11.  OUVRAGES DE PROTECTION CONTRE
LES CRUES ET L'ENVASEMENT

11.0   Introduction

1. Votre ferme piscicole doit être protégée contre quatre causes majeures de perte de production de poisson:

• un approvisionnement en eau trop abondant;
• un ruissellement incontrôlé;
• une eau boueuse;
• une trop grande vitesse d'écoulement de l'eau.

2. Toute eau en excès qui pénètre dans un étang d'élevage déjà rempli - eaux de crue ou de ruissellement, par exemple - doit être immédiatement et automatiquement évacuée. Suivant la quantité d'eau en question, vous pouvez utiliser à cet effet l'ouvrage de vidange de l'étang proprement dit ou encore d'autres ouvrages tels que tuyaux de trop plein, déversoirs mécaniques et déversoirs d'urgence. Des indications complémentaires sur ces différents types d'ouvrages vous seront fournies dans les sections 11.1 à 11.4.

3. En cas de précipitations abondantes, les eaux de ruissellement risquent de constituer un apport excessif, en particulier pour les étangs de barrage ou les étangs construits au pied de vastes terrains en pente dont le couvert végétal est réduit. En pareilles circonstances, les eaux de ruissellement sont aussi souvent très turbides en raison de leur forte charge en fines particules de sol. De plus, si elles traversent des zones cultivées, elles risquent d'accumuler des substances toxiques telles que des pesticides. Pour éviter que ces eaux atteignent votre ferme piscicole, vous devrez l'isoler par un ou plusieurs fossés de protection (voir section 11.5).

4. Dans certaines régions, les eaux disponibles pour la pisciculture sont extrêmement turbides, surtout pendant la saison des pluies, en raison des caractéristiques des sols. Pour clarifier cette eau et améliorer sa qualité, il est possible de construire un étang de filtrage ou un bassin de décantation (voir section 11.6).

11.1   Comment évacuer des étangs l'eau en excès

1. L'évacuation de l'eau en excès d'un étang doit se faire automatiquement et de façon sûre, sinon le niveau d'eau dans l'étang risque de dépasser le niveau maximal prescrit et même d'atteindre le sommet des digues. Des dommages importants peuvent alors en résulter, provoquant dans nombre de cas la destruction de la digue et la perte du poisson.

2. Dans le manuel nº 4 de cette série, L'eau, vous avez appris quelles sont les différentes sources d'approvisionnement en eau et de quels facteurs leur disponibilité dépend. Vous savez ainsi que les précipitations et les caractéristiques physiques du bassin hydrographique (étendue, pentes, sol, végétation) déterminent les quantités d'eau qui atteindront la ferme piscicole par divers cheminements (eau de ruissellement, eau souterraine, eau de source ou de cours d'eau). Or, une partie de cette eau peut être en excès par rapport aux besoins de vos étangs. Si tel est le cas, il vous faudra l'évacuer.

3. La quantité d'eau en excès à évacuer dépend du type d'étang:

• dans le cas des étangs en dérivation, dont le remplissage est contrôlé par le dispositif de prise d'eau, il est rarement nécessaire d'évacuer un excès d'eau si l'étang et le dispositif de prise d'eau sont bien entretenus;
• dans le cas des étangs en déblai et des étangs de barrage avec canal de dérivation, la quantité d'eau en excès est également réduite en règle générale, sauf pour les très grands étangs (de 1 à 2 ha ou davantage) en période de fortes pluies, lorsque les eaux de ruissellement deviennent beaucoup plus importantes et risquent de converger vers l'étang;
• dans le cas des étangs de barrage sans canal de dérivation, l'évacuation de l'eau en excès peut être plus ou moins importante, avoir un caractère permanent ou saisonnier, en fonction du régime d'écoulement naturel du cours d'eau qui alimente l'étang; elle peut devenir élevée en période de crue.

4. L'étude de la présente section vous conduira peut-être à considérer que le coût de ces dispositifs de trop-plein et de ces ouvrages de protection est suffisamment élevé pour justifier l'une ou l'autre des deux options suivantes:

• la construction d'un canal de dérivation (voir section 8.6); ou
• le choix d'un autre site.

5. Il existe différents moyens pour évacuer l'eau en excès des étangs d'élevage:

a) Si votre étang est équipé d'un ouvrage de vidange à écoulement libre, tel qu'une digue percée ou un moine, et si la quantité d'eau en excès à évacuer reste toujours suffisamment petite, la construction de toute autre sorte d'ouvrage est inutile. Pour déterminer le débit d'évacuation qu'autorisent en principe certains ouvrages types, consultez les sources d'information suivantes:

• pour les digues percées, le graphique 6 et les tableaux 32 et 33 (chapitre 7);
• pour les canalisations de moines, les tableaux 12,13 et 14 (voir section 3.8).

Si cela est possible, la construction d'un dispositif de vidange surdimensionné est souvent moins coûteuse que celle d'un ouvrage supplémentaire.

Note: Pensez à nettoyer régulièrement les grilles du dispositif de vidange de façon que l'eau en excès puisse les traverser facilement.

b) Si votre étang est dépourvu de dispositif de vidange à écoulement libre ou si ce dispositif est trop petit, et si la quantité d'eau en excès est toujours limitée, il est possible d'installer un tuyau de trop-plein (voir section 11.2).

c) Si le débit des eaux en excès est relativement important et continu pendant de longues périodes, vous devez prévoir, quel que soit l'ouvrage de vidange déjà en place, la construction d'un déversoir mécanique (voir section 11.3).

d) Si le débit des eaux en excès devient parfois exceptionnellement intense, vous devez prévoir, quels que soient l'ouvrage de vidange et le dispositif supplémentaire de décharge déjà en place, la construction d'un déversoir d'urgence (voir section 11.4).

6. La consultation du tableau 49 vous aidera à choisir le type d'ouvrage approprié afin d'évacuer toute quantité d'eau excédentaire de vos étangs.

TABLEAU 49 Ouvrages de décharge pour étangs

11.2   Le tuyau de trop-plein

1. Pour évacuer un débit normal d'eau en excès et dont l'importance est relativement réduite, vous pouvez utiliser un tuyau de trop-plein intégré à la partie supérieure d'une digue.

Construction d'un tuyau de trop-plein

3. Lors de la construction d'un tuyau de trop-plein, rappelez-vous ceci:

a) Placez le trop-plein dans un angle de la digue.

b) Fixez-le soigneusement dans la partie supérieure de la digue.

c) Veillez à ce que le tuyau soit assez long pour que l'eau en excès qui se déverse à l'autre extrémité ne risque pas de provoquer l'érosion du pied de la digue.

d) Une autre solution, si la digue est stable et si vous disposez des matériaux nécessaires, consiste à réaliser une zone protégée avec de gros cailloux et du ciment ou à vous servir d'un grand segment de tuyau découpé de manière à former un chenal de section semi-circulaire, contrôlant l'écoulement de l'eau le long du talus.

e) Inclinez légèrement le tuyau de façon que:

• l'entrée du tuyau se trouve 15 à 20 cm au-dessous du niveau maximal de l'eau dans l'étang, pour empêcher les débris flottants de le boucher;
• la sortie du tuyau soit à la hauteur du niveau maximal de l'eau, de manière à évacuer toute quantité d'eau supplémentaire.

Note: Si vous souhaitez évacuer de l'étang les eaux plus profondes et plus froides, utilisez un tuyau de trop-plein dont l'entrée est incurvée vers le fond de l'étang.

Choix du type de tuyau à employer

4. Trois types de tuyau sont le plus couramment utilisés comme tuyaux de trop- plein:

• les tuyaux en bambou (voir section 3.1);
• les tuyaux en fer galvanisé (voir section 3.8);
• les tuyaux en plastique (voir section 3.8).

5. Il est préférable d'utiliser des tuyaux d'une seule pièce pour éviter la présence de joints. Si le tuyau plie ou dépasse d'une longueur excessive de l'autre côté de la digue, il est parfois utile d'installer des supports simples, par exemple en bois ou en bambou.

11.3   Le déversoir mécanique
1. Pour évacuer régulièrement un débit important d'eau en excès, vous devez construire un ouvrage ouvert, appelé déversoir mécanique, et son canal de décharge. Qu'est-ce qu'un déversoir mécanique? 2. Un déversoir mécanique se compose des éléments suivants: une partie horizontale appelée crête, par laquelle l'eau s'écoule; deux murs latéraux verticaux, comportant chacun une rainure unique; une planchette verticale et/ou une grille grossière installée dans les rainures. 3. Le niveau de la crête détermine le niveau à partir duquel l'eau en excès dans l'étang commencera à être évacuée. 4. La largeur de la crête et la hauteur des murs latéraux déterminent la capacité de débit maximale du déversoir. 5. Les rainures peuvent recevoir une planchette permettant de régler approximativement la position de la crête. La grille grossière contribue à éviter les pertes de poisson, surtout lorsqu'il faut déverser une quantité importante d'eau excédentaire. Toutefois, si un surcroît de débris risque d'obstruer cette grille, il vaut mieux installer une autre grille, plus grande, du côté intérieur de l'étang. Dans tous les cas, les grilles doivent être maintenues en bon état de propreté.

Dimensionnement d'un déversoir mécanique

6. Le dimensionnement d'un déversoir mécanique exige au préalable que l'on détermine le débit semi-permanent ou permanent Q (en mètres cubes par seconde) que l'ouvrage doit déverser. Celui-ci sera égal à la valeur la plus forte du débit normal du cours d'eau diminuée du débit utilisé pour les besoins de la ferme piscicole.

7. Connaissant la valeur de Q, calculez ensuite la largeur de la crête W:

W = Q ÷ F

où W (en mètres) est inférieur ou égal à 1,5 m;
F est un coefficient dont la valeur dépend de la hauteur maximale H (en mètres) du courant d'eau qui franchît la crête du déversoir, habituellement fixée à environ 0,25 m (voir graphique 13).

Note: Si vous déterminez que W doit être supérieur à 1,5 m, il est souvent plus simple de réaliser deux ou même trois sections de déversoir, chacune d'une largeur inférieure à 1,5 m. Si le déversoir mécanique doit avoir plus de 4,5 m de large, il doit être conçu avec l'aide d'un ingénieur.

Exemple La valeur la plus élevée du débit normal du cours d'eau pendant la saison des pluies est estimée égale à 156 l/s.  A cette époque de l'année, vous utiliserez au moins 4 l/s d'eau pour l'exploitation piscicole. La quantité d'eau en excès Q = 156 l/s - 4 l/s = 152 l/s ou 0,152 m3/s. Vous pensez utiliser un déversoir mécanique dont la profondeur maximale d'eau sur la crête H = 0,25 m. D'après le graphique 13, vous obtenez F = 0,18. Par conséquent, la largeur de la crête doit être: W = 0,152 m3/s. ÷ 0,18 = 0,84 m. Construisez un déversoir large d'au moins 0,85 à 0,90 m. 8. Placez la crête à la hauteur du niveau d'eau maximal dans l'étang. Note: Le niveau de la crête majoré de la hauteur d'eau maximale au- dessus de la crête ne doit pas dépasser le niveau limite de sécurité dans l'étang. Il doit encore toujours y avoir au moins 20 cm de revanche aux digues.

GRAPHIQUE 13 Valeurs de F pour les déversoirs avec différentes profondeurs d'eau

Construction d'un déversoir mécanique
9. Vous devez, dans la mesure du possible, construire le déversoir sur un sol naturel, bien tassé. A moins qu'elle ne soit construite et renforcée de façon particulière, la digue normale de l'étang ne convient généralement pas. En effet, les mouvements du sol provoqueront rapidement la fissuration de l'ouvrage, et l'érosion commencera à aggraver les dommages et à altérer la digue proprement dite. Une section de déversoir spécialement construite à l'intérieur d'une digue est habituellement une réalisation coûteuse, dont l'exécution doit être soigneusement menée à bien. 10. Il vaut mieux construire le déversoir à une certaine distance de la digue et sur le flanc le moins incliné de la vallée. 11. Vous pouvez le construire en pierres trouvées sur place, en briques ou en parpaings; vous pouvez aussi le faire en béton ou en béton armé.

Conception et construction du canal de décharge

12. Le rôle du canal de décharge consiste à évacuer l'eau en excès débitée par le déversoir et à la canaliser en toute sécurité jusqu'au niveau du pied aval de la digue.

13. Tenez compte des recommandations suivantes pour concevoir et construire le canal de décharge:

a) Le canal doit contourner la digue à 10 m au moins de son extrémité latérale et à 25 m au moins du pied aval de la digue.

b) La section transversale du canal doit être rectangulaire ou trapézoïdale elle doit être au moins égale à celle de la section transversale mouillée du déversoir au débit maximal.

c) L'écoulement dans le canal doit laisser une revanche d'au moins 20 à 30 cm, lorsque le débit maximal prévu est atteint.

d) La différence de niveau totale du canal ne doit normalement pas dépasser 1 m par 20 m de longueur. Vérifiez la vitesse de l'eau (voir section 8.2) pour vous assurer qu'elle ne dépasse pas les vitesses limites d'écoulement définies pour le matériau utilisé.

e) Si la différence de niveau est supérieure à 1 m par 20 m de longueur, il est alors préférable d'employer:

• des sections de canal avec un revêtement de cailloux ou de béton;
• une série de sections horizontales séparées par des seuils (voir section 8.7); ou
• une combinaison des deux.

f) Si vous utilisez un système comportant des seuils, construisez le premier tronçon horizontal au niveau ou légèrement au-dessous de la crête du déversoir, sur une longueur d'au moins 5 m. Vous pouvez aussi réaliser un court tronçon incliné immédiatement après la crête.

g) Construisez le dernier tronçon horizontal à un niveau tel que son niveau d'eau soit sensiblement identique à celui du plan d'eau récepteur.

h) Les seuils peuvent être construits en pierres, en briques, en parpaings ou, plus couramment, en béton. Vous pouvez aussi réaliser un ouvrage simple en bois, mais cette solution exige un plus grand entretien.

Profil longitudinal du canal de décharge d'un déversoir avec ouvrages de chute

Exemple

Le débit d'eau du déversoir considéré dans l'exemple précédent est de 0,152 m³/s. La différence de niveau entre le niveau d'eau maximal dans l'étang (crête du déversoir) et le niveau de base du point récepteur est de 2,5 m. La longueur totale du canal est de 30 m. Ainsi, la pente moyenne est égale à 2,5 m ÷ 30 m soit 1:12, ce qui est excessif. Une solution préférable consisterait à réaliser un canal muni de seuils, comme représenté ci-contre. ll suffira de deux ou trois seuils, mais l'on peut également envisager des seuils plus nombreux et moins hauts.

Il vous faudra ensuite vérifier le débit et la vitesse de l'écoulement: la vitesse est plus élevée dans les portions plus inclinées du canal, comme la section A ou D, dans lesquelles la pente est égale à 0,1 m/5 m, soit S = 0,02; d'après les indications de la section 8.2, un canal rectangulaire de 0,85 m de large (largeur identique à celle du déversoir), dont les parois présentent une rugosité n = 0,025 (tableau 37), acheminerait le débit d'eau sur une profondeur de 0,15 m, à une vitesse de 1,3 m/s; se référant au tableau 35 (selon le matériau employé pour construire le canal), si cette vitesse est excessive, il est peut- étre préférable de prévoir des sections de canal plus horizontales entre deux seuils, avec une profondeur légèrement accrue ou une plus grande largeur.

11.4   Le déversoir d'urgence
1. Le rôle d'un déversoir d'urgence consiste à évacuer les volumes d'eau exceptionnellement élevés et excédentaires par rapport au débit qui peut être normalement évacué par le dispositif de vidange de l'étang, le tuyau de trop-plein et/ou le déversoir mécanique. Note: L'usage d'un déversoir d'urgence doit être strictement réservé aux emplacements dont le sol et la topographie le permettent, comme nous le verrons plus bas. Sinon, il vous faudra peut-être utiliser un déversoir mécanique de plus grande taille et/ou reconsidérer le choix du site. Qu'est-ce qu'un déversoir d'urgence 2. Un déversoir d'urgence est généralement un ouvrage en terre comportant: une partie horizontale, appelée la crête; deux parois latérales inclinées, donnant une forme trapézoïdale à la section transversale de l'ouvrage; un canal d'arrivée, légèrement incliné en direction de la crête et servant à acheminer l'eau en excès jusqu'à l'ouvrage; un canal de sortie, qui s'éloigne de la crête en pente douce et évacue l'eau excédentaire loin de la digue, en toute sécurité. 3. On distingue deux types de déversoirs d'urgence: les déversoirs naturels, qui mettent à profit la pente naturelle du terrain; les déversoirs en fouille, qui sont entièrement creusés.

4. En règle générale, les déversoirs naturels doivent être préférés dans la mesure du possible; les déversoirs taillés dans le roc constituent la solution idéale.

Note: Lorsque les conditions s'y prêtent, vous pouvez combiner un déversoir mécanique avec un déversoir d'urgence.

Quelle revanche choisir pour la digue?

5. En cas d'utilisation d'un déversoir d'urgence, la revanche minimale de la digue est égale à la hauteur du sommet de la digue au-dessus du niveau de la crête du déversoir (voir également section 6.1). Cette valeur définit aussi la hauteur maximale de l'eau passant au-dessus du déversoir avant que la digue ne soit recouverte.

6. Choisissez une faible hauteur de revanche. Pour les étangs dont la profondeur d'eau maximale est inférieure à 3 m, la revanche doit être d'au moins 0,60 m, sans toutefois dépasser 1 m.

Détermination de la largeur du déversoir d'urgence

7. La largeur à donner au déversoir dépend conjointement de l'étendue du bassin versant qui alimente l'étang, du débit de crue maximal à évacuer et de la revanche de la digue. Pour calculer la largeur du déversoir d'urgence, procéder de la façon suivante:

a) Déterminez l'étendue du bassin versant (en hectares) de votre étang.

b) Déterminez le coefficient de débit de crue CC correspondant à une revanche de 1 m au maximum, en fonction de l'étendue du bassin versant, en consultant le tableau ci-après.

c) D'après les statistiques météorologiques, déterminez l'intensité des précipitations annuelles moyennes (en millimètres) dans la région du bassin versant.

d) Déterminez la longueur du bassin versant (en kilomètres).

e) Déterminez le coefficient d'intensité des précipitations CI d'après le tableau ci-après, en fonction de la longueur du bassin et de la valeur des précipitations annuelles moyennes.

f) Déterminez le coefficient de couvert végétal CV d'après le tableau ci- dessous, en fonction du type de couvert végétal prédominant.

g) Déterminez le coefficient de sol CS d'après le tableau ci-dessous, en fonction du principal type de sol présent dans le bassin versant. (Le manuel 6, Le sol, donne des indications utiles sur les types de sols rencontrés).

h) Déterminez le coefficient CP d'après le tableau ci-dessous, en fonction de la pente générale du bassin versant.

i) Calculez le coefficient de topographie CT par la formule

CT = CV + CS + CP

j) Estimez la largeur à donner au déversoir d'urgence (W en mètres) par la formule:

W = CC x Cl x CT

avec:
CC = coefficient de débit de crue;
CI  = coefficient d'intensité des précipitations;
CT = coefficient de topographie.

Exemple

Un bassin versant de 150 ha a 2 km de long. Le niveau moyen des précipitations annuelles est de 800 mm. La zone est fortement enherbée et le sol est en général profond et moyennement perméable. La pente générale est modérée (de 5 à 10 pour cent). La digue doit être construite avec une revanche de 0,80 m.

a) Tirez successivement des tableaux précédents: CC = 54; Cl = 0,66; CT = 0,10 + 0,20 + 0,10 = 0,40.

b) On a donc W = 54 x 0,66 x 0,40 = 14,256 m.

 Le déversoir d'urgence doit avoir 15 m de large

Conception du déversoir

8. Concevez le déversoir d'urgence en vous rappelant ceci:

a) Le niveau de la crête du déversoir doit être:

• en l'absence de déversoir mécanique, de 5 à 10 cm plus haut que le niveau maximal de l'eau dans l'étang;
• en présence d'un déversoir mécanique, environ 25 cm plus haut que la crête de ce déversoir mécanique, en fonction de la hauteur d'eau maximale qui y est admise (voir section 11.3).

b) La longueur de la crête horizontale du déversoir doit être d'au moins 8 m.

c) Les parois latérales de la crête doivent avoir une pente de 3:1 ou 4:1.

d) Le canal d'arrivée d'eau doit être relativement court, et son tracé faiblement et progressivement incurvé. Sa pente de fond doit être d'au moins 2 pour cent, ses parois latérales doivent avoir une pente d'au moins 3:1, et la largeur de l'entrée du canal doit être au moins égale à une fois et demie celle de la crête.

e) Le canal de sortie doit être creusé dans un sol non remanié, sur un terrain dont la pente naturelle a été modifiée aussi peu que possible. Pour éviter l'érosion, la pente de fond doit être régulière et pas trop forte. L'orientation de la pente du terrain doit assurer que l'eau évacuée ne s'écoulera pas contre une partie quelconque de la digue. Les parois latérales doivent avoir une pente d'au moins 3:1.

Note: Dans la mesure du possible, choisissez un chenal naturel comme canal de sortie du déversoir.

Choix de l'emplacement du déversoir d'urgence

9. Le déversoir doit être construit à une extrémité de la digue et doit en être séparé par une zone de terrain naturel non remanié.

10. Il doit contourner l'extrémité de la digue et se prolonger en aval sur un terrain en pente douce jusqu'à un chenal sûr suffisamment éloigné du pied de la digue.

11. Si nécessaire, vous pouvez utiliser pour le déversoir d'urgence le même emplacement que pour le déversoir mécanique et le canal de décharge. Il vous faut toutefois vous assurer que la capacité du canal est suffisante pour évacuer le débit du déversoir d'urgence. Le canal doit lui-même être dimensionné en fonction des débits exceptionnels. En première approximation, la section transversale du canal doit avoir une surface au moins égale à celle du déversoir d'urgence.

12. Les caractéristiques des sols et la topographie jouent un rôle très important dans le choix de l'emplacement d'un déversoir. Il doit s'agir d'un sol naturel, non remanié et résistant à l'érosion de l'eau.

13. Le choix de l'emplacement du déversoir d'urgence exige la réalisation préalable de levés pédologiques et topographiques détaillés. Evitez la présence de sables meubles et autres sols très vulnérables à l'érosion. Cherchez des terrains dont la pente est douce et régulière.

Protection du déversoir d'urgence en terre

14. Le déversoir d'urgence doit être protégé contre l'érosion provoquée par les écoulements turbulents.

15. Si le sol et les conditions climatiques n'autorisent pas la croissance de végétation au fond et sur les flancs du déversoir, protégez-le comme suit:

• renforcez la crête par des billes de bois;
• recouvrez les flancs de broussailles ou de planches et fixez-les bien;
• utilisez des pierres soigneusement compactées, en tassant de la terre autour.

16. Dans la mesure du possible, protégez le déversoir par un couvert de gazon dense, en utilisant de préférence des graminées vivaces suivant les recommandations fournies à la section 6.9.

a) Dès que possible après la construction du déversoir, préparez les surfaces du sol et appliquez des engrais.
b) Semez ou repiquez des graminées appropriées.
c) Sur les flancs du déversoir, protégez les jeunes plants par un paillis*.
d) Arrosez bien, si nécessaire, pendant les périodes de sécheresse.

11.5   Canaux de protection

1. La construction d'un canal (ou fossé) de protection a pour but de tenir les eaux de ruissellement excédentaires à l'écart d'une zone particulière, et répond à l'une des trois préoccupations suivantes:

• protéger une route ou une voie d'accès;
• protéger un canal d'alimentation en eau;
• protéger un étang d'élevage.

2. Pour protéger une route ou un canal d'alimentation, creusez le canal de protection en amont et parallèlement à la route ou au canal que vous souhaitez protéger. Le canal recueillera et évacuera les eaux de ruissellement par gravité. Suivant la topographie du lieu et l'implantation de votre ferme piscicole, il peut s'avérer nécessaire d'évacuer les eaux de ruissellement suivant un itinéraire qui traverse la route ou le canal protégé. Dans ce cas, vous pouvez utiliser à cet effet une canalisation courte (voir section 8.9) ou un aqueduc (voir section 8.8) et faire passer les eaux de ruissellement:

• soit au-dessus du canal ou de la route;
• soit au-dessous du canal ou de la route.

3. S'il s'agit d'une route, vous pouvez aussi utiliser un simple gué ou encore un caniveau dont les parois latérales sont en pente douce.

4. Lorsqu'ils sont utilisés à ces fins, les canaux de protection sont d'ordinaire de dimensions assez réduites, généralement de 0,5 à 1,5 m de large. Vérifiez sur place les dimensions adoptées pour les canaux creusés au bord des routes et guidez-vous d'après ces indications.

Protection d'un canal d'alimentation

6. Un canal de protection peut alors aussi servir à emmagasiner les eaux pluviales en période de sécheresse. L'étang peut ensuite être alimenté en eau si nécessaire, même après épuisement de l'approvisionnement normal. Dans ce cas, vous devez si possible construire le canal de protection de manière que le niveau de son fond soit au-dessus du niveau maximal de l'eau dans l'étang. Il faut construire un trop-plein à son extrémité pour pouvoir évacuer toute quantité d'eau en excès.

7. Un canal de protection d'étang, à condition qu'il soit suffisamment large (de 3 à 4 m, par exemple), permet également de limiter l'accès à l'étang.

Note: Sur certains sites, il peut être indiqué de construire des étangs de stockage en terrasse.

11.6   Bassins de décantation

1. Un bassin de décantation (ou de sédimentation) est spécialement conçu pour améliorer la qualité de l'eau en éliminant les particules de sol minérales, telles que sable fin et limon, qui peuvent être présentes en grandes quantités dans certaines eaux de forte turbidité. La séparation de ces particules se fait en réduisant suffisamment la vitesse de l'eau pour permettre leur dépôt. La vitesse de décantation (Vs en mètres par seconde) des particules définit leur aptitude à se déposer: elle diminue lorsque la taille des particules diminue. La vitesse horizontale critique (Vc en mètres par seconde) joue aussi un rôle important. Il s'agit de la vitesse d'écoulement requise de l'eau pour soulever et emporter une particule qui s'est déjà déposée. Elle diminue également lorsque la taille des particules diminue. Des valeurs types de ces vitesses sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

2. Il existe plusieurs types de bassins de décantation:

• un simple petit étang construit au début du canal d'alimentation;
• un bassin rectangulaire construit sur le canal d'alimentation, en briques, en parpaings ou en béton.

Conception du bassin de décantation

3. Si le bassin de décantation est constitué d'un simple bassin rectangulaire, vous pouvez en déterminer les dimensions comme suit:

a) Sa surface horizontale minimale B (en mètres carrés) est donnée par la formule:

B = ( Q ÷ Vs) x E

avec
Q (en mètres cubes par seconde) = débit d'eau maximal à évacuer;
Vs (m/s) = vitesse de décantation de la plus petite particule à séparer (voir tableau);
E = coefficient de tolérance d'extrémité pour prévoir l'espace supplémentaire requis à chaque extrémité, de manière que l'eaupuisse s'écouler sans turbulences et de façon uniforme.
D'ordinaire E = 1,3 ou 1,4

Exemple

Pour un débit Q = 30 l/s = 0,030 m³/s et afin de décanter une particule dont le diamètre est supérieur ou égal à 0,1 mm, on a Vs = 0,007 m/s. La surface horizontale minimale du bassin de décantation est donc B = (0,030 m³/s ÷ 0,007 m/s) x 1,3 = 5,57 m². Prenez B = 5,6 m².

Note: Dans les conditions idéales ainsi définies, 100 pour cent des particules de diamètre supérieur ou égal à 0,1 mm doivent se déposer. Mais une fraction moins importante de particules de plus petite taille se déposera aussi. Le taux de décantation diminue avec la taille individuelle des particules.

b) La surface minimale A (en mètres carrés) de la section transversale du bassin est donnée par la relation:

A = Q ÷ v

avec
Q (en mètres cubes par seconde) débit d'eau maximal à évacuer;
v (en mètres par seconde) = vitesse d'écoulement choisie, qui doit être inférieure à la vitesse critique Vc (voir tableau), en fonction de la taille des particules les plus petites à déposer dans le bassin.

Exemple

Considérons les données de l'exemple précédent et choisissons par exemple: v = 0,10 m/s, pour éviter de retenir les particules dont le diamètre est supérieur ou égal à 0,1 mm (d'après les données du tableau, on a Vc = 0,20 m/s pour des particules de 0,1 mm de diamètre). On peut alors déterminer l'aire minimale de la section transversale du bassin de décantation par la formule ci-dessus, soit A = 0,030 m³/s ÷ 0,10 m/s = 0,3 m².

c) Sa largeur minimale w (en mètres) est donnée par la relation:

w = A ÷ h

avec
A (en mètres carrés) = surface minimale de la section transversale;
h (en mètres) = profondeur d'eau maximale dans le bassin.

Exemple

Si l'on considère l'exemple précédent avec A = 0,3 m² et h = 0,25 m, la largeur minimale du bassin de décantation doit être w = 0,3 m² ÷ 0,25 m = 1,2 m.

d) Sa longueur standard L(en mètres) est donnée par la relation:

L = B ÷ w

avec
B (en mètres carrés) = surface horizontale minimale;
w (en mètres) = largeur minimale.

Exemple

Si l'on considère l'exemple précédent avec B = 5,6 m² et w = 1,2 m, la longueur standard L = 5,6 m² ÷ 1,2 m = 4,6 m.

e) Ses dimensions totales sont donc les suivantes:

• largeur intérieure = w (en mètres);
• longueur intérieure = L (en mètres);
• profondeur (en mètres) = profondeur d'eau (h en mètres) + revanche (0,20 m) + hauteur de décantation (de 0,10 à 0,20 m).

Exemple

Si l'on considère encore l'exemple précédent, les caractéristiques du bassin de décantation seront donc les suivantes:

• largeur intérieure, w = 1,2 m
• longueur intérieure, L = 4,6 m
• profondeur = 0,25 m + 0,20 m + 0,15 m = 0,60 m

Note: Il est possible de choisir une largeur et une section transversale plus importantes, ce qui permettra ensuite de réduire la longueur standard. Dans la mesure où les vitesses critiques ne sont pas dépassées, la forme du bassin peut être adaptée à l'espace disponible sur place et de manière à diminuer les coûts de construction. A titre indicatif, les rapports longueur: largeur généralement employés sont de 2:1 à 5:1.

4. Le fond du bassin de décantation est réalisé à un niveau inférieur à celui du canal d'alimentation, pour pouvoir y concentrer les particules de  sol extraites des eaux d'arrivée.

Amélioration du bassin de décantation
5. L'aménagement réalisé selon les indications ci-dessus peut être amélioré de la façon suivante: a) A l'entrée, faites passer l'eau sur un large bord, proche de la surface du bassin, afin de réduire au minimum les turbulences. b) A la sortie, étalez de manière analogue le courant d'eau sur un large bord placé à proximité de la surface. c) Evitez de choisir un emplacement exposé aux vents latéraux, qui pourraient agiter l'eau et remettre les particules en suspension. d) A l'intérieur du bassin, ajoutez quelques déflecteurs destinés à ralentir davantage l'écoulement et à lui faire suivre un itinéraire plus long en zigzag. L'installation de ces déflecteurs permet de raccourcir d'un tiers la longueur du bassin. e) Veillez à ce que l'eau s'écoule à travers le bassin de manière calme et uniforme. f)  Veillez à ce que le fond soit incliné (pente de 2 pour cent) depuis l'extrémité aval jusqu'à l'entrée du bassin.

6. Vous devez procéder régulièrement au nettoyage du bassin de décantation en enlevant le soi accumulé au fond, après avoir coupé l'arrivée d'eau. Vous pouvez également procéder à cette opération à l'aide d'un simple tuyau ou d'un siphon. D'ordinaire, le sol recueilli au fond du bassin constitue une terre très fertile; vous devriez l'utiliser dans votre jardin et dans vos champs pour améliorer vos cultures.

11.7   Bassins de tranquillisation

1. Les bassins de tranquillisation sont couramment utilisés dans le but de ralentir l'eau à la sortie du tuyau de refoulement d'une pompe; ces bassins facilitent en outre le dépôt du sable aspiré éventuellement par la pompe. S'ils sont conçus de manière appropriée, ils peuvent de plus faire office de bassins de décantation pour les particules de sol plus fines.

2. La vitesse moyenne de l'eau à la sortie du bassin de tranquillisation doit être ramenée au-dessous de la vitesse maximale admissible dans le canal d'alimentation, pour éviter l'érosion de ses parois (voir section 8.2 et tableau 35).

3. Le bassin de tranquillisation est habituellement de forme carrée et sa profondeur est assez grande. Il peut être construit en briques, en parpaings ou en béton.

Conception d'un bassin de tranquillisation

4. Pour concevoir votre bassin de tranquillisation, procédez comme suit:
 

a) Déterminez la valeur maximale de la différence de niveau d (en mètres) entre la surface de l'eau en amont du bassin et la surface de l'eau en aval, dans le canal d'alimentation.

b) Estimez le volume minimal V (en mètres cubes) à donner au bassin, par la relation:

V = (Q x d) ÷ 125

avec
d (en mètres) = différence maximale de niveau d'eau;
Q (en litres par seconde) = débit d'eau maximal à évacuer.

Note: Si vous souhaitez que le bassin de tranquillisation puisse également fonctionner comme bassin de décantation, divisez (Q x d) par 40 au lieu de 125.

c) Déterminez la longueur requise L (en mètres) du bassin par la formule:

L >1,5d

avec
d (en mètres) = différence maximale de niveau d'eau (voir ci-dessus).

d) Déterminez la profondeur d'eau requise h (en mètres) du bassin par la formule:

h = h (canal d'alimentation) + 0,10

avec
h (canal d'alimentation) = profondeur d'eau (en mètres) dans le canal d'alimentation, en aval du bassin.

e) Déterminez la largeur intérieure w (en mètres) du bassin, qui doit être supérieure à celle du canal amont, par la formule:

w = V ÷ (L x h)

avec
V (en mètres cubes)= volume du bassin;
L (en mètres) = longueur du bassin;
h (en mètres) = profondeur d'eau du bassin.

f) Déterminez la largeur de l'arrivée d'eau (en mètres) à l'entrée du bassin, par la relation:

w (arrivée d'eau) = w - 0,20 m

avec
w (en mètres) = largeur intérieure du bassin.

Exemple

Soit une valeur maximale de la différence de niveau d'eau d = 0,40 m et un débit d'eau maximal à évacuer Q = 50 l/s; on a alors:

• V = (50 l/s x 0,40 m) ÷ 125 = 0,16 m³
• L doit être égale ou supérieure à 1,5 x 0,40 m = 0,60 m; prenez L = 0,70 m par exemple
• h = 0,30 m + 0,10 m = 0,40 m (avec 0,30 m d'eau dans le canal d'alimentation)
• w = 0,16 m³ ÷ (0,70 m, x 0,40 m) = 0,16m³ ÷ 0,28 m² = 0,57 m; prenez w = 0,60 m
• w (arrivée d'eau) = 0,60 m - 0,20 m = 0,40 m

Amélioration du bassin de tranquillisation

5. Il est possible d'améliorer la configuration de bassin définie ci-dessus en installant au fond une série de cornières métalliques disposées en quinconce. Ces cornières doivent être cimentées verticalement au fond du bassin, dépassant d'environ 0,30 m.