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Lignes directrices visant la conception des éléments d'un système BVF
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et toile de fond | Conception
générale des éléments d'un système
BVF |
| Lignes directrices visant la conception des éléments d'un système BVF | | Démarche de conception | Études de cas | Tableaux de calcul | Glossaire | | Table des matières | 3. Lignes directrices visant la conception des éléments d'un système BVF
La présente section décrit la marche à suivre étape par étape pour déterminer et définir chacun des éléments du système BVF. La structure d'ensemble du système variera d'une exploitation agricole à l'autre, en fonction des conditions locales et, dans certains cas, des préférences de l'exploitant. La viabilité économique du système constitue un aspect important de l'élaboration de ses éléments. Le présent guide a pour but d'exposer les grandes lignes d'une démarche visant l'élaboration d'un système BVF fonctionnel, à un coût raisonnable. Chaque étape de la démarche fait ressortir brièvement les choix de mise en œuvre qui s'offrent à l'exploitant, en fonction des caractéristiques particulières du lieu. Des critères sont proposés pour fixer les objectifs de réalisation minimaux visant chaque élément du système. Voici la liste des éléments de base qui font l'objet d'une étude approfondie :
3.1 Calcul du volume d'écoulementLa première étape de la conception d'un système BVF consiste à déterminer le volume d'écoulement recueilli et évacué par un enclos ou par une installation permanente de stockage de fumier solide. À partir de cette donnée, on peut calculer les dimensions du bassin de stockage-décantation nécessaire pour contenir ces eaux. | Haut de la page | 3.1.1 Détermination de la superficie de l'aire de captageOn détermine la superficie de l'aire de captage des eaux de ruissellement par des observations sur le terrain. L'aire de captage s'entend de l'enclos ou de l'installation permanente de stockage de fumier solide d'où s'écoulent des eaux de ruissellement. Il importe d'isoler, de détourner et de gérer convenablement l'eau qui s'écoule en amont (par exemple, l'eau propre provenant des égouts de toit ou les eaux de lavage du centre de traite) pour éviter qu'elle n'aboutisse dans l'aire de captage. | Haut de la page | 3.1.2 Dimensionnement du bassin de stockage-décantationLa méthode prudente privilégiée consiste à déterminer le volume de stockage maximal qui permet de retenir tout le volume d'écoulement produit en 24 heures par un épisode de pluie à récurrence de 25 ans. Le volume ainsi accumulé doit être évacué en 4 à 10 heures après la pluie. La durée de vidange utilisée dans les calculs dépend de divers facteurs relatifs à l'enclos ou à l'installation de stockage de fumier. Les facteurs prioritaires à prendre en considération sont l'étendue des surfaces des enclos qui sont inondées pendant les périodes de stockage de l'effluent et le manque consécutif de surfaces suffisamment sèches ou directement accessibles qui peut obliger à accélérer la vidange. Toutefois, il existe des cas où :
Il s'agit à cette étape de calculer le volume de stockage minimal correspondant au volume d'écoulement produit pendant 15 minutes par le débit de pointe sur 5 minutes d'un épisode de pluie à récurrence de 25 ans. La création d'un bassin de stockage-décantation d'une capacité inférieure au volume de stockage maximal calculé par la méthode prudente comporte plusieurs conséquences, notamment l'augmentation inévitable du débit de vidange du bassin vers la zone d'infiltration et le risque que le volume de l'effluent dépasse la capacité d'infiltration de la zone. Une insuffisance de la durée de rétention dans le bassin a des effets sur la conception des éléments du système BVF, dont il faut alors augmenter :
Les tables d'intensité-durée-fréquence (IDF) des pluies renseignent sur les quantités totales et les intensités maximales de précipitations. Ces tables et les courbes tracées par Environnement Canada à partir des données historiques de pluviométrie (pour différentes régions du pays) permettent de déterminer par calcul statistique la quantité de pluie (millimètres) qu'on peut prévoir pour une combinaison hypothétique donnée de période de récurrence et de durée de l'épisode de pluie. On peut obtenir ces tables (vendues 100 $ chacune) en écrivant à Environnement Canada, Centre climatologique de l'Ontario, 4905, rue Dufferin, Downsview (Ontario) M3H 5T4, ou en composant le 1 900 565 1111 (des frais sont exigés; ils étaient de 3 $ la minute au moment de mettre sous presse). | Haut de la page | 3.1.3 Définition du coefficient de ruissellementLe coefficient de ruissellement est fonction de l'imperméabilité du sol de l'aire de captage. Un coefficient de ruissellement de 0,95 est recommandé pour la conception d'un système BVF, ce qui signifie qu'à 95 %, l'eau de pluie qui tombe dans l'aire de captage devrait être évacuée vers le système BVF . Le reste (5 %) devrait s'évaporer ou s'échapper de l'aire de captage, ou sera retenu par le système lui-même ou les matières qui s'y trouvent (ce sera le cas par exemple de l'eau absorbée par le fumier solide et emportée avec celui-ci au moment des opérations d'entretien courantes). | Haut de la page | 3.1.4 Calcul du volume de stockage du bassin de stockage-décantation Méthode prudente : volume de stockage maximal La méthode prudente est une méthode de base utilisée pour calculer le volume d'écoulement maximal que doit pouvoir accueillir le bassin de stockage-décantation. L'équation 3.1 décrit les variables et unités à prendre en compte et définit la relation mathématique qui permet de déterminer le volume de stockage maximal. Ce volume est obtenu en multipliant la superficie de l'aire de captage (A) d'abord par la quantité de pluie laissée en 24 heures par un épisode de pluie à récurrence de 25 ans (a), puis par le coefficient de ruissellement (C). Le tableau 6.1 donne le volume de stockage maximal établi par la méthode prudente pour différents points de l'Ontario. Équation 3.1 Méthode prudent servant au calcul
du volume de stockage maximal Vmax = CaA où : Vmax = volume de stockage maximal (m3) Exemple : En se fondant sur les valeurs IDF pour Oshawa, on peut
prévoir que la région recevra un total de 72,7 mm (2,86
po) de pluie en 24 heures lors d'un épisode de pluie nominal
à récurrence de 25 ans. Dans ces conditions, le volume
d'eaux de ruissellement recueilli par un enclos à surface bétonnée
de (0,95) (72,7 × 10-3 m) (1 000 m2) = 69,1 m3 (2 440 pi3). À partir des données fournies dans le tableau 6.1 pour le centre de traitement appelé Water Pollution Control Plant (WPCP) à Oshawa, le volume d'écoulement recueilli par le bassin de stockage-décantation serait de 69,07 m3. Méthode rationnelle : volume de stockage minimal On utilise la méthode rationnelle pour déterminer le débit de pointe et, à partir de cette donnée, le volume de stockage minimal à prévoir. L'équation 3.2 décrit les variables et unités à prendre en compte et définit la relation mathématique qui permet de déterminer le débit de pointe. Celui-ci est obtenu en multipliant la superficie de l'aire de captage (A) d'abord par l'intensité de pluie mesurée sur 5 minutes lors d'un épisode de pluie à récurrence de 25 ans (i), puis par le coefficient de ruissellement (C). Le tableau 6.2 donne, suivant les calculs effectués par la méthode rationnelle, le débit de pointe et le volume de stockage minimal à prévoir dans la conception du bassin de stockage-décantation. Équation 3.2 Méthode rationnelle servant au calcul du débit de pointe qp = 0,0027CiA où : qp = débit de pointe (m3/s) L'équation 3.3 permet de connaître le volume de stockage
minimal (Vmin) à prévoir. Cette équation
utilise le débit de pointe calculé à l'aide de
l'équation 3.2 (qp) et le multiplie par la durée
de rétention minimale (htm), soit 900 secondes (15
minutes). Équation 3.3 Volume de stockage minimal Vmin = htmqp où : Vmin = volume de stockage minimal (m3) Exemple : En se fondant sur les valeurs IDF pour Oshawa, on peut prévoir que la région recevra 137,4 mm de pluie/heure (5,4 po/h) lors d'un épisode de pluie nominal correspondant au débit de pointe sur 5 minutes d'un épisode de pluie à récurrence de 25 ans. Dans ces conditions, le débit de pointe pour un enclos en béton de 1 000 m2 (10 764,3 pi2) calculé à partir de l'équation 3.2 serait égal à (0,0027) (0,95) (137,4 mm/h) (0,1 ha) = 35 × 10-3 m3/s (1,24 pi3/s). Pour déterminer le volume de stockage minimal nécessaire, on utilise l'équation 3.3, ce qui donne (35 × 10-3 m3/s) (900 s) = 31,5 m3 (1 112 pi3). On notera que le volume de stockage calculé par la méthode rationnelle est environ deux fois moindre que celui qu'on obtient par la méthode prudente. Selon les données fournies dans le tableau 6.2 pour le centre
WPCP d'Oshawa, le volume de stockage minimal à prévoir
est de 31,72 m3 (1 120 pi3) en fonction d'un
débit de pointe de 0,04 m3/s (1,41 pi3/s). | Haut de la page | Pour plus de renseignements :Sans frais : 1 877 424-1300 Local : 519 826-4047 Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca |
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