Un réseau très élaboré de plus de 30 bassins
La société B&R Engineering, établie à Sun Lakes dans l'Arizona (États-Unis), s'est appuyée sur PondPack pour concevoir un système de drainage constitué d'un réseau très élaboré de plus de 30 bassins. Le travail d'aménagement de la zone a été réalisé pour le compte de Robson Communities, un constructeur de sites importants (800 hectares au moins) en Arizona et au Texas. Outre PondPack, B&R Engineering a utilisé la suite complète de produits Haestad Methods de Bentley pour le travail de conception hydraulique et hydrologique des aménagements.
Chez B&R, Mark A. Maloney est à la tête du projet PebbleCreek de Robson, un lotissement dont la construction est prévue de longue date à Goodyear, ville d'Arizona située près de Phœnix. Il a utilisé le logiciel PondPack de Haestad Methods pour concevoir les bassins de rétention requis. Auparavant, pour effectuer ce genre de travail, B&R utilisait le logiciel HEC-1 de l'armée, en association avec une autre application pour l'hydrologie. Mais le processus itératif était très fastidieux. Mr. Maloney a retenu PondPack pour ses exceptionnels algorithmes de modélisation de bassins interconnectés. Lorsqu'il a vu PondPack en action pour la première fois, il a déclaré : « C'est exactement ce que nous faisons. Aucun autre logiciel sur le marché n'effectue ce travail de manière aussi transparente. » La convivialité de PondPack, ses fonctionnalités de personnalisation et ses fonctions hydrauliques de pointe ont achevé de convaincre la direction de B&R.
Description du projet PebbleCreek
La construction doit se dérouler en trois phases (voir photographie aérienne) sur une durée de 12 à 15 ans. L'aménagement comprend 6200 maisons et un parcours de golf de 54 trous.
Des cunettes de chaussées collectent les eaux de ruissellement de surface des lotissements, qui sont ensuite captées par des bouches d'égout ou des avaloirs avant d'être dirigées vers le parcours de golf via des canaux améliorés. Des bassins de rétention à sec et les lacs du golf (alimentés) sont reliés par un système de collecteurs d'eaux pluviales qui sert à acheminer et à retenir le ruissellement. Les effets de remous et les flux inversés ont fait l'objet d'une attention toute particulière lors de la conception. « Nous nous sommes rendus compte que PondPack modélise fort bien ce type de situation », a précisé Maloney.
Pour maintenir la qualité de l'eau (c'est-à-dire pour minimiser la stagnation), une station de pompage maintient un flux de recirculation entre le bassin de rétention le plus en aval et le lac le plus en amont, lequel reçoit également de l'eau pure. Pour pallier le manque d'eau, des eaux usées retraitées sont également injectées dans le système, en différents points.
Critères de conception
La ville de Goodyear exige que l'aménagement puisse supporter des événements pluvieux de 6 heures et d'une périodicité de 100 ans. Les rues secondaires doivent acheminer l'eau des événements pluvieux d'une fréquence de 5 ans sans excéder la hauteur du caniveau ; et les eaux des événements d'une fréquence de 50 ans doivent être convoyées dans l'emprise. Les réseaux principaux et secondaires doivent gérer les eaux des événements pluvieux de périodes 10 ans et 100 ans, respectivement, sans saturer le caniveau. Autre critère important, PondPack devait fournir des résultats correspondant à ceux de HEC-1 publiés en 1997 dans l'étude originale du système de collecte. La comparaison des deux études a fait apparaître des « résultats étonnamment similaires », s'est réjoui Maloney.
Méthode de modélisation
Les hydrogrammes de ruissellement ont été générés avec la méthode SCS. Le projet comprend trois types de zones de drainage : zone résidentielle (CN = 89), parcours de golf (CN = 67) et routes/emprise (CN = 94). Individuellement, les zones de drainage sont relativement petites, avec un temps de concentration minimum de 10 minutes.
Tous les bassins situés dans la partie plane utilisent l'option ICPM de PondPack (modélisation hydraulique des bassins interconnectés) pour prendre en compte les effets de remous et les flux inversés. Les ouvrages de sortie des bassins de rétention à sec sont modélisés avec des trop-pleins et des ouvrages siphoïdes ; et les lacs utilisent des tuyaux verticaux de trop-plein. Des ouvrages de trop-plein d'urgence sont placés en des points stratégiques, ainsi qu'au niveau du bassin de rétention le plus en aval.
À des débits de pointe –valeurs de référence pour la conception–, le flux de sortie des bassins est en général limité par les collecteurs d'eaux pluviales connectés et non par les ouvrages de sortie initiaux. Il est donc primordial que ces collecteurs soient intégrés au système interconnecté. Pour ce faire, il convient de modéliser les canalisations comme des ouvrages de sortie de type ponceau. Les regards, situés là où le flux des eaux de pluie change de direction ou de pente, sont modélisés comme des bassins à l'aide de la méthode Altitude-Surface. Ils n'assurent aucun stockage. PondPack calcule le HGL en ces points stratégiques pour déterminer si une inondation se produit. Les bassins servant également à modéliser le captage des eaux dans les points bas des rues (situation dite de « divergence »), aucun flux de dérivation ni aucun stockage n'est prévu. Le niveau maximal du bassin correspond à celui du trottoir, soit 15 cm environ, et l'ouvrage de sortie est la bouche d'égout.
La filtration dans les bassins de rétention à sec est déterminée par la méthode de calcul de la vitesse d'infiltration moyenne de PondPack, qui applique un taux moyen à la surface de l'eau à chaque intervalle. La modélisation de la filtration dans le lac est un peu plus délicate, car ce dernier est en dessous de la surface normale de l'eau. La filtration n'a lieu que sur les pentes latérales au-delà de cette altitude. Pour modéliser cette situation, un grand bassin artificiel acceptant le flux d'infiltration est créé dans le modèle. Le taux d'infiltration est déterminé par l'installation d'un ouvrage de sortie au niveau du lac, avec une courbe caractéristique personnalisée correspondant au flux d'infiltration.
Mr. Maloney maîtrise parfaitement PondPack. Il l'exploite au maximum de ses capacités et en repousse les limites en développant des approches créatives pour gérer des situations inhabituelles. Il a même modifié l'infrastructure .NET de PondPack pour créer des rapports personnalisés avec Visual Basic.