Pour répondre à cette thématique de recherche, un projet "déversoir d’orage" a été lancé en 1995. Ce projet regroupe différents partenaires tels que l’ENGEES, Veolia Water avec Anjou Recherche et sa Direction Technique, l'Institut de Mécanique des Fluides et des Solides de Strasbourg et le Groupement pour l’Evaluation des Mesures et Composants en Eau et Assainissement (GEMCEA) et est soutenu financièrement par le Fonds National pour le Développement de l’Adduction d’Eau (FNDAE).
L’objectif de ce travail est double : d’une part, il s’agit de mieux comprendre le fonctionnement hydraulique des réseaux d’assainissement par temps de pluie et par là même arriver à la simulation de ceux-ci et d’autre part il s’agit également d’élaborer un guide technique destiné aux ingénieurs. La publication de cet ouvrage doit se faire courant du premier semestre 2004.
Le déroulement de cette recherche a été programmé en cinq phases:
- Etude bibliographique de la modélisation des déversoirs d’orage, (1995 - 2002)
- Typologie et classification des déversoirs d’orage, (1997 - 2001)
- Mise en place d’un banc d’essais numériques, (1998 - 2004)
- Mise en place d'un banc d’essais physiques, (1999 - 2003)
- Exploitation et traitement des résultats. (2001 - 2004)
Concernant la compréhension du fonctionnement de ces ouvrages, la complexité structurelle du réseau d’assainissement ainsi que la forte variabilité des flux qui y transitent sont à l’origine de problèmes de simulation numérique tant de la ligne d’eau que des débits transportés dans le système.
Dans ce contexte, La thèse de Marc BUYER (1999-2002) a permis de traiter l’approche " Modélisation des déversoirs d’orage " en une dimension. En effet, la mise au point d’un outil pour le diagnostic et le dimensionnement des déversoirs latéraux à crêtes haute et basse avec possibilité de mise en charge est actuellement disponible.
La création de ce logiciel a fait l’objet d’une convention de recherche avec le Groupe Véolia Water - Anjou-Recherche. L’algorithme utilisé est basé sur une méthode dite Total Variation Diminishing (TVD) capable de s’affranchir des problèmes de convergence dans le cas de discontinuités comme le ressaut hydraulique. On considère le déversoir dans son environnement (notamment la géométrie des conduites amont et aval) et l’écoulement en régime transitoire (système d’équations de Barré de Saint Venant dit BSV).
Ce travail de recherche se poursuit dans le cadre de la thèse de Maher ABDALLAH, étudiant inscrit à l’Université Louis Pasteur depuis avril 2002. Elle concerne d’une part l’amélioration du schéma numérique de simulation de l’hydraulique des réseaux d’assainissement et d’autre part le couplage du transport de charge polluante associé aux écoulements.
Lorsque le système d’équations, qui régit les écoulements dans les réseaux d’assainissement, inclut des ouvrages particuliers de type confluence, déversoir et bassin de stockage, la stabilité du schéma n’est plus toujours assurée. Afin de pallier cet inconvénient, nous orientons notre recherche vers la résolution de ces équations par des schémas de type éléments finis discontinus associés à une limitation de pente, qui est plus performant. Le travail de Maher ABDALLAH vise tout particulièrement à mettre en œuvre ce type de schémas et à étudier la robustesse et la stabilité dans le cas de confluence. Dans un deuxième temps, nous couplons un modèle de pollution au modèle hydraulique (BSV et ouvrages spécifiques) de telle sorte qu’on puisse prendre en compte les interactions entre l’hydraulique et la pollution. L’étude porte d’une part sur une étude des modèles conceptuels utilisables et d’autre part sur le couplage de ce modèle avec l’hydrodynamique.
Dans ce contexte, la thèse de Gislain LIPEME KOUYI inscrit en octobre 2001 consiste, dans un premier temps, à développer une méthodologie de validation des résultats fournis par un code de calcul tridimensionnel. L’objectif est de vérifier l’aptitude d’un logiciel à pouvoir simuler l’hydraulique en 3D dans un déversoir par rapport à des mesures expérimentales en laboratoire. Pour cela, l’écoulement global a été décomposé en phénomènes simples, qui ont été étudiés individuellement par ordre croissant de complexité dans la modélisation. Ensuite, nous avons rassemblé tous ces résultats individuels pour modéliser en trois dimensions les écoulements dans les déversoirs d’orage, des plus simples (déversoir-pilote d’Obernai) aux plus complexes. La validation de la forme de la surface libre a nécessité le développement d’un capteur de mesure tridimensionnelle de hauteur d’eau basé sur le principe de la projection de frange en lumière structurée. Afin de valider notre démarche sur des ouvrages existants, trois sites sont à l’étude : 6 déversoirs à Sélestat, 1 déversoir à Fontainebleau et le déversoir de Clichy à Paris.
