Puisards

Agdex :	751
Date de publication :	04/90
Commande no.	90-097
Dernière révision :	04/90
Situation :
Rédacteur :	D. Hillborn - Service du génie agricole/MAAARO.

Table des matières

1. Introduction
2. Utilisations des puisards
3. Types de puisards
4. Conception
5. Installation
6. Entretien
7. Assistance technique

Introduction

Un puisard pour le drainage consiste en un système mécanique visant à abaisser le niveau d'eau au moyen de tuyaux et à dissiper en grande partie l'énergie produite par l'eau. Les bassins de sédimentation en béton, les tuyaux verticaux en plastique et les ponceaux d'acier inclinés sont tous des exemples de puisards.

Figure 1. Exemple d'un projet de démonstration d'ouvrages pour la maîtrise de l'érosion au moyen de plusieurs types de puisards. Au premier plan, la grille protubérante sert de puisard au tuyau central.

Utilisations des puisards

Le puisard sert à canaliser des volumes moyens et faibles d'eau au bas de pentes abruptes (30 %). Cet ouvrage de protection peut accommoder des différences de niveaux de 1 mètre et plus. On utilise couramment les puisards pour contrer le ravinement, pour acheminer les eaux de surface vers un fossé et pour intercepter l'eau à la tête des terrasses.

Avantages

1. Le puisard retient l'eau dès qu'elle y pénètre, éliminant les problèmes d'érosion du sol.
2. La plupart des puisards sont préfabriqués, ce qui permet de réduire le temps de construction sur le chantier.
3. La capacité du puisard a ses limites. De ce fait, il s'adapte bien à un système de stockage des eaux d'inondation et il peut difficilement s'auto-détruire à cause du débit d'écoulement.
4. Les coûts du système installé se comparent avantageusement à ceux de systèmes comparables, particulièrement dans les cas de faibles débits d'eau.
5. Les caractéristiques relatives au débit sont disponibles pour fins de conception du puisard.
6. Le puisard se révèle le seul moyen efficace de prévention de l'érosion dans les sols non cohésifs.

Désavantages

1. Le point d'entrée du puisard concentre l'écoulement de l'eau dans un canal plus étroit. En raison de la grande vitesse de l'écoulement, le point d'entrée peut être obstrué par des débris et il peut se produire un affouillement.
2. L'eau peut se creuser un canal le long des tuyaux si le puisard n'est pas bien construit.
   Normalement, le puisard fonctionne à sa pleine capacité seulement lorsque la colonne d'eau est grande (ce qui peut nécessiter une berme d'une hauteur excessive).
3. La capacité du puisard a ses limites. Lorsqu'il atteint sa pleine capacité, un autre système est nécessaire pour emmagasiner ou évacuer les eaux excédentaires.
4. Les coûts d'installation peuvent être plus élevés que ceux de systèmes comparables faits pour des débits d'eau importants.

Types de puisards

Puisard vertical

Le puisard vertical avec sortie d'évacuation est composé d'un ensemble de tuyaux : un vertical et l'autre horizontal. Le tuyau vertical peut être de section carrée ou ronde. Il est généralement en béton, en acier ou en plastique. Le débit maximal est fonction de la quantité d'eau qui peut entrer par le haut du tuyau vertical et de la capacité du tuyau horizontal.

Figure 2. Vue d'un puisard vertical avec sortie d'évacuation en construction. Remarquez les anneaux scellants sur le tuyau horizontal. Lorsque vous creusez une tranchée, prenez toutes les précautions nécessaires pour éviter l'effondrement des parois latérales sur les travailleurs.

La quantité d'eau qui va entrer par le haut du tuyau vertical dépend du diamètre du tuyau et du niveau de l'eau au-dessus du tuyau. Autant que possible, la grille protectrice ne doit pas entraver l'écoulement de l'eau car toute obstruction diminue le débit.

Le tuyau horizontal doit être posé à l'extrémité inférieure du tuyau vertical. Sa capacité dépend de la hauteur de la colonne d'eau provenant du tuyau vertical, ainsi que de la longueur et de la rugosité du tuyau horizontal. Le diamètre du tuyau horizontal est normalement plus petit que celui du tuyau vertical, puisque l'eau qui y circule est soumise à une plus grande pression à cause de la hauteur de la colonne d'eau au dessus.

L'énergie cinétique de l'eau qui descend se dissipe en trois points :

1. L'extrémité inférieure du tuyau vertical élimine l'énergie de chute de l'eau. Habituellement, la sortie du tuyau horizontal est située à plusieurs centimètres au-dessus de l'extrémité inférieure du tuyau vertical, de sorte que l'eau accumulée absorbe et répartit l'énergie.
2. L'énergie est également dispersée par la friction dans le tuyau horizontal, particulièrement lorsque le débit est maximal. Dans la plupart des cas, l'énergie est transférée du tuyau au sol qui l'entoure par le lien de friction entre le sol et l'extérieur du tuyau. Toutefois, si le tuyau est incliné (comme dans les ouvrages d'une hauteur importante), l'énergie produite par le lien de friction doit être évaluée.
3. L'énergie est aussi disséminée à la sortie du tuyau horizontal. Le tablier de sortie doit pouvoir absorber cette énergie. Dans la plupart des cas, un enrochement, des gabions-matelas ou l'équivalent feront l'affaire.

Puisard incliné

Cette structure ne comporte qu'un seul élément, un tuyau incliné. La longueur et la rugosité interne du tuyau déterminent sa capacité. L'inclinaison du tuyau n'a que peu d'effet car, dans la plupart des cas, on dépasse l'« angle critique », c'est-à-dire l'angle pour lequel le débit n'augmente plus suivant l'accentuation de la pente.

Puisque la colonne d'eau qui pénètre dans le tuyau n'est pas considérable (comme c'est le cas dans le tuyau horizontal d'un puisard vertical), cette structure possède une capacité moindre pour tuyaux de même dimension. Elle est utilisée dans les dénivellations faibles et sert à canaliser les débits faibles et moyens.

L'énergie cinétique de la chute d'eau est dissipée en deux points :

1. Par la friction interne dans le tuyau. Dans ce cas il est également nécessaire d'obtenir un bon lien de friction avec le sol.
2. À la sortie du tuyau. La zone de sortie du puisard incliné constitue un point critique étant donné que la majeure partie de l'énergie doit être dissipée à cet endroit.

Conception

La conception d'un puisard pour le drainage passe par les étapes suivantes.

1. En premier lieu, évaluer le débit de pointe de l'eau qui pénètre dans la structure. Cette évaluation dépend de la topographie et de la grandeur du bassin versant, du type de sol, de la végétation, des pratiques culturales et de la capacité de stockage de l'eau. Pour franchir cette étape, il faudra probablement s'adresser à des spécialistes.
2. Mesurer la chute approximative et la distance horizontale de l'endroit où le puisard sera installé.
3. Vérifier si on doit incorporer un bassin de stockage de l'eau en tenant compte des paramètres suivants :
   • la dimension et la forme du bassin de stockage envisagé (un bassin ayant une pente prononcée ne retient pas beaucoup d'eau).
   • l'utilisation d'un bassin de stockage d'eau a pour effet de diminuer la dimension et le coût du puisard.
   • Si vous devez installer un tuyau très long, l'incorporation d'un bassin de stockage diminue les coûts du système.
   • la durée du débit de pointe. Lorsque le débit de pointe survient et décroît rapidement, inclure un bassin de stockage sera plus économique, car on pourra réduire la dimension du tuyau.
   • l'éventualité d'endommager les cultures. Certaines cultures ne peuvent tolérer la présence d'eau stagnante durant 24 heures. Lorsque la période d'évacuation doit être écourtée, il est préférable d'opter pour une autre méthode que le bassin de stockage.
4. Déterminer le type et la dimension de la structure requise. Les figures 3 et 4 indiquent la capacité de différents types de structure selon leur dimension, mais ne comprennent pas le bassin de stockage. D'autres brochures donnent les renseignements relatifs à la conception des bassins de stockage.
   
5. Établir la hauteur et la longueur de la berme. La hauteur de la berme dépend de la colonne d'eau nécessaire afin que le puisard fonctionne à pleine capacité (voir les figures 3 et 4) ou du niveau d'eau maximal de stockage désiré. La berme devrait être relevée de 10 à 20 cm en vue de compenser le tassement et l'affaissement de celle-ci. Un déversoir d'urgence devrait également être installé. Souvent, ce déversoir consiste en une brèche à la partie supérieure de la berme recouverte d'un enrochement déposé sur un tapis filtrant. Le déversoir d'urgence sert à écouler l'eau qui dépasse la capacité du puisard et du bassin à cause d'un gros orage ou lorsque le puisard est obstrué ou que l'on a mal jugé les caractéristiques du bassin versant.
   
6. Si nécessaire, déterminer la vélocité de l'eau au point de sortie. Lorsque la vélocité dépasse la capacité de résistance du canal naturel contre l'érosion, on doit aménager un tapis de roches protecteur ou un ouvrage équivalent
7. Terminer les plans de l'ouvrage incluant berme, pentes, puisards, etc. On doit envisager des solutions aux problèmes de fuites d'eau le long du tuyau. On peut installer des anneaux scellants en vue d'augmenter la résistance à l'écoulement de l'eau le long des tuyaux (voir les schémas de la figure 5).
   
   La conception de la grille du puisard constitue un autre facteur important. La grille protège l'embouchure du puisard en empêchant l'entrée des débris qui pourraient l'obstruer, ou même la chute de personnes et d'animaux. En général, le puisard protubérant est recommandé car il augmente la surface de filtration. Il serait bon d'indiquer l'emplacement du puisard au moyen d'un poteau, surtout pour l'hiver.
8. Intégrer d'autres ouvrages pour la maîtrise de l'érosion en amont et en aval du puisard en cas de mauvais fonctionnement de celui-ci. Il peut s'agir d'une voie d'eau engazonnée, de terrasses, d'un cours d'eau bien aménagé ou de l'utilisation de pratiques culturales de conservation.

Figure 3. Graphique servant à déterminer la dimension des puisards inclinés et verticaux selon des débits de pointe inférieurs à 0,5 m3/s.

Figure 4. Graphique servant à déterminer la dimension des puisards inclinés et verticaux selon des débits de pointe supérieurs à 0,5 m3/s.

Figure 5. Schémas des puisards.

 

Figure 6. Vue d'un puisard protubérant. La zone de filtration de ce puisard est beaucoup plus grande que celle d'un puisard situé au niveau du sol et réduit les risques d'obstruction.

Figure 7.Vue d'un puisard en pente situé au niveau du sol et monté sur une base de béton. Remarquer l'enrochement autour de l'entrée. Les risques d'obstruction de ce puisard sont plus élevés que dans le cas d'un puisard protubérant.

Installation

Suivre les conseils suivants afin de construire des ouvrages solides et stables.

1. Engager un entrepreneur qui possède de l'expérience dans la construction de ces structures ou faire superviser les travaux par une personne qualifiée.
2. Construire en suivant un ordre logique. Bien souvent les puisards sont construits à l'endroit approprié avant les autres ouvrages comme les voies d'eau engazonnées.
3. Prévoir les affaissements de terrain ponctuels. Il est presque toujours indispensable de retirer complètement les matières organiques du matériel de remplissage. Élargir la tranchée dans laquelle se trouve le tuyau pour éviter qu'un vide ne se crée sous la berme compactée. Relever les bermes afin de compenser le tassement.
4. Essayer de terminer les travaux à un moment opportun de l'année, c'est-à-dire au moment où les débits de pointe sont le moins probables et les conditions de manutention du sol sont idéales. Par ailleurs, si on aménage une voie d'eau engazonnée, choisir une période de l'année durant laquelle l'herbe pousse rapidement. Ne jamais terminer les travaux pendant la période de gel ou dans des conditions très humides.

Entretien

On doit examiner régulièrement tout ouvrage pour la maîtrise de l'érosion afin de remédier aux points faibles et aux effondrements éventuels. Voici les points importants à vérifier.

1. Enlever les débris obstruant les puisards. S'ils s'obstruent trop souvent, installer un autre type de puisard.
2. Surveiller la formation de fissures sur la berme ou les assises du puisard. Si des fissures se forment, les réparer immédiatement. Souvent, il sera nécessaire de diminuer la pente de la berme pour empêcher les effondrements.
3. Creuser un passage dans la neige ou la glace juste avant que le débit de pointe survienne.

L'inspection et l'entretien sont d'autant plus importants au cours des deux premières années suivant l'installation des ouvrages parce que la couverture végétale n'est pas complète et que le sol peut encore se tasser.

Assistance technique

L'ingénieur agricole d'un bureau régional du ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales peut vous procurer l'assistance technique dont vous avez besoin. Les bureaux régionaux de l'Office de la protection de la nature et du ministère des Ressources naturelles offrent des conseils techniques et un service de supervision de la construction. On peut également engager un ingénieur-conseil pour concevoir et superviser les travaux.

Par ailleurs, le ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de l'Ontario et divers organismes gouvernementaux peuvent fournir une aide financière. S'assurer que la subvention est suffisante pour combler tous les besoins avant et pendant la construction.

Nous remercions le Secrétariat d'État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.

 

Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca