Les types de raccordements suivants sont disponibles dans InfoDrainage. Chaque type est traité différemment lors de l’analyse.
Un regard est représenté par un nœud de stockage dans le moteur SWMM. Ses dimensions sont définies par l’utilisateur.
Tout volume qui traverse le ou les points d’entrée est ajouté aux volumes déjà présents dans le regard. Cela génère une nouvelle profondeur dans le nœud. Dans un regard non scellé, tout excès d’eau peut déborder dans une surface de plan de 1 000 m². Pour un regard scellé, tout excès d’eau contribue à l’augmentation de la charge hydraulique dans le regard (sans inondation), de la même manière que pour un raccordement simple.
Remarque : toute eau qui sort du regard peut y pénétrer à nouveau ultérieurement, une fois que le niveau de l’eau a diminué.
La profondeur dans le nœud est ensuite utilisée pour déterminer le débit à travers chacun des points de sortie spécifiés.
Remarque : lorsqu’un regard tient lieu d’exutoire sans point de sortie spécifié, l’analyse ignore les dimensions du nœud, car il est considéré comme un écoulement à surface libre (sauf dans les cas de mise en charge).
Un raccordement simple est représenté par un nœud de raccordement dans le moteur SWMM.
Aucune dimension ne peut être définie pour ce type de nœud. Le niveau du radier est dérivé des connexions entrantes ou sortantes de ce nœud. La profondeur maximale est considérée comme étant le sommet de la connexion la plus élevée. Un raccordement simple peut être pressurisé.
Le volume entrant dans le raccordement simple est contenu dans une surface de plan de 1 m², qui est utilisée pour générer les profondeurs et, par conséquent, l’écoulement à travers les points de sortie. Aucune inondation ne peut se produire à ces emplacements en raison de leur nature, mais une profondeur est signalée pour indiquer le mode de calcul des débits de sortie.
Notez que l’écoulement peut entrer dans un raccordement soit en tant qu’écoulement sortant d’une connexion entrante (débit positif), soit en tant qu’un écoulement sortant d’une connexion sortante, dans le cas d’un débit inverse (débit négatif). Le débit inverse est provoqué par une charge hydraulique supérieure dans un raccordement situé en aval dans le réseau.
Coefficient associé aux pertes d’énergie à l’entrée de chaque connexion sortante d’un raccordement. Il s’ajoute à la perte d’entrée à chaque connexion sortante avant l’analyse.
Cette valeur est définie par l’équation suivante :
Perte au niveau des coudes = K (v2/2g)
où :
K correspond au coefficient de perte au niveau des coudes, qui dépend de l’angle de déflexion du coude. Voici les valeurs indicatives pour K (perte au niveau des coudes) :
| Angle de déflexion (en degrés) | K |
|---|---|
| 5 | 0.06 |
| 10 | 0.13 |
| 15 | 0,19 |
| 20 | 0,25 |
| 25 | 0,30 |
| 30 | 0,35 |
| 40 | 0,43 |
| 50 | 0,50 |
| 60 | 0.56 |
| 70 | 0,61 |
| 80 | 0,66 |
| 90 | 0,70 |
L’angle de déflexion α correspond au changement de direction de l’écoulement au niveau du coude, exprimé en degrés, entre les alignements entrants et sortants de la canalisation. Il se mesure comme suit :
Les connexions déplacent l’eau entre les raccordements (voir ci-dessus) ou les techniques alternatives.
Les types de connexions suivants sont disponibles dans InfoDrainage. Chaque type est traité différemment lors de l’analyse.
Il s’agit des connexions qui possèdent des propriétés physiques (canalisations, ponceaux rectangulaires, canaux et types de coupes personnalisées).
Le calcul du débit dans les connexions physiques repose sur les niveaux d’eau à chaque extrémité et sur les propriétés physiques (section en travers, friction, pente).
InfoDrainage s’appuie sur la formulation « Onde dynamique » de SWMM5, plutôt que sur la formulation « Onde cinématique », qui est moins sophistiquée.
Les moteurs résolvent les équations d’eau peu profonde unidimensionnelles (1D) (écoulement instable et graduellement variable), également appelées équations de Saint-Venant, pour calculer le débit dans chaque connexion physique.
Le moteur peut donc représenter différents régimes d’écoulement (écoulements rapides/lents, c’est-à-dire torrentiels/fluviaux), un effet de retenue d’eau, une inversion de débit, un écoulement sur une pente indésirable, un stockage à l’intérieur d’un connexion ou encore un écoulement sous pression. Le moteur peut également représenter des réseaux contenant plusieurs ramifications ou des boucles, ainsi que des bifurcations.
Les équations de Saint-Venant sont deux équations non linéaires utilisées conjointement pour exprimer la conservation de la masse et du moment. Elles représentent les processus suivants :
La friction peut être calculée à l’aide de l’équation de Manning ou de Colebrook-White.
Coefficient de perte associé aux pertes d’énergie à l’entrée de la connexion. Ce coefficient est généralement corrélé à la perte de charge qui se produit lorsqu’un liquide s’écoule d’un grand réservoir vers une canalisation. La perte d’entrée peut également être représentée en termes de charge dynamique à l’aide de l’équation suivante :
Perte d’entrée = K (v2 / 2g)
où K est le coefficient de résistance ou de perte de charge qui dépend de la forme de l’entrée. Pour la perte d’entrée, la valeur de K est comprise entre 0,04 et 1.
Toutes les connexions physiques autres que les dérivations ajoutent la perte au niveau des coudes du raccordement en amont à leur perte d’entrée avant analyse.
Coefficient de perte associé aux pertes d’énergie à la sortie de la connexion. Ce coefficient est généralement corrélé avec l’écoulement d’un liquide d’une canalisation vers un grand réservoir. Lorsque le liquide pénètre dans le réservoir, sa vitesse décroît et devient presque nulle. De même façon que pour la perte d’entrée, la perte de sortie peut être calculée comme suit :
Perte de sortie = K (v2 / 2g)
En règle générale, K = 1 est utilisé pour tous les types de connexion d’une canalisation vers un réservoir. La perte de sortie est généralement une fraction de la perte d’entrée.
Les considérations relatives aux coefficients de perte d’entrée et de sortie peuvent être spécifiées dans la boîte de dialogue Connexion.
Il s’agit de connexions non physiques qui permettent de connecter des objets sans avoir à spécifier les propriétés physiques de la connexion.
Avec le type Débit retardé, l’acheminement via la connexion correspond à une simple translation (sans atténuation). Le calcul du temps de transit via la connexion, c’est-à-dire du temps nécessaire à l’eau pour s’écouler dans la connexion, repose sur la longueur de connexion et la vitesse d’écoulement estimées par l’utilisateur. L’hydrogramme de sortie est identique à l’hydrogramme d’entrée avec un délai égal au temps de transit. Si le niveau de l’eau dans la structure en aval est supérieur au niveau de l’eau dans la structure en amont, il n’y a pas d’écoulement via la connexion Débit retardé.
Les connexions Débit retardé ne font pas partie de SWMM5 et ont été développées spécifiquement pour être utilisées dans InfoDrainage.
Dans le cas d’une connexion Transfert instantané, l’hydrogramme de sortie est égal à l’hydrogramme d’entrée, sans aucun délai. Autrement dit, l’écoulement est transféré instantanément de l’extrémité en amont à l’extrémité en aval. Si le niveau de l’eau dans la structure en aval est supérieur au niveau de l’eau dans la structure en amont, il n’y a pas d’écoulement via la connexion Transfert instantané.
Les points de sortie sont traités comme un type particulier de connexion dans le moteur. Les équations d’eau peu profonde 1D ne s’appliquent pas aux points de sortie, mais le moteur les traitent en même temps que les connexions physiques, en s’appuyant sur la différence de charge entre le côté amont et le côté aval du point de sortie.
Notez que si vous sélectionnez le point de sortie Écoulement libre dans un raccordement ou une technique alternative, aucun point de sortie réel n’est utilisé dans l’analyse. Autrement dit, la connexion sortante est directement connectée au raccordement ou à la technique alternative.
Si le point de sortie est suivi d’une connexion, un nœud de raccordement est présent, bien que non visible dans InfoDrainage, pour connecter l’extrémité du point de sortie au début de la connexion. Le niveau de l’eau dans ce nœud est utilisé pour calculer le débit dans la connexion. En effet, ce niveau est étroitement lié au niveau de l’eau dans le raccordement ou la technique alternative.
Tout type de sortie autre qu’un écoulement libre entraînera une perte de charge locale. C’est particulièrement vrai pour un orifice de diamètre et de niveau de radier identiques à ceux de la canalisation suivante, ou un déversoir de largeur et de niveau de radier identiques à ceux du canal suivant. La perte de charge associée à l’orifice ou au déversoir entraîne des débits et des niveaux d’eau différents par rapport à la sortie d’écoulement libre.
Même si l’ouverture physique ou l’orifice ou déversoir est identique à la canalisation ou au canal suivant, il n’est pas conseillé de spécifier une sortie d’écoulement libre, car cela conduit le moteur à prendre en compte uniquement les têtes disponibles à chaque extrémité de la canalisation et à calculer l’écoulement à partir des équations Eau peu profonde, comme s’il existait une canalisation identique avec le même diamètre en amont de la canalisation considérée (et aucune perte de charge locale).
Qu’il s’agisse d’une canalisation provenant d’un regard ou d’une technique alternative, il est plus réaliste de spécifier une sortie avec pertes de charge, car elle capture l’effet de la restriction de l’écoulement.
Le moteur SWMM5 est très sensible à la taille ou à la capacité d’un point de sortie.
Si un point de sortie est spécifié de façon à ce que sa capacité de débit soit très élevée (dimensions de l’orifice ou de la vanne, débit de la pompe), l’écoulement de sortie peut être largement surestimé, ce qui risque de provoquer par la suite des erreurs de continuité du débit si le volume retiré du raccordement ou de la technique alternative est supérieur au volume présent au début du pas de temps.
La principale raison de ce problème est que SWMM5 prend uniquement en compte les connexions physiques pour déterminer la valeur appropriée du pas de temps de calcul. Les points de sortie, en revanche, sont ignorés.
Ce problème sera corrigé dans InfoDrainage dans un futur proche.
Un débit inverse peut se produire dans n’importe quelle connexion physique et en tout point de sortie, mais pas dans une connexion conceptuelle ni en un point d’entrée.
Les raccordements permettent de joindre plusieurs connexions entre elles. En général, ils marquent un changement dans le type de connexion, la pente, le diamètre de canalisation, la direction ou la section en travers d’un d’un canal ouvert. Ils peuvent aussi représenter une structure physique telle qu’une chambre de regard.