Lignes directrices visant la conception des éléments d'un systme BVF

| 3.2 Conception du bassin de stockage-décantation |
| 3.3 Détermination du débit sortant du bassin de stockage-décantation |
| 3.4 Réseau de captage-évacuation | 3.5 Réseau de transfert | 3.6 Conception du réseau d'épandage |
| 3.7 Conception de la zone d'infiltration | 3.8 Préparation de l'avant-projet |
| 3.9 Fonctionnement et entretien |

3.2 Conception du bassin de stockage-décantation

• 3.2.1 Bassin de stockage-décantation intégré
• 3.2.2 Bassin de stockage-décantation externe
• 3.2.3 Déversoir de secours

Le présent guide se concentre sur la conception d'un bassin de stockage-décantation intégré à l'enclos ou à l'installation permanente de stockage de fumier solide. Cette solution est celle qui permet d'obtenir au moindre coût le volume de stockage maximal établi par la méthode prudente. La solution consistant à aménager un bassin de stockage-décantation externe peut être envisageable lorsqu'on peut utiliser ou réaménager une installation de stockage existante afin qu'elle serve à recueillir les eaux de ruissellement.

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3.2.1 Bassin de stockage-décantation intégré

Le volume d'un bassin de stockage-décantation intégré est défini par les murs de retenue érigés autour de la totalité ou d'une partie du périmètre extérieur de l'aire de captage. Si la pente et la superficie sont suffisantes, l'aménagement pourra se limiter à la construction de deux murs dans un coin ou à la construction de trois murs, complets ou partiels, destinés à recueillir les eaux de ruissellement, comme le montre la figure 3.1. Toutefois, il faudra tenir compte, dans les calculs, de l'étendue et de la profondeur maximales du plan d'eau ainsi créé lorsque le bassin sera occupé par le volume de stockage maximal établi par la méthode prudente et évaluer les conséquences que peut avoir sur l'exploitation agricole ce niveau d'eau dans l'aire de captage.

Figure 3.1 Bassin de stockage-décantation intégré-possibilités d'aménagement des murs de retenue

Conception du bassin

La hauteur d'un mur de retenue doit être calculée de manière à permettre de retenir le volume de stockage maximal établi par la méthode prudente; à cette hauteur on ajoutera :

• une revanche de 0,3 m (1,0 pi) pour parer à l'éventualité d'épisodes de pluie plus intenses que l'épisode de pluie nominal;
• une autre marge de 0,15 m (0,5 pi) permettant d'aménager un déversoir d'urgence conçu pour acheminer vers des points d'évacuation précis le volume d'écoulement excédant le volume d'eau laissé en 24 heures par l'épisode de pluie nominal à récurrence de 25 ans prévu pour la région.

Il faut, autant que possible, créer le volume de stockage maximal établi par la méthode prudente qui permet de retenir le volume d'écoulement produit en 24 heures par un épisode de pluie à récurrence de 25 ans. Le volume de stockage minimal correspond quant à lui 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. Plus le volume de stockage est petit, moins les murs de retenue seront hauts.

Nota : Comme les matières solides se déposent au rythme d'environ 1,2 m/h (4 pi/h), il faut nettoyer fréquemment le bassin de stockage-décantation, afin qu'il conserve sa capacité de retenue. La fréquence de ce nettoyage variera considérablement en fonction de la taille du bassin, du type de surface dans l'aire de captage, de l'épaisseur de la couche de fumier qui s'y trouve et du schème de ruissellement de l'eau pendant l'épisode de pluie. Dans la plupart des cas, on devra procéder à un nettoyage après chaque épisode de pluie important. Il est important de prévoir un bassin assez vaste pour contenir les dépôts de matières solides et de suivre un calendrier de nettoyage périodique.
Voici comment calculer la hauteur des murs de retenue.

Méthode de calcul de la hauteur des murs de retenue

Dans les cas où l'aire de captage présente une pente uniforme dominante vers un côté ou une extrémité du terrain, comme le montre le croquis (C) de la figure 3.1, on utilisera l'équation 3.4 pour calculer la hauteur minimale du mur de retenue érigé perpendiculairement à l'écoulement.

Équation 3.4 Hauteur du mur de retenue perpendiculaire à l'écoulement

h = (2Vs/L)

où :

h = hauteur (m) du mur de retenue perpendiculaire à l'écoulement
V = volume de retenue (m³)
s = pente (m/m)
L = longueur de l'aire de captage perpendiculairement à l'écoulement (m)

Nota : Cette équation ne convient qu'aux situations où il n'y a qu'une seule pente dominante sur toute la longueur ou toute la largeur de l'enclos.

Exemple : Supposons une aire de captage d'une largeur de 20 m et d'une longueur de 50 m. Si le volume de stockage doit être de 69,1 m³ (2 440 pi³), si la pente est de 0,01 m/m (0,01 pi/pi) et si la longueur de l'aire de captage perpendiculairement à l'écoulement est de 50 m (164 pi), le mur de retenue perpendiculaire à l'écoulement devra avoir une hauteur égale à la racine carrée de (2 × 69,1 m³ × 0,01 m/m/50 m) = 0,17 m (0,56 pi). La hauteur totale du mur de retenue, si on y ajoute 0,3 m pour la revanche et 0,15 m pour le déversoir d'urgence, sera de 0,62 m (2,0 pi).

La largeur totale de l'enclos qui pourrait être couverte d'eaux de ruissellement sera de 0,17 m/0,01 m/m = 17 m (55,8 pi).

On devra procéder à un levé topographique si l'aire de stockage présente une pente variable ou une surface irrégulière. Avec ces données, on pourra tracer les courbes de niveau de l'aire en question, lesquelles permettront de réaliser des mesures volumétriques et de déterminer la hauteur des murs de retenue nécessaires pour créer un bassin de stockage-décantation répondant aux besoins de l'exploitation. Plusieurs méthodes reconnues existent pour déterminer le volume d'un tel bassin. Les trois méthodes les plus fréquemment utilisées sont la formule de la moyenne des bases, la méthode du levé planimétrique et la méthode basée sur la profondeur moyenne, la précision des calculs augmentant, dans l'ordre, avec chaque méthode. Il existe également une autre méthode, beaucoup plus exacte, qui repose sur l'élaboration d'un modèle informatisé en 3D au moyen d'un logiciel de modélisation de terrain. On peut aussi opter pour une solution résolument prudente et ériger des murs nettement plus hauts que ne l'exigent les calculs pour compenser la variabilité et les irrégularités de l'aire de captage. Les murs de retenue doivent être assez longs pour assurer la capture des eaux provenant de l'ensemble de l'aire de captage.

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3.2.2 Bassin de stockage-décantation externe

Le bassin de stockage-décantation externe est une installation à fonction unique aménagée en dehors de l'aire de captage. La construction d'un tel bassin peut être soumise aux normes de conception locales ou provinciales régissant l'aménagement d'une installation de stockage de fumier liquide. Dans certains cas, il sera possible de réaménager un bassin existant plutôt que d'en construire un nouveau.
Voici les recommandations générales à suivre pour la conception d'un bassin de stockage-décantation externe.

Conception du bassin

Il faut prévoir un volume de stockage minimal équivalent 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. L'ajout d'une capacité de retenue supplémentaire réduira considérablement les débits de vidange et, par conséquent, la superficie de la zone d'infiltration requise. La figure 3.2 illustre les exigences liées aux volumes de retenue à respecter dans l'aménagement d'un bassin de stockage-décantation externe à fonction unique. Le bassin doit avoir la forme d'un rectangle présentant un rapport longueur/largeur de 3/1. La largeur maximale du bassin doit être comprise entre 3 et 6 m (9,8 et 19,7 pi), de manière à faciliter l'enlèvement des boues accumulées au moyen d'une pelle rétrocaveuse ordinaire.

Il est recommandé de prévoir dans les calculs une tranche morte d'au moins 1 m (3,3 pi) de profondeur pour permettre le dépôt des matières solides. Cette tranche s'ajoute bien sûr au 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 tranche morte se divise en deux parties : le fond, qui reçoit les sédiments solides sur une épaisseur de 0,3 m (1 pi), et la couche d'eau qui le recouvre, d'une épaisseur minimale de 0,7 m (2,3 pi), qui évite la remise en suspension des dépôts lors d'une arrivée d'eau massive. Au-dessus de cette tranche morte vient s'ajouter la tranche vidangeable représentant le volume de stockage défini plus haut, à laquelle il faut encore ajouter la hauteur requise pour faire place à la revanche et au déversoir de secours, les rehaussements recommandés étant, respectivement, de 0,3 m (1 pi) pour la revanche et de 0,15 m (0,5 pi) pour le déversoir de secours.

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Figure 3.2 Configuration d'un bassin de stockage-décantation externe

Modalités d'aménagement du bassin de stockage-décantation externe

Plusieurs solutions sont envisageables pour l'aménagement d'un bassin de stockage-décantation externe, notamment : i) la création d'un nouveau bassin sous le niveau du sol; ii) l'utilisation d'un bassin existant sous le niveau du sol; et iii) l'utilisation d'une installation de stockage en surface. Comme l'utilisation d'une installation existante doit être évaluée au cas par cas, cette solution n'est pas abordée directement dans le présent guide. Les structures existantes nécessiteront des modifications destinées à les rendre conformes aux exigences de conception des bassins de stockage-décantation externes. Dans le cas des nouveaux bassins externes, voici les éléments et aménagements à prévoir :

• un accès pour l'enlèvement périodique du décantat,
• une source d'énergie pour la pompe (le cas échéant),
• une clôture de sécurité ceinturant l'installation,
• un déversoir de secours et une voie d'écoulement préférentiel favorisant un écoulement superficiel en nappe et éliminant le risque de déversements directs dans des plans d'eau récepteurs.

Méthode de captage des eaux de ruissellement

Dans une configuration prévoyant un bassin de stockage-décantation externe, les eaux de ruissellement provenant de l'enclos et de l'installation permanente de stockage de fumier solide doivent être dirigées vers ce bassin externe, plutôt que d'être gérées à même l'aire de captage (comme c'est le cas avec un bassin intégré). Avec un bassin externe, l'aire de captage dirige les eaux de ruissellement (par gravité) vers un point bas commun, d'où elles sont acheminées vers le bassin de stockage-décantation externe. Le transfert de l'effluent vers le bassin externe peut se faire par l'intermédiaire d'un tuyau ou d'un canal. Le réseau de transfert doit être conçu pour faire face au débit de pointe sur 5 minutes d'un épisode de pluie à récurrence de 25 ans. Une grille grossière (par ex. une grille en bois du genre clôture en lattes verticales) sera installée à la sortie de l'aire de captage pour empêcher les gros débris d'entrer dans le bassin externe. Divers aménagements, comme un ensemble de bordures et de caniveaux, un fossé d'interception ou une digue de retenue, seront probablement requis autour de la totalité ou d'une partie de l'aire de captage pour recueillir la totalité des eaux de ruissellement. L'examen du levé topographique des lieux révélera la meilleure façon d'acheminer les eaux.

Le bassin de stockage-décantation externe peut être situé en contrebas de l'aire de captage des eaux de ruissellement, l'écoulement se faisant alors par simple gravité, à condition que la pente soit suffisante. Si elle ne l'est pas, il pourra être nécessaire de pomper l'effluent de l'aire de captage vers le bassin, ce qui exigera l'aménagement d'un puisard pour y loger la pompe. Celle-ci devra être protégée des matières solides par le dégrillage de l'effluent au point de prélèvement, dans l'aire de captage. La taille du tuyau de transfert et la puissance de la pompe (le cas échéant) seront déterminées en fonction du débit de pointe sur 5 minutes d'un épisode de pluie à récurrence de 25 ans.

Plusieurs autres méthodes de captage sont possibles si celle qui est proposée se révélait irréalisable. On pourrait, par exemple, revêtir les surfaces des enclos, une solution particulièrement indiquée si l'opération permet de créer un bassin de stockage intégré ou d'accentuer le dénivelé et de rendre moins nécessaire le recours à un système de pompage. Ce sont là des pratiques de gestion optimales à envisager si la seule solution viable consiste à aménager un bassin externe. Le redressement d'une surface revêtue existante présentant un profil insatisfaisant s'inscrit dans la même logique.

3.2.3 Déversoir de secours

En cas d'épisode de pluie extrême, c.-à-d. supérieur au critère d'épisode de pluie nominal, il peut arriver que le bassin de stockage-décantation intégré ou externe ou que le puisard déborde. Comme ces eaux ne doivent en aucun cas aboutir directement dans un cours d'eau, il faut prévoir dans la conception du bassin de stockage-décantation des déversoirs de secours qui orienteront l'excédent d'eaux de ruissellement vers un exutoire sûr. Il faudra aussi prévoir une voie de débordement d'urgence qui favorise un écoulement superficiel en nappe et évite que des eaux souillées n'aboutissent dans un plan d'eau voisin.

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