Methodologies to study the surface hydraulic behaviour of urban catchments during storm events

Abstract

Une bonne connaissance du comportement hydraulique d'un bassin versant urbain et de ses écoulements en surface (avaloirs) représente une exigence essentielle pour garantir la sécurité du trafic et des piétons, ainsi qu’une gestion correcte du système d’assainissement. Dans de nombreux cas, la disposition des avaloirs se fait selon des critères de densité spatiale. En effet, un emplacement plus rationnel des avaloirs des bassins versants urbains doit être défini sur la base d’une analyse hydraulique précise de la relation entre les écoulements de rues et l’efficience hydraulique des avaloirs. Pour ce faire, on doit utiliser des données expérimentales et autres procédures qualifiées. De plus, nous manquons de critères de danger spécifiques en termes de hauteur d'eau et de vitesse d’écoulement maximum acceptables dans les rues sans risque pour les piétons. Cet article présente les résultats de deux campagnes expérimentales différentes. La première a été effectuée pour évaluer l’efficience hydraulique des avaloirs ; la seconde pour étudier la stabilité des piétons dans des conditions d’inondation urbaine. L’objectif était de proposer de nouveaux critères de danger. Sur la base des résultats expérimentaux, une méthodologie a été développée pour évaluer le risque d’inondation dans des zones urbaines au cours d’évènements pluvieux. Si l’on dispose d’une représentation topographique précise des zones urbaines, il est possible d’effectuer une simulation numérique 2D d’inondation urbaine au moyen d’équations complètes sur les eaux peu profondes. Grâce à cette approche, il est possible de calculer avec précision les rejets absorbés par les avaloirs au moyen de formules de rendement hydraulique. De cette manière, on peut élaborer des cartes de danger détaillées. Cet article présente une application numérique réalisée dans une rue de Barcelone. // A good knowledge of the hydraulic behaviour of an urban catchment and its surface drainage system is an essential requirement to guarantee traffic and pedestrian safety. In many cases, inlets have been situated according to spatial density criteria. Indeed a more rational location of inlets on urban catchments must be defined according to an accurate analysis of the relationship between street flow and inlet hydraulic efficiency. Moreover we lack specific hazard criteria in terms of the maximum acceptable flow depths and velocities on the streets that do not cause problems to pedestrians. In this paper the results of two different experimental campaigns are presented. The first was carried out to evaluate inlet hydraulic efficiency; the second was carried out to address the pedestrian stability in urban flood conditions, whose aim was to propose new hazard criteria. On the basis of the experimental results, a methodology was developed to assess flood hazard in urban areas during storm events. If a refined topographic representation of urban areas is available, a two-dimensional numerical simulation of urban flooding can be performed using complete shallow water equations. According to this approach a numerical application for flood hazard assessment in a street of Barcelona is shown.