valeurs choisies pour les types de sol

rencontrés dans notre étude et la moyenne pondérée du coefficient de ruissellement pour la totalité

de la zone avant et après projet.

Occupation du sol C

Bâtiments et installations 0,95

Voirie 0,70

Surface de végétation à densité faible 0,40

Surface de végétation à densité moyenne 0,30

Panneaux sur sol faiblement végétalisé 0,41

Panneaux sur sol moyennement végétalisé 0,31

Tableau 5 : Coefficients de ruissellements de chaque type d'occupation du sol pour la présente étude

En s’inspirant du tableau précédent, on en déduit le coefficient de ruissellement moyen. Il est

calculé selon la procédure des moyennes pondérées, par rapport aux surfaces de chaque type

d'occupation du sol pour la totalité de la zone avant et après projet.

Occupation des

sols

Surface

avant-projet

(m²)

Surface

après-projet

(m²)

Coefficient

de

ruissellement

Bâtiments et

installations 0 48 0,95

Voirie 3 183 3 494 0,70

Surface de

végétation à

densité faible 40 190 30 011 0,40

Surface de

végétation à

densité moyenne 31 274 22 647 0,30

Panneaux sur sol

faiblement

végétalisé 0 9 941 0,41

Panneaux sur sol

moyennement


Coefficient de

ruissellement

total

0,371 0,376

Tableau 6 : Coefficients de ruissellement pour la présente étude



20

Le coefficient de ruissellement passera donc de 0,37 avant-projet à 0,38 après projet, soit

une augmentation d’environ 1 %.

Les débits de pointe pour une crue décennale et centennale par la

formule rationnelle

Il s’agit des débits calculés à partir des coefficients de Montana extrait de l'IT 77 (réf 1) et selon

la formule :

60000)( AtcCi

Q

Avec :

- Q, le débit de pointe, en m³/s,

- i(tc), l’intensité maximale de la pluie pour un temps de concentration tc, en mm/min,

battci )(

- tc, le temps de concentration de la surface étudiée. Il s’agit du temps nécessaire à une goutte

d’eau pour parcourir la distance entre le point le plus éloigné de l’exutoire sur le bassin

versant et l’exutoire. Il est donné par la formule suivante :

V

Ltc

60

Avec :

- L, la longueur du plus long cheminement parcouru par une goutte d’eau sur le bassin versant,

L = 400 m,

- V, la vitesse moyenne de la vitesse de l’écoulement sur le bassin versant. Elle sera estimée

arbitrairement à 1 m/s,

- a et b, les paramètres de Montana,

- A, la surface recueillant les eaux. Ici, il s’agira de la surface du bassin versant,

- C, le coefficient de ruissellement attaché à la surface étudiée.

Il est à noter que le temps de concentration ne pourra pas être inférieur à 10 min, selon les

recommandations techniques (TR 55, méthode SCS).

Période de

retour

ι (5 min),

mm/min

Q avant projet

(l/min/m²)

Q après projet

(l/min/m²)

10 ans 1,57 97,27 98,51

100 ans 2,40 148,27 150,16

Tableau 7 : Débits de référence avant et après projet

Un accroissement des débits de pointe de l’ordre de 1 % causé par les aménagements du

projet est observable.



21

Le relativement faible impact des installations sur les débits en rapport avec la surface des tables

peut être expliqué par la faible taille des voiries créées pour le projet et le faible taux

d'imperméabilisation due aux modules de panneaux. En effet, seule la surface des pieux

imperméabilise réellement le sol, soit 2% de la surface de l'aménagement.

Prise en compte du phénomène de battance

Il a été estimé que l’influence des aménagements sur les débits de pointe au mètre carré de la

zone influence à hauteur de 1 % les débits de pointe. Cette aggravation des écoulements est à

relativiser car dans le même temps, le phénomène de battance a été réduit sur la zone (voir

chapitre érosion par rejaillissement).

En effet, sous l’impact des gouttes de pluie, il a été observé une désagrégation de la surface du

sol, une humidification des fragments et un colmatage des pores et fissures du sol suite à la

création d’une couche imperméable en surface. Ce phénomène provoque une diminution du taux

d’infiltration du sol pouvant atteindre un facteur 10, soit une diminution de 90 % des volumes

infiltrés. Les panneaux, en couvrant le sol, le protègent contre l’érosion par rejaillissement due

aux gouttes d’eau et diminue dans le même temps le phénomène de battance.

Dans ce chapitre, il sera fait une comparaison des débits avant et après projet en tenant compte

du phénomène de battance.

Soit :

Ci, le coefficient de ruissellement calculé sans prendre en compte l’effet de la battance,

Cb, le coefficient de ruissellement calculé en prenant en compte l’effet de la battance,

α, le facteur par lequel le taux d’infiltration est diminué sous l’effet de la battance 0,1<α<1,0,

Pinf, la quantité d’eau infiltrée,

Ppluie, la quantité d’eau tombée.

On peut écrire : Ppluie

PCi

inf1

Ainsi que : Ppluie

PCb

inf1

La relation entre les coefficients de ruissellement avec ou sans battance est ainsi obtenu.

)1(1 CbCi

Il n’existe pas de méthodologie précise pour calculer l’impact du phénomène de battance. Les

seules informations disponibles nous indiquent qu’elle peut diminuer les volumes infiltrés de 90

%. Dans le cas de cette étude, il sera fait l’hypothèse d’une réduction de 3 % des volumes infiltrés

sous l’effet de la battance.



22

Ainsi, à titre d’exemple, le coefficient de ruissellement pour les zones non aménagées et non

protégées par les tables passera de 0,40 à 0,42 (1 - 0,97 x (1 - 0.40)).

En faisant l’hypothèse d’un facteur α = 0,97, soit une diminution de 3 %, et en suivant la

méthodologie du précédent paragraphe, on obtient le tableau suivant.

Occupation des sols

Surface

avant

projet

(m²)

Surface

après

projet

(m²)

Coefficient

de

ruissellement

Bâtiments et installations 0 48 0,95

Voirie 3 183 3 494 0,70

Surface de végétation à densité

faible 40 190 30 011 0,42

Surface de végétation à densité

moyenne 31 274 22 647 0,32

Panneaux sur sol faiblement


Panneaux sur sol moyennement


Coefficient de ruissellement

total 0,389 0,389

Tableau 8 : Coefficients de ruissellement pour la présente étude en tenant compte du phénomène de battance

Les débits suivants peuvent ainsi être calculés.

Période de

retour

ι (5 min),

mm/min

Q avant-projet

(l/min/m2)

Q après-projet

(l/min/m2)

10 ans 1,57 102,12 102,08

100 ans 2,40 155,66 155,60

Tableau 9 : Débits de référence avant et après projet en tenant compte du phénomène de battance

Dans le cas de la prise en compte du phénomène de battance et pour un effet réducteur de 3 %

seulement sur les volumes infiltrés, la protection des tables contre l’effet de battance compense

l’imperméabilisation due aux aménagements.

5. CONCLUSION GENERALE

Il a donc été démontré que les aménagements provoquaient une augmentation des débits de

l’ordre de 1%, et que cette imperméabilisation est entièrement compensée si l’effet de la croute

de battance provoque une diminution de l’infiltration de 3% ou plus. En sachant, qu’il a été

mesuré des diminutions de l’infiltration de l’ordre de 90% sur certains terrains et sous l’effet de

la croute de battance. On peut raisonnablement estimer que les aménagements auront un effet

négligeable sur les débits de pointes.



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