La méthode de ruissellement SCS du NRCS met en œuvre la procédure standard de ruissellement par numéro de courbe SCS (maintenant NRCS), telle que décrite dans le TR-20 et le TR-55 du NRCS de l’USDA, en plus des directives fondamentales du SCS National Engineering Handbook (NEH-4). Cette approche permet d’estimer le ruissellement direct en surface à partir d’une pluie de projet, à l’aide du concept de numéro de courbe (CN)
Numéro de courbe pour les surfaces perméables : numéro de courbe du ruissellement pour la fraction perméable du bassin versant, comme décrit dans le document NEH-4, chapitre 9 et comme référencé dans le TR-55. 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.
Numéro 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 = distance entre l’extrémité supérieure du plan et le point d’intérêt (généralement le point d’entrée)
n = coefficient de résistance de Manning
i = taux de précipitations excédentaires
S = pente sans cote de la surface
C = 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 mm/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
où :
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.
Type de forme : sélectionnez un type de forme dans la liste déroulante.
Le facteur de forme, également appelé facteur de débit de pointe, est défini dans le Soil Conservation Service National Engineering Handbook (NEH-4) de l’USDA, section 4, chapitre 16, comme un paramètre de l’hydrogramme unitaire sans cote SCS.
Dans la formulation normalisée du NRCS, le débit de pointe de l’hydrogramme unitaire est calculé comme suit :
où :
Qp= débit maximal, en cfs
PRF = facteur de débit de pointe (facteur de forme)
A = zone de drainage, en mi^2
Tp= délai de pic, en heures
La valeur standard du NRCS est 484, ce qui définit l’hydrogramme unitaire sans cote SCS conventionnel adopté dans le TR-20 et le TR-55, et constitue la valeur par défaut pour les applications typiques des bassins versants.
Bien que le NEH-4 reconnaisse que d’autres facteurs de débit maximal peuvent être appropriés pour des conditions de bassin hydrographique atypiques, le TR-20 et le TR-55 supposent un facteur de débit maximal de 484, à moins qu’une justification technique ne soit fournie. La valeur de 484 a été dérivée de l’analyse de nombreux bassins versants dans diverses régions géographiques et est considérée comme appropriée pour la plupart des applications dans le cadre hydrologique des TR-20 et TR-55.
Des études publiées indiquent que des valeurs plus faibles peuvent être associées à des bassins versants très plats et marécageux, et des valeurs plus élevées à un terrain escarpé ou très réactif. En fait, le facteur de forme de l’hydrogramme allonge la base temporelle de l’hydrogramme unitaire et abaisse le pic. Si vous utilisez des données de pluviométrie réelle, ce paramètre peut être utilisé pour l’étalonnage. Par exemple, la base temporelle de la branche descendante de l’hydrogramme sera doublée lors de l’utilisation d’un facteur de forme de 300 au lieu de 484.
Vous pouvez choisir une forme curviligne ou triangulaire en cliquant sur le bouton approprié. Les deux formes sont prises en charge pour l’ensemble de la plage des facteurs de forme d’hydrogramme.
Abstraction initiale : l’abstraction initiale, Ia, inclut l’interception, l’infiltration et le stockage en surface qui se produisent avant le début du ruissellement. La rétention maximale potentielle après le début du ruissellement (S) est dérivée du numéro de courbe et est utilisée dans l’équation de ruissellement standard SCS.
L’abstraction initiale de précipitations peut être représentée sous la forme d’une valeur absolue, ce qui signifie que la hauteur totale précipitée est inférieure (en mm ou en pouces), ou sous la forme d’une fraction de la quantité de précipitation (entre 0 et 1). Bien qu’elle se soit avérée très variable pour de nombreux petits bassins versants agricoles, le TR-55 suggère de calculer la valeur de Ia à l’aide de l’équation empirique suivante :
Ia = 0.2 × S
où :
S = (1000 / CN) - 10
S est la rétention maximale potentielle
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.
Numéro de courbe composite : 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
Extension urbaine : 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 ».