La méthode de l’hydrogramme urbain de Santa Barbara est décrite dans ce document du ministère de l’écologie de l’État de Washington (section 2.3.3), avec les attributs d’entrée expliqués ci-dessous.
Numéro de courbe pour les surfaces perméables : coefficient de de ruissellement pour la fraction perméable du bassin versant, comme décrit dans le document National Engineering Handbook - Section 4 (NEH-4) Chapter 9. Les valeurs types varient entre 20 (pour les zones présentant de très bonnes capacités d’infiltration et d’interception) et 98 (pour les zones imperméables). La valeur CN (Curve Number, numéro de courbe) est adimensionnelle et dépend du groupe hydrologique du sol, de l’occupation du sol, du traitement, des conditions hydrologiques et des conditions d’humidité initiales. La plage autorisée du CN va de 0 à 100, avec des valeurs types comprises entre 60 et 90, et 98 pour les surfaces imperméables.
Lorsque la case Utiliser les calques d’occupation des sols/types de sols est cochée, le numéro de courbe pour les surfaces perméables est calculé à partir des moyennes pondérées des utilisations des sols et des types de sols.
Numéros de courbe pour les surfaces perméables et imperméables
Le numéro de courbe (CN) perméable représente la fraction du bassin qui n’est pas imperméable (surface provenant de la valeur de pourcentage d’imperméabilité). La fraction imperméable du bassin versant se voit attribuer un CN par défaut de 98.
Le calculateur de numéro de courbe peut être utilisé lorsque la case Utiliser les calques d’occupation des sols/types de sols est désactivée. Le calculateur est accessible à l’aide du bouton situé à droite du champ. Celui-ci vous permet de sélectionner rapidement et facilement le numéro de courbe approprié.
Temps de concentration : le temps de concentration (Tc) tel que décrit dans le document NEH-4, chapitre 15 (exprimé en min) est défini de deux manières : le temps nécessaire pour permettre à l’eau de ruisseler du point le plus reculé du bassin jusqu’à l’exutoire, et le temps écoulé entre la fin des pluies excédentaires et l’atteinte du point de décroissance sur la courbe de l’hydrogramme unitaire. Le Tc peut être simulé à partir de plusieurs équations, notamment celle de l’onde cinématique. Pour des pluies excédentaires constantes, l’équation peut être la suivante :
Tc=C(n^0,6 L^0,6/i^0,4 S^0,3)
où L est la distance entre l’extrémité avale et l’extrémité amont du plan (généralement la prise d’eau), n est le coefficient de résistance de Manning, i est le débit des pluies excédentaires, S est la pente sans dimension de la surface, et C est une constante qui dépend des unités des autres variables. Pour les tc en minutes, i en pouces/heure et L en pieds, C est égal à 0,938. Pour les tc en minutes, i en minutes/heure et L en mètres, C est égal à 6,99.
Une autre équation utilise le temps de décalage :
Tc = L/0,6 où L= l^0,8(S+1)^0,7/1900Y^0,5
Tc = temps de concentration en heures
L = temps de décalage en heures
I = longueur hydraulique du bassin en pieds
Y = pente moyenne en pourcentage
S = rétention potentielle maximale en pouces
CN = numéro de courbe pondéré
Pour plus de simplicité, vous pouvez utiliser le calculateur du temps de concentration à droite du champ. Celui-ci se base sur un ensemble de méthodes courantes pour déterminer le temps de concentration.
Pourcentage de surface imperméabilisée : portion de surface imperméable de la zone des débits entrants. Lorsque la case Utiliser les calques d’occupation des sols/types de sols est cochée, le pourcentage imperméable est calculé à partir des moyennes pondérées des utilisations des sols.
Curve Number agrégé : numéro de courbe pondéré utilisé par la simulation. Il est calculé comme suit :
CN = (PIMP / 100 * 98) + ((1 – (PIMP / 100)) * PACN)
où :
PIMP = pourcentage de surface imperméabilisée
PACN = numéro de courbe de surface imperméabilisée
Fluage urbain : cette option met à l’échelle la surface imperméable à l’aide de la valeur spécifiée. Elle peut être utilisée pour prendre en compte l’augmentation des zones urbaines, ou d’autres facteurs. Elle est uniquement activée (et utilisée) lorsque le fluage des critères d’analyse est défini sur « Utiliser les valeurs de bassin versant ».
Analyse
La méthode Hydrogramme urbain de Santa Barbara (SBUH), à l’instar de la méthode SCS, est basée sur l’approche du numéro de courbe (CN) et utilise également des équations SCS pour calculer l’absorption du sol et la pluie excédentaire. Les profondeurs de ruissellement incrémentielles sont converties en hydrogrammes instantanés qui sont ensuite acheminés par un réservoir imaginaire avec un délai égal au temps de concentration du bassin.
La méthode SBUH a été développée par le Santa Barbara County Flood Control and Water Conservation District, en Californie. Elle calcule directement un hydrogramme de ruissellement sans passer par un processus intermédiaire (hydrogramme unitaire) comme le fait la méthode SCS UH.
La méthode SBUH utilise synthétise l’hydrogramme de ruissellement en deux étapes, à savoir le calcul de l’hydrogramme instantané, puis le calcul de l’hydrogramme de ruissellement.
Étape 1 : calcul de l’hydrogramme instantané.
L’hydrogramme instantané, I(t), en cfs, à chaque étape, dt, est calculé comme suit :
I(t) = 60,5 R(t) A/dt
où :
R(t) = la profondeur totale du ruissellement (imperméable et perméable) à l’incrément de temps dt, en pouces (également connue comme la pluie excédentaire)
A = l’aire en acres
dt = l’intervalle de temps en minutes*
*Un intervalle de temps maximum de 10 minutes doit être utilisé pour toutes les pluies de projet d’une durée de 24 heures. Un intervalle de temps maximal de 60 minutes doit être utilisé pour une pluie de projet de 7 jours pour une période de retour 100 ans.
Étape 2 : calcul de l’hydrogramme de ruissellement Q(t) en acheminant l’hydrogramme instantané I(t) par un réservoir imaginaire avec un délai égal au temps de concentration, Tc, du bassin de drainage. L’équation suivante simule le ruissellement acheminé, Q(t) :
Q(t +1) = Q(t) + w[I(t) +I(t +1) – 2Q(t)]
où :
w = dt/(2T + dt)
dt = l’intervalle de temps en minutes*