Première installation réussi pour le clapet régulateur de débit

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Expérimentation du fonctionnement du premier clapet F-Reg sur un réseau unitaire.

Cette installation rendu possible par la volonté d’innover des services de la métropole du Grand Lyon, s’est déroulée tout au long de l’année dans le cadre du dispositif INNOV’R.

 

 

Description de l’expérimentation

Cette installation avait pour but de montrer le fonctionnement d’un clapet F-Reg régulateur de débit sur un réseau unitaire et lisser les pics de débits liés au pluies.

  1. La première phase consistait à installer le dispositif et vérifier qu’il ne posait pas de problème à l’exploitant -> déroulement entre décembre 2014  et février 2015
  2. La seconde phase s’attachait à démontrer les capacités du dispositif à améliorer le fonctionnement du réseau, elle s’appuyait sur la mesure des débits en amont et en aval pour vérifier son fonctionnement lors de différents épisodes pluvieux et ses capacités de régulation dans le réseau -> déroulement entre mars 2015 et juillet 2015.

 

Localisation

 

 

 

 

 

 

 

 

Le clapet est installé au chemin de la Sauvegarde à Ecully, le bassin versant correspond à une zone urbaine peu imperméabilisée (immeubles, maisons individuelles, stade et espaces verts).Ses caractéristiques sont, une pente moyenne d’1,5 %, une largeur de 280 m, une superficie totale d’environ 13 ha pour un taux d’imperméabilisation d’environ 20 %.

Localisation des pluviomètres utilisés : Les Battières, Loyasse et Champagne au Mont d’Or.

Caractéristiques du clapet

Le clapet, positionné sur un réseau unitaire (mélange eaux usées et eaux pluviales), doit

  • laisser passer les débits de temps secs et les petites pluies qui ne posent pas de problème de saturation du réseau à l’aval.
    Dans le cas présent, il a été décidé de ne pas contrôler les pluies qui génèrent un débit inférieur à 30 l/s, ce qui a conduit à obturer 88% de la conduite et a positionner le clapet mobile à 7cm du fil d’eau.
  • Écrêter les pluies moyennes afin de réguler les pics de débit qui provoquent les débordements et déversements polluants au milieu naturel les plus fréquents.
  • Et enfin, s’effacer en cas de saturation de la capacité de stockage amont, lors d’orage trop violent, afin de ne pas entraver les capacités d’évacuation des conduites et ne pas provoquer de débordements artificiels sur chaussée. C’est la puissance du vérin à gaz qui permet de régler ce paramètre en fonction de la profondeur du réseau et de la mise en charge possible avant débordement.

Clapet DN 400 mis en œuvre dans un regard carré de 1 m de côté présentant une cunette. L’ajutage correspond à l’espace entre la partie basse du clapet mobile et le fil d’eau(7cm), ce qui représente un ajutage de 0,015 m² (équivalent à une conduite de diamètre 140 mm)Le vérin mis en œuvre est gonflé pour une résistance de 1800 N et une course de 100 mm.La conception est telle que son ouverture est progressive : voir la courbe de tarage représentative ci-dessous.L’ouverture du clapet mobile commence lorsque la mise en charge amont atteint 1m de hauteur d’eau environ. Lorsque cette hauteur atteint 2m, le débit d’effluent passant à travers dépasse les 300 l/s, ce qui est supérieur à la capacité gravitaire maximum de la conduite en DN 400 existante, la pente étant d’environ 1,5 %.

 

Campagne de mesures

Durant les mois d’avril à juin, 24 événements pluvieux ont été enregistrés, dont environ :

  • 10 très faibles (période de retour inférieure à la pluie hebdomadaire),
  • 7 faibles (période de retour hebdomadaire à bi-mensuelle),
  • 6 moyens (période de retour mensuelle ou légèrement plus) ,
  • 1 événement relativement fort (période de retour de 2 ans).

Les enregistrements obtenus durant ces événements ont été analysés dans un premier temps afin d’en évaluer la fiabilité.

Pour cela, les paramètres suivants ont été pris en compte :

  • le temps de concentration observé,
  • la surface active connectée au réseau,
  • le volume d’eau de pluie généré au niveau des points de mesure amont et aval,
  • les débits de pointes enregistrés sur chaque point de mesure,

Pour la suite de l’étude, seuls les 20 événements pluvieux suffisamment fiables pour faire l’objet d’une analyse plus poussée ont donc été utilisés, soit :

  • 9 très faibles (période de retour inférieure à la pluie hebdomadaire),
  • 7 faibles (période de retour hebdomadaire à bi-mensuelle),
  • 3 moyens (période de retour mensuelle ou légèrement plus) ,
  • 1 événement relativement fort (période de retour de 2 ans).

 

Résultats

Sur la période de mesure, 24 événements pluvieux ont été enregistrés, dont 20 présentant des mesures fiables et exploitables.

L’analyse de l’influence du clapet régulateur F-Reg en fonction du type de pluie a permis de caractériser les pluies sur lesquelles il est efficace. Cela correspond à la zone d’influence du clapet.

Cette zone d’influence dépend des caractéristiques du clapet (puissance de fermeture et taille de l’ajutage), mais également de l’environnement dans lequel il a été installé. En l’occurrence, pour le clapet mis en œuvre à Ecully, un réseau Ø400 drainant un bassin versant peu imperméabilisé de 13 hectares.

 

Il ressort de nos enregistrements que sur les 20 événements pluvieux suffisamment fiables analysés :

  • 12 petites pluies[1] (période de retour hebdomadaire principalement), ayant générés de faibles débits non pénalisant pour le réseau, n’ont pas été influencées par le clapet.
  • 6 pluies moyennes[2] (période de retour bimensuelle et mensuelle principalement), ayant générés des débits plus importants ont été régulées par le clapet. Pour ces événements, le débit de pointe a été réduit de 40% à 66%.
  • 2 pluies plus fortes[3] (dont une de période de retour 2 ans) n’ont pu être régulées par le clapet. Elles ont provoqué l’effacement du clapet et le débit de pointe a donc été transmis sans réduction entre l’amont et l’aval.

Après analyse et caractérisation de chaque pluie, il est ainsi démontré que la zone d’influence du clapet mis en œuvre à Ecully correspond principalement aux pluies bimensuelles (qui ont lieu statistiquement 2 fois par mois) à mensuelles, générant des débits compris entre 30 l/s et 200l/s.

 

Conclusion

  • Le clapet n’engendre aucun surplus d’entretien, 

  • Il ne perturbe ni l’écoulement de temps sec, ni celui des petites pluies,

  • Il est particulièrement efficace pour la régulation des pluies de retour bimensuelle et mensuelle,

  • Il réduit le débit de pointe de 10% à 60% pour ces pluies,

  • Il s’efface conformément aux paramètres de dimensionnement en cas de forte pluie, dépassant la capacité de stockage du réseau,

  • Et enfin son influence même sur une petite canalisation permet de gérer les écoulements de temps de pluie dans les réseaux, dans la perspective de se conformer à l’arrêté du 21/07/15


 

 

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