Égout gravitaire
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Un égout gravitaire est un conduit utilisant l'énergie résultant d'une différence d'élévation pour éliminer l'eau indésirable. Le terme égout implique l'élimination des eaux usées ou du ruissellement de surface plutôt que l'eau destinée à être utilisée[1]; et le terme gravité exclut le mouvement de l'eau induit par les conduites forcées ou les égouts sous vide (en). La plupart des égouts sont des égouts gravitaires; parce que la gravité offre un mouvement fiable de l'eau sans frais d'énergie, partout où les pentes sont favorables. Les égouts gravitaires peuvent s'écouler vers des puisards, où le pompage est nécessaire, soit pour forcer les eaux usées vers un endroit éloigné, soit pour soulever les eaux usées à une altitude plus élevée pour les amener vers un autre égout gravitaire ; dans les usines de traitement des eaux usées, des stations de relevage sont souvent nécessaires pour soulever les eaux usées.
Les premiers égouts étaient des fossés pour éliminer l'eau stagnante des endroits boueux où le sol sec était préférable pour l'activité humaine. Les premiers égouts remplissaient une fonction similaire aux égouts pluviaux (en) modernes. Les égouts unitaires ont évolué à partir de la pratique dans les premiers fossés de drainage, consistant à exploiter l'écoulement afin d'éliminer d'autres déchets, compris les excréments d'animaux de trait (en)[1]. Les égouts sont devenus désagréables à mesure que les concentrations de déchets augmentaient dans les collectivités à forte densité de population. Des passages couverts ont été établis pour couvrir les liquides repoussants. Les communautés prospères utilisaient la maçonnerie appareillée pour couvrir les premiers égouts. Des tuyaux en terre cuite étaient utilisés pour les égouts à faible volume[2]. La partie d'un égout se déversant dans une pièce d'eau naturelle est appelée un émissaire[3].
Hydraulique d'égout gravitaire
Les réseaux d'égouts gravitaires ressemblent généralement au modèle de ruissellement régional avec de grands égouts principaux dans chaque vallée recevant le débit de petits égouts latéraux s'étendant sur les coteaux. Les systèmes d'égouts sur un terrain relativement plat nécessitent une planification et une construction minutieuses pour minimiser les pertes d'énergie lors de chutes, de virages serrés ou de jonctions turbulentes. Chaque tronçon de l'égout doit régulièrement connaître la vitesse minimale nécessaire pour maintenir les solides en suspension et éviter le blocage du dépôt de solides dans les zones à faible vitesse. Cependant, les égouts dans les zones vallonnées peuvent nécessiter des dispositifs de dissipation d'énergie pour éviter les dommages aux égouts dus à des vitesses de fluide élevées et aux effets de griffure des solides granuleux en écoulement turbulent. Les égouts couverts sont enterrés sous le seuil du gel pour éviter le gel, et suffisamment profonds pour recevoir un écoulement gravitaire des sources d'eaux usées prévues[4]. Les égouts gravitaires longs peuvent nécessiter des profondeurs d'excavation ou des tunnels importants pour maintenir des gradients acceptables près de l'exutoire d'égout.
