Ce tutoriel permet de fabriquer une maquette de bassin versant relativement légère et transportable, en format valise. Elle a été réalisée avec du polystyrène expansé, léger et pratique à manipuler. Pour plus de résistance il est préférable d'opter pour du polystyrène extrudé.
La fiche fabrication a été réalisée dans le cadre du Feder "Acculturation climatique", avec pour but de repenser les expériences des Petits Débrouillards avec un axe adaptation au changement climatique.
Difficulté
Expert
Durée
1 mois
Disciplines scientifiques
Science de la terre
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Plateau polystyrène : découpe des pièces de type C
- 3 Étape 2 - Plateau polystyrène : découpe des pièces de type A et B
- 4 Étape 3 - Plateau polystyrène : découpe en quart d'ovale de la pièce A
- 5 Étape 4 - Plateau polystyrène : découpe en quart de cercle de la pièce B
- 6 Étape 5 - Plateau polystyrène : découpe en demi-cercle d'une pièce type C
- 7 Étape 6 - Plateau polystyrène : découpe en quart d'ovale d'une pièce type C
- 8 Étape 7 - Plateau polystyrène : découpe en demi cercle d'une pièce type C
- 9 Étape 8 - Impression des modules 3D
- 10 Étape 9 - Découpe des cavités
- 11 Étape 10 - Assemblage de la structure
- 12 Étape 11 - Création des cours d’eau
- 13 Étape 12 - Mise en forme du relief
- 14 Étape 13 - Jointure et finition
- 15 Étape 14 - Étanchéité et peinture
- 16 Étape 15 - Découpe du polystyrène transparent
- 17 Étape 16 - Collage des cornières aux coins du polystyrène
- 18 Étape 17 - Pose des tasseaux sur le contreplaqué
- 19 Étape 18 - Découpe du contreplaqué
- 20 Étape 19 - Fixation de la charnière
- 21 Étape 20 - Collage du polystyrène transparent
- 22 Étape 21 - Pose d’un joint silicone entre maquette et polystyrène lisse
- 23 Étape 22 - Pose du joint entre les deux parties de la maquette
- 24 Étape 23 - Percement pour écoulement
- 25 Étape 24 - Création de la poignée
- 26 Étape 25 - Vernissage du contreplaqué
- 27 Étape 26 - Réalisation du couvercle
- 28 Comment ça marche ?
- 29 Éléments pédagogiques
- 30 Commentaires
Introduction
Avant de se lancer dans ce tutoriel, quelques prérequis sont nécessaires : avoir le goût du bricolage, faire preuve de patience et disposer d’une imprimante 3D pour fabriquer les modules amovibles.
Cette maquette a été conçue pour animer des ateliers sur l’adaptation au changement climatique. Elle permet d’aborder plusieurs thématiques : l’importance de la perméabilité des sols, les solutions fondées sur la nature et les solutions techniques, ainsi que les effets des activités humaines sur les bassins versants.
Une fiche d’utilisation de la maquette a été rédigée et est disponible ici : https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Fiche_d%27utilisation_de_la_maquette_du_bassin_versant
- Matériel et outils
Plaque de polystyrène
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La plaque doit être composée d'une mousse rigide de polystyrène extrudé, une caractéristique idéale pour résister à l'eau
Imprimante 3D 
L'impression 3D ou impression tridimensionnelle est l’appellation « grand public » des procédés de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de matière.
Colle 
Colle
Scie sauteuse
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scie sauteuse
Scie égoine
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scie égoïne
Peinture salle de bain
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Peinture salle de bain (échantillons)
Cutter 
Un cutter (ou couteau à lame rétractable) est un outil qui permet de couper des matériaux fins et peu résistants. Il est en général muni d'une lame mobile qui est masquée lorsque l'objet n'est pas utilisé (pour plus de sécurité).
Tournevis 
Un tournevis est un outil de poing utilisé entre autres pour l'insertion et le retrait des vis dans les matériaux. Le tournevis motorisé s'appelle une visseuse, celle-ci est le plus souvent « sans fil ».
Le tournevis, de nos jours, est conçu pour visser des vis à petite échelle mais détient une multitude de fonctions secondaires dont la principale est peut être l’ouverture des pots de peinture. Cette fonctionnalité est réservée intégralement au tournevis de type plat. En effet, elle est diffusée au point que certaines compagnies de production de pots de peinture suggèrent sur leur mode d’emploi d’ouvrir le couvercle à l’aide d’un tournevis plat. D’autres fonctions secondaires incluent : le levier multi-usages (pot de confiture), un presse papier, un outil de défense contre un agresseur, un gratte peinture.[
Joint silicone
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joint silicone
Polystyrène transparent
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polystyrène transparent
Cornières
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cornières
Étape 1 - Plateau polystyrène : découpe des pièces de type C
Découper au cutter 8 pièces de polystyrène de 48 x 96 cm, que l'on nommera "pièces de type C".
Étape 2 - Plateau polystyrène : découpe des pièces de type A et B
Dans la 8e, découper au cutter 2 pièces :
Type "B" : 1x 48x48 cm
Type "A" : 1x 48x24cm
Étape 3 - Plateau polystyrène : découpe en quart d'ovale de la pièce A
Dans la pièce A, tracer un quart d'ovale reliant les deux coins les plus éloignés, et couper au cutter le long de ce tracé.
Étape 4 - Plateau polystyrène : découpe en quart de cercle de la pièce B
Idem pour la pièce B, tracer un quart de cercle reliant les deux coins les plus éloignés, et couper au cutter le long de ce tracé.
Étape 5 - Plateau polystyrène : découpe en demi-cercle d'une pièce type C
Dans une pièce de type C, tracer un quasi-demi-cercle entre un coin et le milieu du petit côté opposé, et couper au cutter le long de ce tracé.
Étape 6 - Plateau polystyrène : découpe en quart d'ovale d'une pièce type C
Dans une autre pièce de type C, tracer un quart d'ovale reliant les deux coins les plus éloignés, et couper au cutter le long de ce tracé.
Étape 7 - Plateau polystyrène : découpe en demi cercle d'une pièce type C
Dans une dernière pièce de type C, tracer un quasi-demi-cercle entre un coin et le tiers du petit côté opposé (de façon à ce qu'il reste plus de plein que de vide), et couper le long de ce tracé.
Étape 8 - Impression des modules 3D
Concevoir et imprimer en 3D des modules champs (avec des sillons perpendiculaires et parallèles à la pente), usines, villes, forêts, zones humides.... laissez libre cours à votre imagination ! Les modules doivent être dimensionnés en 14x11x2 cm. Laissez de la marge en largeur pour pouvoir disposer les éponges, et montrer ainsi la perméabilité et l'imperméabilité de certains aménagements.
Étape 9 - Découpe des cavités
Assembler à blanc la structure en vous appuyant sur le fichier Sketchup. À l’aide d’un cutter, réaliser des ouvertures de 7 x 11 cm (7 ouvertures) pour insérer les modules amovibles, et une ouverture de 14x11 cm pour y insérer 2 modules. Vous pouvez vous aider des modules pour couper des ouvertures à la bonne dimension. Il est à noter que chaque plaque de polystyrène est dimensionnée à 2 cm de largeur : il vous suffit de découper la plaque de polystyrène que vous souhaitez et laisser les plaques en dessous dans leur état initial, sans les découper.
Creuser un trou circulaire pour représenter un lac, ainsi qu’une cavité à pentes douces pour modéliser le bassin de rétention.
Étape 10 - Assemblage de la structure
Coller les différentes pièces de type A, B et C entre elles avec de la colle polyuréthane (PU) en suivant le modèle ci-contre. Certaines pièces de type C resteront au format initial (48x96cm) et seront positionnées en dessous des autres et formeront la base de la maquette.
Étape 11 - Création des cours d’eau
Creuser les tracés des futurs cours d’eau sur la surface de la maquette à l'aide cutter. Vous pouvez vous inspirer du modèle ci-contre.
Étape 12 - Mise en forme du relief
Couper légèrement avec une lame de cutter les pentes.
Poncer la surface pour former une pente douce et simuler le relief du bassin versant.
Poncer également le littoral de sorte à ce que l’eau s’écoule en un même point (là où sera percé le trou), pour la collecter dans une bassine à l’extérieur de la maquette.
Étape 13 - Jointure et finition
Appliquer un joint de colle PU au niveau des cours d'eau pour lisser le polystyrène à ce niveau. Avant que la colle ne sèche,vous pouvez modeler le joint au doigt : pour ce faire, humidifiez le avant de le poser sur la colle (la colle peut s'accrocher à la peau et peut-être difficile à enlever !).
Étape 14 - Étanchéité et peinture
Recouvrir la surface avec de la peinture pour salle de bain afin d'assurer l'étanchéité, colorer la maquette et la préparer à la mise en eau. Faire deux couches de peinture pour plus de durabilité. Vous pouvez utiliser différentes tailles de pinceaux en fonction de la précision requise.
Étape 15 - Découpe du polystyrène transparent
Découper le polystyrène transparent à une hauteur de 14 cm.
Pour la longueur, prendre les dimensions directement sur la maquette finie :
- Pour les petits côtés : mesurer sur le polystyrène peint de la maquette et découper en fonction.
- Pour les grands côtés : mesurer sur le polystyrène peint + l’épaisseur des plaques transparentes de chaque côté.
Pour les petits côtés, vous pouvez passer le cutter plusieurs fois puis exercer une pression pour couper proprement le polystyrène.
Étape 16 - Collage des cornières aux coins du polystyrène
Coller des cornières sur les coins du polystyrène lisse à l’aide de colle PU. Cela renforce et protège la maquette contre les chocs. Vous pouvez poncer la cornière afin que la colle adhère mieux au matériau.
Étape 17 - Pose des tasseaux sur le contreplaqué
- Disposer les tasseaux sur le contreplaqué en vous appuyant sur les contours de la maquette. Les tasseaux doivent être positionnés de manière à venir s'appuyer contre les plaques de polystyrène transparent, lesquelles auront pour rôle de maintenir la maquette en place. Il faudra monter la maquette à blanc à cette étape de la fabrication.
- Visser les tasseaux au minimum pour les maintenir.
- Les tasseaux servant à fixer la charnière doivent aussi être collés, pour plus de solidité.
Étape 18 - Découpe du contreplaqué
Découper le contreplaqué à une taille supérieure à celle de la maquette :
- Prendre en compte l’épaisseur des tasseaux tout autour
- Ajouter une marge de 3 cm pour éviter que les tasseaux soient en contact direct avec les bords en cas de choc.
Étape 19 - Fixation de la charnière
Visser la charnière sur les deux tasseaux prévus à cet effet.
Étape 20 - Collage du polystyrène transparent
Coller les plaques de polystyrène transparent contre les tasseaux.
Étape 21 - Pose d’un joint silicone entre maquette et polystyrène lisse
Disposer la maquette sur le contreplaqué et appliquer un joint silicone tout autour de la maquette, entre le polystyrène peint (de la maquette) et le polystyrène transparent.
Étape 22 - Pose du joint entre les deux parties de la maquette
- Appliquer un second joint silicone à la jonction des deux parties de la maquette.
- Une fois le joint mi-sec, le couper au cutter pour permettre l’ouverture/fermeture.
Étape 23 - Percement pour écoulement
Percer un trou dans le polystyrène et le contreplaqué, au niveau du littoral, pour permettre l’écoulement de l’eau. Vous pouvez poncer le contreplaqué et refaire des retouches de peinture si nécessaire.
Étape 24 - Création de la poignée
- Percer deux trous dans le contreplaqué à l’endroit souhaité.
- Utiliser une scie sauteuse pour découper la poignée.
- Prévoir une poignée de 25 mm de hauteur (équivalente à 2 épaisseurs de tasseau).
- Ajouter une marge de 25 mm.
- Astuce : se baser sur la largeur de la poignée d'une scie égoïne, pour éviter de buter sur les tasseaux lors de la découpe.
- Polir les angles de la poignée après découpe.
Étape 25 - Vernissage du contreplaqué
- Appliquer une première couche de vernis marin.
- Poncer légèrement une fois sec.
- Appliquer une deuxième couche pour renforcer la durabilité.
Étape 26 - Réalisation du couvercle
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
La maquette représente un bassin versant imaginaire. Ce bassin versant est délimité par des lignes de partage des eaux, souvent situées sur les points les plus hauts du relief (crêtes, sommets). Sur cette maquette, la topographie fermée (le fait que le relief est entouré de points plus hauts) est suggérée par le polystyrène transparent, qui entoure la maquette.
Sont représentés un cours d'eau principal, un affluent, l'exutoire et le littoral (plage et océan). Les modules amovibles (champs, villes, usines, etc.) permettent de parler de l'aménagement du bassin versant et des solutions à mettre en place pour s'adapter au changement climatique.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Il est préférable d'imprimer les modules 3D avant de procéder à la découpe des cavités qui leur sont destinées. Cela permet d'ajuster la découpe en fonction des dimensions réelles des modules.
- Mettre du joint silicone à chaque ouverture, afin d'éviter d'éventuelles fuites.
- La maquette reste fragile : bien préciser aux enfants de ne pas s'appuyer dessus lors des animations.
Vous aimerez aussi
Vous pouvez également vous inspirer de la maquette suivante pour concevoir et fabriquer votre propre maquette, avec vos propres contraintes budgétaires et matérielles : https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Fabrication_d%27une_maquette_de_bassin_de_versantFiche de fabrication du bassin versant
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Ce projet peut être mené avec le Tremplin Numérique car il fait appel à une variété de savoir-faire et de compétences : conception, fabrication, impressions 3D, etc.
Pistes pour animer l'expérience
Se référer à la fiche d'utilisation de la maquette bassin versant : https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Fiche_d%27utilisation_de_la_maquette_du_bassin_versant
Dernière modification 30/07/2025 par user:L.lefebvre.
Draft