InfoDrainage s’appuie sur une version personnalisée du dernier moteur SWMM5 (version 5.2.2) qui utilise le routage hydraulique Onde dynamique. Pour l’analyse de techniques alternatives, le moteur utilise une implémentation personnalisée (LID – développement à faible impact) en s’appuyant sur les méthodes LID de SWMM5 pour les bassins versants.
Moteur SWMM
L’analyse hydraulique effectuée dans InfoDrainage s’appuie sur un moteur reconnu dans le monde entier. Le moteur de calcul Open Source SWMM (Stormwater Management Model) est développé depuis les années 1970, principalement aux États-Unis, avec la contribution de diverses institutions au fil des ans. La gestion de SWMM est assurée par l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis. Le moteur est reconnu dans le monde entier pour la simulation des quantités d’eau et de la qualité de l’eau. Il a souvent été examiné et a été soumis à de nombreux tests au fil du temps.
Dans sa forme standard, le moteur SWMM 5.2 permet d’effectuer la simulation 1D complète de l’infrastructure « grise », c’est-à-dire des connexions (canalisations/canaux) et des raccordements, mais il ne représente l’infrastructure « verte » (c’est-à-dire les systèmes SuSD, LID, WSUD, etc.) qu’en tant qu’éléments hydrologiques qui ont un impact sur l’hydrogramme d’apport du bassin versant. En réalité, ces systèmes ont souvent un impact important sur l’acheminement des écoulements pendant l’analyse, en particulier lorsqu’ils sont placés au milieu plutôt qu’à l’emplacement de la source d’apport.
Pour améliorer ce processus, nous avons nous-mêmes développé notre propre analyse de technique alternative à la pointe du secteur, basée sur l’approche LID des bassins versants de SWMM5. L’ingénieur peut ainsi positionner le système à l’emplacement approprié et observer son impact pendant l’analyse. Il peut s’agir, par exemple, du temps de transit dans le système, des variations de profondeurs et de volumes dans le temps, ainsi que des capacités d’infiltration et d’élimination des polluants.
Le logiciel exploite ensuite ces données en s’appuyant sur les méthodologies standard de ruissellement et de pluviométrie pour évaluer rapidement un système pour une série d’événements pluvieux et de méthodologies.
Ainsi, les utilisateurs d’InfoDrainage bénéficient non seulement du moteur SWMM, développé depuis plusieurs décennies, mais aussi de l’expertise approfondie des équipes d’Innovyze en matière de simulations hydrauliques.
InfoDrainage présente cette combinaison puissante dans une interface graphique conviviale qui permet de créer et d’analyser une conception sans quitter le logiciel.
SWMM5 est développé par l’Agence de protection de l’environnement (EPA) des États-Unis en tant que moteur autonome avec sa propre interface utilisateur graphique. Pour plus d’informations, consultez le site Web de l’EPA à l’adresse https://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm.
Le moteur SWMM5 lui-même est décrit en détail dans les manuels de l’EPA. Voici les liens vers les manuels de référence Volume II — Hydraulics et Volume III — Water Quality (y compris les aspects de développement à faible impact).
Présentation de la méthode d’analyse
Les écoulements sont acheminés dans le système entre les apports, en tête du système, et les emplacements d’exutoire. Il est à noter que le logiciel n’impose pas de disposition dendritique au système, ce qui permet de spécifier plusieurs points de sortie et donc de modéliser des boucles.
Le moteur met à jour la longueur du pas de temps de calcul à chaque pas de temps en fonction des conditions hydrauliques (pas de temps adaptatif, par exemple). Cela permet de s’assurer que la longueur du pas de temps est optimale pour équilibrer la précision des résultats et le temps d’exécution de la simulation.
Génération des apports
L’hydrogramme d’apport peut être défini par l’utilisateur comme un hydrogramme ou calculé à l’aide de la méthode de ruissellement sélectionnée lors de l’utilisation d’un bassin versant. Chaque méthode de ruissellement est décrite en détail sous les en-têtes correspondants. Remarque : les charges de pollution sont générées en fonction des taux de ruissellement.
L’hydrogramme est ensuite acheminé vers le point d’entrée d’un raccordement simple, d’un regard ou d’une technique alternative. Le point d’entrée peut limiter l’écoulement selon diverses méthodes. Pour obtenir les descriptions de ces méthodes, cliquez sur les liens vers les types de points d’entrée sur la page Points d’entrée. Plusieurs points d’entrée peuvent être traités séparément, puis additionnés pour créer l’apport total dans le raccordement, le regard ou la technique alternative. Remarque : il est possible de spécifier une dérivation pour prendre en charge le débit excédentaire qui ne peut pas pénétrer dans les points d’entrée.
Acheminement des écoulements
Les flux qui pénètrent par les points d’entrée remplissent alors le regard, le raccordement simple ou la technique alternative auxquels ils sont joints. La façon dont le volume est ensuite acheminé dépend du type :
Regards : le volume est ajouté à celui qui se trouve déjà dans le regard, puis acheminé via les points de sortie en fonction de la différence de charge et de la capacité de sortie. Pour un regard non scellé, toute eau qui dépasse la capacité de stockage du regard inondera une surface de plan de 1 000 m². Elle pourra à nouveau entrer dans le regard lorsque l’altitude du système baissera. 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.
Raccordements simples : le volume entrant dans le raccordement simple est contenu dans une surface de plan de 1 m² simple, 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 globale est signalée pour indiquer clairement la méthode qui a été utilisée pour calculer les débits de sortie.
Techniques alternatives : une analyse plus complexe est effectuée. Le temps nécessaire pour pénétrer dans le système (temps de transit) après avoir traversé les points d’entrée se reflète dans la différence entre le débit d’arrivée total et l’apport total. Une fois dans le système, l’eau passe par une ou plusieurs couches, chacune permettant l’infiltration et les connexions des points de sortie.
Remarques : le point d’entrée peut être utilisé pour déterminer la destination de l’écoulement dans un système à plusieurs couches, tel qu’une noue ou un bassin d’infiltration. De même, le type d’apport peut être utilisé pour spécifier qu’un apport se produit latéralement, c’est-à-dire dans la longueur, plutôt que d’entrer à l’extrémité située en amont (apport localisé).
Pour en savoir plus sur l’analyse des raccordements et des connexions et sur l’analyse des techniques alternatives, cliquez sur les liens ci-dessous.
Connexions
La capacité d’une connexion hydraulique est prise en compte lors de l’acheminement des écoulements dans cette connexion. Lorsqu’une connexion n’a pas de capacité, les écoulements sont retenus derrière elle, dans le raccordement ou la technique alternative.
Les connexions conceptuelles n’ont pas de capacité. Elles permettent simplement de déplacer de l’eau d’une extrémité à une autre, avec un délai de routage correspondant à la valeur du temps de rétention. Elles sont donc destinées uniquement aux calculs de dimensionnement simples et vous devez les remplacer avant de passer à la simulation hydraulique finale afin de tester le débordement.
Débit inverse
Un débit inverse peut se produire dans les canalisations/canaux et regards/raccordements simples standard. Ce calcul est effectué à chaque pas de temps en fonction des altitudes dans le système. Par exemple, si le niveau de l’eau est plus élevé en aval, l’eau peut retourner en arrière, ce qui permet d’obtenir un niveau d’eau plat.
Un débit inverse peut également se produire à l’entrée et à la sortie d’une technique alternative, le temps de transit étant pris en compte dans les deux directions (le cas échéant).
Toutefois, il n’est pas possible d’obtenir un débit inverse via une restriction de points d’entrée (c’est-à-dire un point d’entrée autre que Sans restriction) ou une connexion conceptuelle (Transfert instantané ou Temps de rétention), car elles ne disposent pas des paramètres physiques permettant d’obtenir ce résultat.
Niveaux de mise en charge
Chaque emplacement d’exutoire permet la spécification d’un niveau de mise en charge constant ou variable dans le temps. Par défaut, le logiciel considère une limite de type Écoulement libre. Pour plus d’informations, reportez-vous à la section Table des exutoires.
Remarques :
La liste de fonctionnalités supplémentaires ci-dessous montre que le moteur personnalisé d’InfoDrainage va au-delà de la norme SWMM5 :
- Un certain nombre d’extensions des méthodes LID utilisées pour représenter les techniques alternatives. Reportez-vous à la section Analyse des techniques alternatives.
- Liens à retardement, utilisés pour les connexions Débit retardé et pour le temps de transit dans les techniques alternatives.
- Plusieurs améliorations et corrections de bogues ont été apportées pour le calcul des concentrations en polluant, des volumes et profondeurs de couche LID, du bilan de masse et des statistiques de pas de temps.