Hydraulique

Manning-Strickler — collecteur

Capacité d'un collecteur circulaire (pleine section et remplissage partiel), pente motrice/critique et vérification du débit.

Aide à la décision— outil de pré-arbitrage de conception. Ce n'est pas un calcul réglementaire officiel et ne remplace pas une étude réalisée par un bureau d'études agréé.

À utiliser quand vous connaissez le débit à évacuer et voulez vérifier qu'une canalisation (diamètre, pente, matériau) suffit, à pleine section comme à un taux de remplissage donné.

Collecteur circulaire en remplissage partiel

Entrées

Diamètre nominalmm

Pentem/m

Coefficient de Strickler K

Débit à évacuer Qrm³/s

Taux de remplissage h/D(0,1–1)

Résultats

Vitesse pleine section Vp1.006m/s

Appréciation vitesseVitesse correcteOK

Débit pleine section Qp0.0711m³/s

Débit pleine section Qp71.1L/s

Taux de remplissage Qr/Qp0.7OK

Pente motrice Im0.00247m/m

Pente critique Ic0.01454m/m

RégimeLent (fluvial)

Débit à h/D = 0.80.0695m³/s

Débit à h/D = 0.869.5L/s

Capacité au remplissage choisiSuffisante (≥ Qr)OK

Remplissage partiel d'un collecteur circulaire

Comment ça marche

1Manning-Strickler donne la vitesse et le débit d'écoulement à surface libre selon le diamètre, la pente et la rugosité (K).
2On compare le débit capable (Qp) au débit à évacuer (Qr) : le taux de remplissage Qr/Qp doit rester sous ≈ 0,8 pour garder une marge.
3La vitesse doit rester raisonnable : trop lente (< 0,3 m/s) les dépôts s'accumulent, trop rapide (> 4-5 m/s) la conduite s'érode.
4Les pentes motrice et critique indiquent si l'écoulement est fluvial (calme) ou torrentiel (rapide).

Formules

Pleine section : V = K × R^(2/3) × √I, S = πD²/4, R = D/4, Q = V × S
Pente motrice : Im = Qr² / (K × R^(2/3) × S)²
Pente critique : Ic = g × D / (K² × R^(4/3))
Remplissage partiel : θ = 2·acos(1 − 2·h/D), S = D²/8·(θ − sinθ), R = S / (D·θ/2)

Coefficient de Strickler K par nature de collecteur / caniveau

Nature du collecteur / caniveau	K (m^1/3/s)
Fossés naturels très mauvais état, pente faible	10
Fossés très mauvais état, pente > 3 %	20
Caniveaux rugueux (galets, herbes)	30
Caniveaux sol argileux	40
Caniveau maçonnerie ou stabilisé	50
Caniveau en enrobé	60
Caniveau béton / collecteur avec branchements	70
Collecteur avec regards de branchements	80
Collecteurs gros diamètres (DN > 800)	90
Collecteurs sans branchements	100
Collecteur métal et composites / amiante-ciment neuf	110
Collecteur PVC neuf	120
PE-HD lisse neuf	140
PE-HD annelé	110

Plus le matériau est lisse, plus K est élevé (moins de pertes de charge). Source : strato-ref (abaque Strickler).

Domaine de validité

•Écoulement gravitaire à surface libre (pas en charge). Pour une conduite en charge, utilisez Hazen-Williams.

Enchaînement des calculs

Donnée d'entréeCaquot — débit de pointe EPObtenir le débit de pointe Qr à évacuer. Donnée d'entréeMéthode rationnelleAutre source possible du débit Qr. Voir aussiHazen-Williams — écoulement en chargeCas d'un écoulement en charge plutôt que gravitaire. Voir aussiAuto-curage (contrainte tractrice)Vérifier l'auto-curage (vitesse / contrainte tractrice).