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Analyse de la réponse hydrologique lors de pluies intenses : cas d'application du bassin de drainage du collecteur de la Savane (Ville de Québec).

Zaiem, Jihène (2012). Analyse de la réponse hydrologique lors de pluies intenses : cas d'application du bassin de drainage du collecteur de la Savane (Ville de Québec). Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 140 p.

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Résumé

En milieu urbain, lors d'évènements pluvieux intenses, la surcharge des réseaux de drainage souterrains peut provoquer des inondations en surface. Lors de tels événements, les interactions entre l'écoulement de surface et l'écoulement en conduites deviennent parfois importantes. C'est dans ce contexte que nous nous sommes intéressés à comprendre le comportement des modèles d'hydrologie/hydraulique urbaine lors d'évènements pluvieux intenses. Ce mémoire présente, en premier lieu, une revue de littérature expliquant comment les modèles actuels représentent les cas de surcharge et d'inondation ainsi que les interactions entre les écoulements en conduites et en surface. Cette étude s'est ensuite intéressée à l'analyse de la capacité du modèle SWMM5, largement utilisé en hydrologie/hydraulique urbaine, à reproduire le comportement du réseau de drainage du collecteur de la Savane (dans la Ville de Québec) lors de pluies intenses. Cette analyse a montré que le modèle SWMM5, malgré qu'il n'ait pas été calé avec des pluies intenses, a donné de bons résultats en matière de reproduction des élévations d'eau atteintes en surface lors des inondations, sauf pour un évènement plus long ayant probablement conduit à la saturation des sols du bassin de drainage. Cependant, le modèle a montré certaines limites au niveau de la représentation des étendues des zones inondées, puisqu'il a souvent surestimé l'étendue des inondations pour les cas de pluies analysées. Pour bien comprendre ce qui s'est réellement passé au moment d'un évènement pluvieux particulier dans une zone urbaine, on doit certes disposer d'un modèle adéquat, mais aussi de données de pluie représentatives. C'est pourquoi cette étude s'est intéressée, par la suite, à analyser la donnée de pluie sous plusieurs angles, afin de comprendre comment la pluie agit sur la réponse des réseaux de drainage. On a tout d'abord examiné la relation entre les pluies mesurées el) différents pluviomètres en analysant la corrélation spatiale des maximums de pluie à l'échelle des évènements pour le réseau de pluviomètres de la Ville de Québec. Cette analyse a montré que les maxima de pluie mesurés pour diverses durées au cours d'un même évènement sont souvent peu corrélés à ceux mesurés quelques kilomètres plus loin. Par conséquent, il faut demeurer prudent lorsqu'on utilise des données de pluie provenant d'une station de mesure éloignée d'un bassin de drainage donné si l'on souhaite comprendre ce qui s'est réellement passé sur ce bassin lors d'un évènement particulier. Par la suite, l'impact de la donnée de pluie sur la réponse d'un réseau de drainage a été évalué en utilisant comme données d'entrée au modèle SWMM5, pour le secteur du collecteur de la Savane (Ville de Québec), les mesures de deux pluviomètres situés de part et d'autre de ce secteur et séparés d'une distance de 3,3 km. La pluie a ainsi été analysée en tant que « séries d'événements de pluie » pour considérer à la fois l'effet de la hauteur totale de pluie enregistrée et de la forme de l'hyétogramme sur la réponse du réseau. Cette analyse a d'abord été effectuée avec tous les évènements pluvieux enregistrés lors des étés 2004 à 2010 puis, par la suite, avec les dix pluies les plus intenses sur une durée équivalente au temps de concentration du réseau à l'étude (30 minutes). Cette analyse a montré que, même à petite échelle, la structure spatiale de la pluie induit des disparités au niveau de la réponse hydrologique et hydraulique du réseau. Ces disparités ont été évaluées par certains critères de surcharge et d'inondations, tels que le nombre de noeuds surchargés et inondés, la durée de surcharge et d'inondation, etc. Ces analyses nous ont permis de constater que la réponse du réseau, lors d'un évènement donné, peut parfois être très différente si l'on utilise les données de pluie provenant de deux stations différentes, séparées de 3,3 km seulement. Ces écarts sont d'autant plus prononcés dans le cas des évènements intenses. Cette analyse vient appuyer les conclusions de la partie précédente du mémoire et confirme la nécessité d'avoir un réseau de pluviomètres dense afin de pouvoir représenter et comprendre, au mieux, la réponse d'un réseau de drainage à la suite d'un évènement pluvieux ayant causé des problèmes de refoulement et/ou d'inondations.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Duchesne, Sophie
Mots-clés libres: hydrologie; pluie; bassin de drainage; surcharge; inondation; SWMM5; urbain; hydraulique; collecteur de la Savane; ville; Québec
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 05 déc. 2013 13:45
Dernière modification: 17 mars 2016 15:37
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1747

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