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

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

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