BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.00.12

ASSAINISSEMENT DU LOTISSEMENT

DU GROUPEMENT DES MAISONS FAMILIALES

A BOURG-ACHARD (Eure)

Calcul du réseau d'épandage individuel

par

P. de LA QUERIERE

Service géologique régional PICARDIE - N O R M A N D I E

18. rue Mazurier, 76130 Mont-Saint-Aignan - Tél.: (35) 70.38.64

12, rue Lescouvé, 80000 Amiens 2, rue du général-Moulin, 14000 CaenTél.: (22) 91.73.87 Tél.: (31) 81.86.96

ASSAINISSEMENT DU LOTISSEMENT

DU GROUPEMENT DES MAISONS FAMILIALES A

BOURG-ACHARD (Eure)

Calcul du réseau d'épandage individuel

/ R E S U M E /

Cette étude réalisée pour le compte du Grou-pement des maisons familiales avait pour but de dimen-sionner le réseau d'épandage individuel.

Après une reconnaissance géologique des terrainsde subsurface à la tarière à main et à la pelle mécanique,on a effectué deux essais de perméabilité en tranchée in-terprétés par les méthodes de Matsuo et de Muskat. Lavaleur assez élevée de la perméabilité est due à l'abon-dance de silex dans la matrice argilo-sableuse de laformation résiduelle à silex.

Le calcul de la longueur de tranchée a été faiten tenant compte de deux valeurs de perméabilité et dedifférentes formes de la section de la tranchée ; on abou-tit finalement à des longueurs de 25 à 30 m pour despetits pavillons, de 35 à 40 m pour des F4 et à 50 m pourdes F5 et F6. Les schémas des.divers dispositifs techni-ques à adopter ont été décrits.

/ 77 SGN 456 PNO /

-0-

/ T A B L E DES M A T I E R E S /

/ F I G U R E S /

1 - Plan de situation

2 - Profil de la tranchée

3 - Description des dispositifs

-0-

Pages

INTRODUCTION " 1

1 - METHDDE D'ETUDE 1

2 -• TRAVAUX REALISES 2

21 - Reconnaissance géologique 222 - Essais de perméabilité 2

23 - Interprétation et commentaires 4

3 - DIMENSIONNEMENT DU RESEAU 5

31 - Calcul des longueurs de tranchée 532 - Description du réseau 6

CONCLUSION 8

-1-

INTRODUCTION

L'assainissement individuel dans les lotissementsreprésente une solution intéressante pour évacuer les eauxusées des habitations quand la superficie ëe chaque parcellele permet. Elle a un double avantage :

Tout d'abord lfeffluent moyennant un traitementprimaire simple est dégradé naturellement par les bactériesdans les premiers horizons du sol. Ceci évite les fraistoujours élevés de construction et d'entretien d'unestation d'épuration dont le fonctionnement n'est pas toujoursfiable.

D'autre part le volume total des effluents estdispersé parcelle par parcelle alors qu'un assainissementcollectif le concentre en un point et rend ainsi plus ardule problème de son évacuation après traitement dans lemilieu naturel, rivière ou puits absorbant s'il est au-torisé, bassin d'infiltration sur les plateaux.

Le lotissement de la maison familiale est situéà la sortie ouest de Bourg-Achard le long de la route na-tionale 810 en direction de Caen à l'altitude + 130 NGF.

1 - METHODE D'ETUDE

Les possibilités d'infiltrer de l'eau dans lesterrains de surface sont liées à sa perméabilité qui estdonc le premier facteur à déterminer, mais la valeur de ceparamètre dépend dans les terrains non saturés (terrainssitués au dessus de la nappe d'eau souterraine) de la teneuren eau ; les études réalisées dans les différents labora-toires spécialistes de ce problème ou au BRGM, montrentque la perméabilité relative eau/sol est d'autant plus forteque la teneur en eau est élevée. Dans un réseau d'assai-nissement on peut admettre que les apports d'eau sont cons-tants ou presque, ou du moins que la rétention par le solaboutira à régulariser les effets de l'absence d'écoule-ment en période nocturne ; le milieu sera donc saturé enpermanence.

Le débit infiltré dépend aussi de la hauteur decharge, de la section d'écoulement. Ces écoulements ontété décrits par Matsuo et Muskat dont on utilise les mé-thodes (essais en tranchée) pour mesurer la perméabilité.

On fait réaliser des fouilles dont on calculeles dimensions, on sature le terrain au mieux et on effectueensuite les essais.

-2-

2 - TRAVAUX REALISES

21 - Reconnaissance géologique

Le sol est constitué par des limons reposantsur la formation résiduelle à silex, l'ensemble recou-vrant la craie ; la reconnaissance géologique avait pourbut de se rendre compte de l'hétérogénéité des divershorizons dans le terrain prévu, du caractère argileux ousablonneux du limon et de la formation résiduelle à silex,

1O à 15 sondages à la tarière à main ont étéréalisés, mais une douzaine d'entre eux ont été arrêtésà 0,30 m de profondeur par suite du terrain caillouteux ;une fouille faite à la pelle mécanique a montré que laformation résiduelle à silex était très "charpentée",c'est-à-dire très riche en silex. En fait le limon deplateau ne recouvre la formation résiduelle à silex quesur une bande de 20 m de large située sur la bordure estdu terrain du lotissement. Ce limon est sablonneux.

22 - Essais de perméabilité

Deux fouilles d'essai ont été creusées pourprocéder aux essais ; leurs dimensions sont les suivantes

longueurlargeurprofondeur

fouille supérieure

2,40 m0,95l,4O

fouille inférieure

2,20 m1,251,00

Leurs parois étaient pratiquement subverticalesavec un angle de 70° avec l'horizontale (pente A _ 3).

Les terrains rencontrés étaient les suivants :

Fouille supérieure :

O - 0,2O m -terre végétale0,20 - 1,15 limon beige sablonneux

1,15 - l,4O formation résiduelle à silex

Fouille inférieure :

O - O,2O m terre végétale0,20 - 1 limon sablonneux avec niveau de silex à la base,

Pour saturer le terrain, les fouilles ont étémaintenues en eau pendant 1 journée et demie sauf la nuitpendant laquelle le niveau a baissé de 1,20 m dans la pre-mière tranchée et de 0,80 m dans la seconde.

-3-

Les essais ont été réalisés dans l'après-mididu deuxième jour et ont duré 1 h 30 chacun.

fouille.5 m3 d'eau au total ont été déversés dans chaque

L'approvisionnement en eau était assuré par uneciterne, la mesure des débits était faite avec un déversoirà lame triangulaire d'angle 30°, la hauteur d'eau dans lafouille lue sur une échelle limnimétrique.

Les résultats sont les suivants :

Fouille supérieure

heure

hauteur d'eau hdans la fouille(m)

hauteur d'eau hsur le 0 du dé-versoir (débit)(cm)

14h

0,7

2,2

14hlO

0,7

1,7

14h20

0,7

2,1

14h30

0,7

2,1

14h40

O,7

2,0

14h50

0,7

1,9

15h

0,7

1,9

15hlO

0,7

1>7

15h20

0,7

1,9

15h30

0,7

1,9

Fouille inférieure

heure

hauteur d'eau hdans la fouille(m)

hauteur d'eau hsur le 0 du dé-versoir (débit)(cm)

16h

0,4

2

16hlO

0,41

1,7

16h20

0,41

1,5

16h3O

0,41

1,5

16h40

0,41

1,4

16h50

0,41j

1,3

17h

0,41

1,3

17hlO

0,41

1,2

17h20

0,41

1,3

17h30

0,41

1,3

Le calcul de la perméabilité a été effectué parles méthodes de Muskat et de Matsuo.

Méthode de Muskat :I :

Q = TT m H = B + 2 H JEK Cos"1 O

Q = perte d'eau par unité de longueur de surfaceH = hauteur d'eau dans le fosséB = largeur du fossé au niveau de l'eaub = largeur du fond du fossém = perte du talus (au sens trigonométrique soit h/1)

—4—

Cette équation a été tabulée et on utilise uneabaque donnant pour différentes valeurs de B/H la valeurdu rapport Q/KH en fonction de différentes valeurs de m(1, 1,5, 2, 3).

Fouille supérieure :

B = 0,95 m H = 0,70 m h = 1,9 cm Q &á 0,02 1/s

B/H = 1,36 Q/KH 1,6

d'où Ku = Q = 2 * 10"5 = 7,4 x io~6 m/s1,6 x H x L 1,6 x 0,7 x 2,4

Fouille inférieure :

B s 1,25 . H = O,41 h = 1,3 cm Q ±t 0,066 l/s

B/H = 3,O5 Q/KH =3,5

d'où Ku = Q = 66 x IQ~ 7 = 2,09 x io~6 m/s3,5 x H x L 3,5 x 0,41 x 2,20

Méthode Matsuo

Ku = Q(B + 2 H) L

1ère fouille : Ku = 2 x IQ-5 = 3,5 x io~6 m/s(0,95 + 1,4) x 2,4

2ème fouille : Ku = 66 x I Q ~ 7 = 1,45 x 10"6 m/s(1,25 +0,82) x 2,20

23 - Interprétation et commentaires

Les essais montrent :

- que la méthode de Muskat a donné une valeur un peu plusforte que la méthode Matsuo ; le rapport est de 2

- que la formation résiduelle à silex est un peu plus per-méable que les limons sablonneux»

Ces valeurs de perméabilité sont assez élevéespuisqu'en général on adopte 1 x ÎO"? m/s. Une étude d'étan-chéité de bassin de lagunage de sucrerie nous a montréque de telles valeurs étaient dues à la présence des silexdans la matrice argilo-sableuse, l'eau cheminant préfé-rentiellement au contact limons/blocs de silex.

Il paraît donc prudent de travailler avec desvaleurs égales ou inférieures à 1 x io~6 m/s.

-5—

3 - DIMENSIONNEMENT DU RESEAU

31 - Calcul des longueurs de tranchée nécessaires

Les longueurs de tranchées dépendront donc duvolume total à évacuer donc du nombre d'usagers et de lasection possible de la tranchée en fonction de la placedisponible au sol.

On admet que la consommation d'eau réellec'est-à-dire comprenant les eaux de cuisine, de toiletteet de lavage de linge et de vaisselle ne dépasse pas150 1/jour/habitant. D'autre part, on considère que cevolume d'eau est évacué en 10 heures pour admettre uncoefficient de sécurité au lieu de prendre 20 ou 24 heuresOn a donc le tableau suivant :

Nombre de personnes

23456

Volumel/j

300450600750900

Débit par seconde, le volumeétant réparti sur 10 heures

m3/s

8,33 x 1O~6

12,5 x »16,7 x »20,8 x ti25 x H

La forme de la tranchée influe sur le débit ;d'après les abaques de Muskat le rapport Q/KH croît avecle rapport B/H et ensuite pour une même valeur de B/H,Q/KH est plus élevé lorsque la pente des talus de la tran-chée est faible ; en effet pour B/H = 5, Q/KH prend lesvaleurs de 6 et 8 pour des valeurs respectives de m égalesà 3 et 1. B largeur du fossé au niveau de l'eau représentepratiquement l'emprise de la tranchée sur la surface dusol.

Les tranchées seront de forme trapézoïdale etla largeur du fond sera de 0,50 m ; la profondeur seracomprise entre 1,20 et 1,30 m de façon à ce que la hauteurd'eau H soit de 1 m (fig. 2).

On admet une perméabilité de 1 x 10" m/s ;le tableau ci-dessous donne les débits évacués ^ u

par unité de longueur en fonction des différentes valeursde m :

H = 1 m b = 0,50 m

321,51

B

1,151,501,852,50

B/H

1,15l,5O1,852,50

Q/KH

12,20

34,8

Qu en 1X10-0 m3/s

12,23

4,8

-6-

Le rapport entre le débit total du rejet deseaux usées et le débit unitaire donne la longueur de tran-chée nécessaire en mètres :

m

321,51

nb de personnes^ \ . débit •

^\^total

débit unitair^«-»^

1 x io"6 m3/s2,20 x io~6

3 x io-6

4,8 x io~°

2

8,33

x 10"6

8,333,782,771,73

3

12,5

x 10"6

12,55,684,172,50

4

16,7

x 10"6

16,77,595,573,48

5

20,8

x 10"6

20,89,456,934,33

6

25

x 10"6

2511,368,335,21

On voit que du fait de la forte valeur de laperméabilité les longueurs de tranchée sont très faibles.On a donc fait le même calcul pour une valeur de perméabilitéégale à 5 x ÎO"? m/s. On obtient les longueurs de tranchéesuivantes :

m

321,5.1

Q/KH

12,203

4,8

Qu en m3/s

5 x io"7

11 x 10-715 x 10"24 x io~7

L en métrés pour

2

16,67,65,53,5

3

2511,48,305,2

4

33,415,211,17

5

41,518,913,98,7

6 personnes

5022,716,710,4

C'est en fait les terrassements des pavillonsqui montreront si le niveau riche en silex qui intervient surla valeur de la perméabilité se poursuit en profondeur. Enfait on retiendra les chiffres suivants sachant qu'il estfort probable que la pente du talus des tranchées soit sub-verticale (coût moins onéreux) :

petits pavillonspavillons moyensgrands pavillons

(2 à 3 personnes) longueur 25 à 30 mtype F4 " 35 à 40» F5 " 45 à 50

32 -Description du réseau (fig. 3)

La tranchée aura une profondeur totale de 1,20à 1,30 m. Elle sera remplie sur 1 m de hauteur de gravierspropres de calibre assez fort pour avoir entre les graviersun volume de vide assez élevé, le classement 40/70 semble-rait le plus approprié.

-7-

L'eau sera distribuée dans toute la tranchée parun drain plastique reposant sur la couche de graviers. Cedrain plastique d'un diamètre courant (de l'ordre de 100 mm)sera crépine sur' la face supérieure de façon à réduire levolume de particules organiques ou colloïdales susceptiblesde colmater les pores du terrain puis les vides entre lesgraviers. Cet ensemble sera recouvert d'un feutre capabled'être percé par les racines des plantes, mais empêchantla terre végétale de venir colmater le lit de graviers. Laterre végétale épaisse de .0,20 à 0,30 m sera engazonnée.Des plantes arbustives avides d'eau pourront aider à éva-cuer les eaux usées par évapotranspiration. En ce cas ellesseront plantées en bordure de la tranchée.

Comme un tel dispositif doit être surveilléde façon à éviter son colmatage ce qui aurait pour consé-quence sa réfection complète, on mettra en place tous les10 à 20 m des regards dans lesquels débouchera le drain ;on pourra ainsi procéder de temps à autre à son examen etéventuellement à son nettoyage par jet d'eau ou brosse.

D'ailleurs il sera nécessaire de placer en tête .de la tranchée un décanteur venant compléter le rôle dela boîte à graisse, de la fosse septique et du filtre épu-rateur.

Les tranchées étant donné leur longueur pourdes raisons de commodité pourront être creusées le longdes limites de chaque parcelle, les plantes arbustivesformant une haie complétant le rôle des clôtures.

Les utilisateurs devront donc prendre les pré-cautions d'usage pour ne pas détériorer la fosse septique,assurer le nettoyage de la boîte à graisse, éventuellementdu filtre épurateur.

-8-

CONCLUSION

L'étude a montré que le terrain sous la couchede terre végétale était recouvert par la formation rési-duelle à silex très caillouteuse sauf dans une bande de20 m de large située à l'est où il y a 1 m de limon sa-blonneux. Du fait de ce niveau très riche en silex laperméabilité est élevée, de l'ordre de 5 x 10" m/s pourl'argile à silex, de 1 à 2 x 1O"6 m/s pour le limon. Ilparaît cependant prudent de compter sur une perméabilitéde l'ordre de 5 x 10~7 à 1 x 1O~6 m/s pour dimensionnerles tranchées d'épandage. Celles-ci larges de 0,50 m àleur base, profondes de 1,20 a 1,30 m auront une longueurde 25 à 30 m pour un petit pavillon, de 35 à 40 m pourles pavillons de type F4, 45 à 50 m pour les grands.Tous ces dispositifs devront être surveillés et entretenussous peine de colmatage, ce qui imposerait leur réfectioncomplète.

MONT-SAINT-AIGNAN, septembre 1977

P. de LA QUER1EREDocteur en hydrogéologie

Travaux de terrain réalisés par : C. MATHONJ.L. TREHIN

F ig : t

PLAN DE SITUATION

ROUEN-OUEST

Bourg-Achard

ECHELLE 1/25 000

;.::í•PROFILS DE LA TRANCHEE

•it:

r::f::r:

; largeur du fossé ¿ù ;niveaii de 1 f eau;rente de I*emprise du fossé sur :1a surface du

:fieusoi i-

diffé-

; pente:du,talus ÜSI

i-jHtill- V.- rtr; ÎÎTT m:.

i±E 1Ü

Fig. 3RESEAU D'ASSAINISSEMENT

^^^^ S

plantes arbustives avides d'eau

.regard

terrainnaturel

terre végétale

feutre jardin —

gravier

écoulement de l'eau

1m

0,50m

F. 5 F. E

B.G

PROFIL DE LA TRANCHEE

décanteur secondaire

Q = TRANCHEE

regards

SCHEMA GENERAL

1 et 2

manchoncoulissant

tranchée

Regards - coupe

-bouchonamovible

fonds dela tranchée