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Guide de conception des systèmes de bandes de végétation
filtrantes
|
| Auteur : | Robert P. Stone - ingénieur/MAAARO |
|---|---|
| Date de création : | 31 juillet 2006 |
| Dernière révision : | 31 juillet 2006 |
| 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 |
Le réseau d'épandage a pour but de répartir uniformément l'effluent au sommet de la zone d'infiltration et sur toute sa largeur. La méthode recommandée consiste à installer un tuyau d'épandage surélevé. Un canal d'épandage peut quand même faire l'affaire dans les conditions suivantes :
Même si la solution préconisée dans le présent guide demeure l'installation d'un tuyau d'épandage surélevé, les pages qui suivent présentent les paramètres de conception applicables à la fois au tuyau d'épandage et au canal d'épandage.
Comme le montre la figure 3.6, le tuyau de transfert évacue l'effluent dans un tuyau d'épandage surélevé. Se servir de l'équation 3.9 pour calculer la grosseur du tuyau d'épandage. Un diamètre minimal de 100 mm (4 po) est recommandé. Le tuyau de transfert se jette dans le tuyau d'épandage à peu près à mi-chemin entre les deux extrémités de ce dernier. Il est recommandé d'incliner le tuyau d'épandage de manière à créer une pente allant de 0,1 à 0,3 % de part et d'autre du té raccordant le tuyau de transfert au tuyau d'épandage. Surélever le tuyau d'épandage de 0,5 à 1 m (1,6 à 3,3 pi) au-dessus de la surface du sol. Le fixer à l'aide de colliers de serrage en acier galvanisé à des colonnes de support constituées de poteaux de bois traité sous pression de 0,1 x 0,1 m (4 x 4 po). Rapprocher suffisamment les colonnes de support de manière à éviter toute courbure du tuyau d'épandage entre les colonnes. En général, l'espacement varie de 2,4 à 3 m (8 à 10 pi). L'espacement des colonnes doit tenir compte des raccords entre les sections de tuyau afin de permettre les ajustements nécessaires. Faire en sorte que les raccords arrivent entre les colonnes de support. Il est possible d'ajouter des supports supplémentaires dans le but de réduire au minimum le nombre de colonnes de support nécessaires (selon le diamètre du tuyau d'épandage). On peut par exemple soutenir le tuyau d'épandage par un réseau continu de planches reliant les colonnes de support. Le tuyau d'épandage installé au sommet de chaque pente de la zone d'infiltration est formé de sections reliées par des joints à emboîtement ou des raccords mécaniques flexibles et démontables. Les sections du tuyau de transfert ainsi que le té entre le tuyau de transfert et le tuyau d'épandage doivent pour leur part être fixés de manière permanente. Visser les raccords dans le tuyau d'épandage de manière que celui-ci conserve sa position.
Figure 3.6 Tuyau d'épandage surélevé
Les orifices d'écoulement pratiqués dans le tuyau d'épandage
aux intervalles déterminés lors de la conception assurent
un épandage uniforme. L'écoulement de chacun de ces
orifices est dicté par le diamètre de l'orifice et la
pression d'alimentation (9 à 14 kPa ou 1 à 2 lb/po²).
Le taux d'épandage au sommet de la zone d'infiltration dépend
de l'espacement des orifices d'écoulement.
Les orifices peuvent être placés d'un seul côté du tuyau ou des deux côtés lorsque le tuyau est bordé de part et d'autre par une zone d'infiltration. Les orifices peuvent être réglables ou fixes. Le type le plus fréquent de tuyau offrant des orifices réglables est le tuyau en PVC ou en aluminium à vannes réglables, comme ceux qui servent à l'irrigation par rigoles d'infiltration. Les vannes sont des dispositifs d'obturation coulissants en plastique qui peuvent être réglés manuellement pour obtenir le niveau d'écoulement souhaité et un épandage uniforme. Il est recommandé d'espacer les vannes d'au moins 0,6 m (2 pi). On peut aussi utiliser des tuyaux à orifices fixes comme des tuyaux de PVC dans lesquels des trous sont percés avec une perceuse (selon un intervalle prévu par la conception), mais ceux-ci offrent évidemment moins de souplesse dans la gestion que les précédents. Pour compenser l'obstruction éventuelle de certains orifices d'écoulement, la capacité de débit des orifices sera de 25 % supérieure au débit sortant du tuyau de transfert.
Percer un orifice d'évacuation d'un diamètre de 0,005 m aux extrémités du tuyau d'épandage afin de permettre à l'effluent de s'écouler du tuyau une fois parvenu aux extrémités. Il arrive qu'il faille percer plus d'un orifice d'évacuation à chacune des extrémités du tuyau d'épandage selon la longueur du tuyau et sa pente, pour éviter qu'il ne reste de l'eau stagnante dans le tuyau.
Blocs parapluies
Les blocs parapluies protègent la zone d'infiltration de l'érosion et favorisent une répartition uniforme de l'effluent de manière à assurer un écoulement en nappe sur la BVF. Installer un bloc parapluie sous chaque orifice d'écoulement du tuyau d'épandage en utilisant une dalle de patio ordinaire de 0,6 × 0,6 m (24 × 24 po) en béton ou en tout autre matériau permettant de dissiper l'énergie.
Les calculs à faire relativement au tuyau d'épandage surélevé visent, entre autres, le dimensionnement du tuyau, la détermination du nombre d'orifices d'écoulement et l'espacement de ces orifices le long du tuyau.
Pour éviter que les tuyaux et les orifices ne se bouchent, leur diamètre doit être suffisant. Le diamètre minimal des tuyaux d'irrigation à vannes réglables normalement offerts sur le marché est de 152 mm (6 po), mais il est possible, en passant une commande spéciale, de s'en procurer qui ont un diamètre de 100 mm (4 po).
Voici les paramètres de calcul à prendre en considération dans la conception du réseau d'épandage au moyen d'un tuyau surélevé :
Si le débit entrant dépasse la capacité de débit des orifices d'écoulement à une charge hydraulique minimale, l'effluent coulera à pleins tuyaux, la charge hydraulique augmentera et l'écoulement par les orifices augmentera sous l'effet de l'accroissement de la charge hydraulique disponible.
Une pompe ou un siphon de dosage permet de s'assurer que le tuyau se remplit complètement, ce qui garantit une meilleure répartition de l'effluent dans la zone d'infiltration. Que l'on utilise une pompe ou un siphon de dosage, il importe dans les deux cas de ne pas surdimensionner le tuyau d'épandage si l'on veut engendrer le débit prévu.
Étape 1 — Déterminer la capacité de débit transitant à travers les orifices d'écoulement du tuyau d'épandage
Utiliser l'équation servant à calculer la capacité
de débit transitant à travers un orifice (équation
3.7) et déterminer Q dans l'hypothèse d'un orifice de
10 mm (0,4 po) et d'une charge hydraulique de 0,9 m (3 pi).
Q = CA (2gh)0,5
Exemple : En remplaçant C par 0,61, A par 7,85 × 10-5 m2 (84,5 × 10-5 pi2), g par 9,8 m/s2 (32,2 pi/s2), h par 0,9 m (3 pi) on obtient la capacité de débit de (0,61) × (7,85 × 10-5 m2) [(2) (9,8 m/s2) (0,9 m)]0,5 = 2,0 × 10-4 m3/s (0,007 pi3/s).
Étape 2 — Déterminer le nombre d'orifices permettant d'évacuer la capacité de débit calculée majorée de 25 %
Exemple : Dans l'hypothèse d'un débit de 5,3 ×
10-3 m3/s (0,19 pi3/s) évacué
du tuyau de transfert vers le tuyau d'épandage surélevé,
le débit majoré de 25 % que doit recevoir le tuyau d'épandage
serait de 6,63 × 10-3 m3/s (0,23 pi3/s).
Diviser ce débit de 6,63 × 10-3 m3/s
(0,23 pi3/s) par la capacité de débit des
orifices, qui est de 2,0 × 10-4 m3/s (0,007
pi3/s), pour connaître le nombre d'orifices d'écoulement
que doit comporter le tuyau d'épandage. Le résultat
serait de
(6,63 × 10-3 m3/s) / (2,0 × 10-4
m3/s par orifice) = 33. Veiller à ce que le nombre
d'orifices d'écoulement soit un nombre pair. Dans l'exemple
qui précède, le nombre d'orifices serait ainsi porté
à 34. Aucun orifice ne doit arriver vis-à-vis du té
au centre du tuyau d'épandage. Si l'on grossit le diamètre
des orifices d'écoulement, il faudra en réduire le nombre.
Étape 3 — Déterminer l'espacement des orifices d'écoulement le long du tuyau d'épandage
Exemple : Si le tuyau d'épandage fait 100 m (328 pi) de long, l'espace entre chacun des 34 orifices serait de 100/34 = 2,94 m (9,7 pi). En partant du centre du tuyau, c.-à-d. vis-à-vis le té à la jonction du tuyau de transfert et du tuyau d'épandage, percer le premier trou à la moitié de l'espacement prévu. Cette façon de procéder assurera un espacement constant des orifices d'écoulement de part et d'autre du tuyau de transfert, l'espace entre le dernier orifice et chacune des extrémités sera égal à la moitié de l'espacement prévu.
Le canal d'épandage longe la zone d'infiltration sur toute
sa largeur. En général, il est profond de 0,3 m (1 pi),
ses berges ont une pente de 1/1 et son fond est plat et large de 0,3
m (1 pi). Le bord inférieur du canal doit être profilé
de manière à être de niveau sur toute la longueur
du canal. Il doit être protégé par une bande d'environ
0,5 m (1,6 pi) de gravier d'une granulométrie allant de 30
à 50 mm (1,2 à 2 po). Ces critères assurent une
protection contre l'érosion et réduisent les risques
d'obstruction du réseau d'épandage sous l'effet du gel.
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