cours aep itgrtmeknes

INSTITUT DES TECHNICIENS SPCIALISS EN GNIE RURAL ET TOPOGRAPHIE DE MEKNS

COURS D A - E - P

P o u r l e s E l ve s T e c h n i c i e n s S p c i a l i s s

e n G e s t i o n & M a t r i s e d e l E au (2 An n e )

(Polycopi tudiant et professeur)

M. ABDELLAH BENTALEB ANNE SCOLAIRE 2008 / 2009

(dition Provisoire)

INSTITUT DES TECHNICIENS SPCIALISS EN GNIE RURAL ET TOPOGRAPHIE DE MEKNS / M. ABDELLAH BENTALEB 2

FICHE DE PRSENTATION DU

COURS D A.E.P (PARTIE RSEAU)

Enseignant : M. Abdellah BENTALEB.

Niveau : BTS 2 anne

Volume horaire : 50 h

1. Objectif gnral : Initier lapprenti aux tapes de calculs (et de vrifications) dun projet dAEP et au contrle durant la ralisation.

2. Situation dapprentissage : Cours + photos (et vido) + visites + TD + Projet.

3. Documents et matriels didacticiels : polycopi + tableau (et feutres) + photos (et films) + situation relle (stage) +logiciels informatiques.

4. Dmarche pdagogique : Le cours au dbut (et mise niveau) + (selon la situation) projection de photos (films) discuter, visites techniques (et explication sur place), calcul de projet (logiciels),

5. valuation : des exemples dapplication pendant le cours et exercices de rflexion en fin de chapitre (+ devoir), test de contrle par chapitre, contrle final.

6. Documents et rfrences bibliographiques : Internet, livres dhydraulique

gnrale et appliques (urbaines).

7. Recommandations et observations : le cours est faire :

Une fois le cours dhydraulique gnrale, station de pompage et dhydraulique souterraine sont faits.

De prfrence en parallle avec le cours de mtr et de calcul conomique.

Et surtout avant de partir en stage.


OBJECTIFS

Parmi les tches du technicien en Gestion et Matrise de leau, cest tudier, excuter1 un projet d A.E.P (Alimentation en Eau Potable) ou ventuellement grer2 un rseau d A.E.P. Sur ce:

Quest ce quune eau potable3 ? Quest ce quune station de traitement en eau potable? Quest ce quune alimentation en eau potable ? Et comment grer une alimentation en eau potable?

o En termes de projet en cours dexcution. o En termes densemble douvrages existants

Pour rpondre ces questions, du moins partiellement, il faudra: Dfinir une eau potable et les procds4 qui transforment une eau naturelle en une eau

potable selon son origine en dcrivant, en dimensionnant et / ou en grant les diffrents ouvrages ncessaires dune Station de Traitement dEau Potable (STEP).

Dfinir une alimentation en eau potable et dcrire lensemble des ouvrages5 (les

dimensionner6 et / ou ventuellement les grer) qui constituent le rseau global de cette A.E.P

(depuis le captage des eaux jusquaux abonns)

Sur ce, le plan suivre dans cette tude sera:

Introduction et gnralits de la matire.

Etude de laspect qualitatif: Traitement7 des eaux. Etude de laspect quantitatif: Estimation et appareillages des besoins en eau potable (

satisfaire) et qui ncessitent les ouvrages suivants (pour acheminer la dite eau potable jusquaux abonns):

o Ouvrages et appareillages de captage

8 des eaux.

o Ouvrages et appareillages de traitement des eaux. o Ouvrages et appareillages dadduction9 des eaux. o Ouvrages et appareillages de stockage

10 des eaux.

o Ouvrages et appareillages de distribution11

des eaux.

NOTA:

Afin de concrtiser ce cours, il sera suivi par ltude dun avant projet d A.E.P (cot hydraulique). Mais, le reste (tel que le dimensionnement des ouvrages dart, le mtr / devis, ) fera lobjet dautres matires qui seront traits part.

Comme par ailleurs, ce cours sera divis en deux parties qui sont : o Le traitement des eaux potables (aspect qualitatif) o Le rseau dalimentation en eau (aspect quantitatif)

1 Raliser, faire mener bien un ouvrage en phase de construction

2 Diriger pour son propre compte ou pour le compte dautrui.

3 Potable : quon peut boire sans aucun danger

4 Ensemble de mthodes techniques

5 Objet produit, matriel fabriqu ou install.

6 Donner les dimensions (longueur, largeur et hauteur) pour un ouvrage. Sil sagit dune conduite, donner le diamtre.

7 Moyen mis en ouvre pour rendre une eau potable.

8 Action de recueillir une eau, la canaliser.

9 Action de canaliser une eau de son lieu de captage jusquau lieu de son stockage.

10 Ouvrage qui recueillit leau pour lemmagasiner et le mettre en rserve.

11 Rpartition de leau travers le village (aux abonns)


Pour mieux suivre ce cours, il faudra tudier auparavant:

Le cours dhydraulique gnrale, hydrogologie et hydraulique des stations de pompage.

o La pression, le thorme de Pascal. o Lquation de la continuit, Thorme de Bernoulli et sa reprsentation graphique. o Les pertes de charge linaires et singulires, leurs formules de calcul. o Dimensionnement des conduites. o Calcul des pressions dans un rseau maill et / ou ramifi. o Dimensionnement de la station de pompage (choix des pompes, groupement de pompes

en srie et/ou en parallle) o Loi de Darcy, calcul de rayon daction dun puits, dbit dun puits, rabattement du niveau

de leau dans un puits o Les pompes doseuses.

Le cours dlectrification et lectromcanique

o Diffrencier entre linstallation toile et linstallation triangle. o Calculer la puissance et lnergie en triphas (actives et ractives). o Avoir une notion sur les moteurs (lectrique, explosion, )

Le cours de calcul conomique des projets

o Calculer la valeur actuelle dune somme dargent. o Calculer la capitalisation dune somme dargent. o Calculer lamortissement

Le cours dExcel

o Faire une feuille de calcul avec des formules et/ou des fonctions. o Rsoudre une quation (ou inquation): valeur cible. o Rsoudre des quations (ou inquations) plusieurs variables: Solveur. o Tracer un graphe partir dune feuille de calcul. o Dterminer lquation de la rgression linaire

Le cours d AUTO CAD et autres

o Faire un plan de rseau dEAP (captage, adduction, distribution, ). o Faire des coupes et des profils en long des conduites. o Faire des mtrs

NOTA

Au cours du droulement de ce cours, vous aurez faire des devoirs (surveills et/ou non) qui seront compts au mme titre que les contrles.

Et sur ce, le plan dtude sera le suivant :


TABLE DE MATIRES

OBJECTIFS INTRODUCTION GNRALITS

1 H 1 H

TRAITEMENT DES EAUX (EXPOS) 3 H ESTIMATION DE BESOIN EN EAU 2 H

CAPTAGE DES EAUX 4 H ADDUCTION DES EAUX 10 H

USINE LVATOIRE 5 H LE STOCKAGE DE LEAU 4 H

LE RSEAU DE DISTRIBUTION 10 H LE LOGICIEL EPANET 4 H

TUDE DUN AVANT PROJET D AEP. 2 H LE SUIVI DU PROJET D AEP. 2 H

CONTRLES 6 H

TOTAL 50 h

Visites techniques:

Station de traitement des eaux potables.

Chantier de projet dAEP (stage).

Rservoir deau en cours de nettoyage et / ou entretien.


1 INTRODUCTION GNRALITS

Pour pouvoir alimenter un village en eau, il faut que cette eau soit apte1 tre consomme, cest dire potable2.

Cette eau potable (ayant des qualits bien dfinies : voir les normes satisfaite) devra tre aussi en quantit suffisante (qui satisfait les besoins du village)

Par suite, le rseau constituant l A.E.P, est lensemble des ouvrages et appareillages installer pour traiter et transporter ces besoins en eau satisfaire depuis la ressource en eau jusquaux abonns, savoir :

1.1 LE CAPTAGE

Cest lensemble des ouvrages qui permettent de capter de leau (au niveau de la ressource en eau) et qui peut tre :

Une eau de surface telle quune rivire, source non capte sur place, Une eau de profondeur telle quun puits, source capte sur place,

1.2 LE TRAITEMENT

Cest lensemble des ouvrages qui permettent de traiter (rendre potable) une eau naturelle qui vient dtre capte.

Ce traitement peut tre trs simple, par exemple pour le cas dune eau de profondeur; ou ventuellement complexe, et cest le cas dune eau de surface ( cours de traitement des eaux potables).

1.3 L ADDUCTION

Cest lensemble des conduites, ouvrages et appareillages permettant le transport de leau capte, depuis le lieu de son captage jusqu son lieu de stockage au niveau du village.

Cette adduction peut tre gravitaire, et correspond au cas la cote de captage de leau est largement suprieure celle du stockage (au niveau du village). Par suite, leau coule dans des conduites sous pression et non surface libre.

Comme elle peut tre une adduction par refoulement (cest dire non gravitaire), et dans ce dernier cas, il faudra installer une station de pompage. La dite station de pompage se compose de : o Lensemble des pompes qui donnent lnergie de pression ncessaire leau pour

tre refoule. o Lensemble des moteurs qui font fonctionner (tourner) les pompes. o Les accessoires ncessaires la station de pompage tel que tableau de commande,

anti-blier, o Le btiment qui abrite3 lensemble de ces appareils et pices de rechange.

1 Apte : propre , qui runit les conditions requises pour . 2 Potable : quon peut boire sans aucun risque. 3 Abriter : mettre labri, protger.


1.4 LE STOCKAGE

Il constitue lensemble des ouvrages du gnie civil qui assurent principalement :

Lemmagasinement de leau dans le (ou les) rservoir(s). La mise en pression de cette eau.

1.5 LA DISTRIBUTION

Cest lensemble des conduites et appareillages permettant la distribution de leau stocke aux abonns. Ce rseau de distribution peut tre ramifi, maill, comme il peut tre les deux la fois, et sans oublier le cas des rseaux en tage.

1.6 RSUM

1.7 SCHMA

CAPTAGE DE LEAU

POTABILISATION DE LEAU ET STOCKAGE

ADDUCTION

DISTRIBUTION ET REMISE EN PRESSION EVENTUELLEMENT

STOCKAGE ET MISE EN PRESSION


Exercice

Soit un village allongeant un oued qui lalimente en eau. Donner un schma (esquisse) de lamnagement du village (en insistant sur le circuit de leau depuis son captage jusquau rejet la nature), et reprsenter sur le croquis suivant.

1. O va-t-on placer le captage de leau ?

2. O va-t-on placer la S.T.E.P1, la S.E.E.U2 ?

Pour des raisons dhygine et de cote, on place :

La S.T.E.P en amont du village.

La S.E.E.U en aval du village (vu la non pollution de leau du village et lcoulement gravitaire des eaux uses).

3. O va-t-on placer le chteau deau ?

De prfrence, le chteau deau (rservoir en eau) se place au point le plus haut pour favoriser lcoulement gravitaire sous pression travers le rseau de distribution, et aussi pour avoir la pression rsiduelle au niveau des abonns

4. Qui est le plus exigeant, le rseau dAEP ou dAssainissement du village ? et pourquoi ?

Cest le rseau dassainissement qui est le plus exigeant, vu quil ncessite de la pente pour avoir un coulement gravitaire surface libre. Par contre, lcoulement de leau travers le rseau dAEP se fait sous pression, quel que soit la topographie du terrain

5. Proposer un croquis pour ces rseaux (dAEP et assainissement)

1 S.T.E.P : Station de traitement de leau potable 2 S.E.E.U : Station dpuration des Eaux Uses (urbaines)

V I L L A G E

R i v i r e

100

140


6. Comment va-t-on restituer1 leau la nature ?

Leau sera restitue la nature aprs une puration (pour ne pas polluer lenvironnement) Le mieux encore est de rutiliser les eaux en les faisant infiltrer travers un sol par les

techniques dpandage2, fertigation3, recyclage, Remarques : (Illustrations)

Les eaux uses de Mekns, dverse loued, arrivent jusqu Sidi Kacem, vous y pouvez voir la mousse en abondance qui surnage la rivire.

Quant au cas du village El Borj, son assainissement naura lieu quune fois ces eaux uses collectes seront traites avant leur rejet la nature, ( la rivire Oum Errabi qui alimente Khnifra). une quinzaine de Km laval

Par contre, les villages qui sont laval de Khnifra, ne peuvent tre aliments en eau partir de loued, quune fois les eaux uses de Khnifra seront collectes et traites avant leur rejet la nature ( la dite rivire Oum Errabi qui va les alimenter).

1 Restituer : rendre 2 pandage : action de jeter, parpiller, rpartir 3 Fertigation : Fertilisation et irrigation en mme temps

STEP Rservoir

SEEUU

pandage, Fertigation,

Irrigation, Captage


2 ESTIMATION DE BESOINS EN EAU RAPPEL

Pour dfinir les besoins en eau (dune faon gnrale) il y deux aspects: Aspect qualitatif de ses besoins: voir La matire (traitement des eaux) Aspect quantitatif de ses besoins en eau, qui est la base pour dimensionner les

diffrents ouvrages (de traitement, stockage et de transport) mettre en ouvre.

2.1 VALUATION DES BESOINS EN EAU

Dune faon gnrale, les besoins en eau sont classs en trois types:

Besoin humain et animal.

Besoin industriel.

Besoin dirrigation (arrosage des espaces verts)

Ainsi, les besoins en eau sont trs variables selon le climat, le mode de vie, la saison, limportance du village,

2.1.1 VALUATION DES BESOINS DOMESTIQUES

Pour valuer les besoins en eau domestiques, on se rfre la structure du village:

Pour un village o le rseau dassainissement liquide nexiste pas encore, on table sur une consommation moyenne de 50 100 litres par jour par famille. Et dans de pareille situation, il serait conseill de ninstaller que des bornes1 fontaines collectives.

Pour un village o le rseau dassainissement liquide existe dj, il serait autoriser de procder des branchements pour les abonns particuliers, et on adopte en gros une consommation moyenne de 40 80 litres par jour et par habitant en milieu rural.

2.1.2 VALUATION DES BESOINS EN EAU DU BTAIL

Bien se rappeler quon milieu rural, il existe des animaux quil faudra abreuver2, ainsi; on table sur:

50 litres par jour par tte pour le gros btail (bovin3, quid4,) 10 litres par jour par tte pour le petit btail (ovin5, caprin6,) ..

1 Borne fontaine : robinet collectif donnant de leau plusieurs famille, place sur la rue.

2 Abreuver : faire boire un animal.

3 Bovin : relatif aux bufs (bufs, vaches, veaux,)

4 quid : relatif aux chevaux, mulets,

5 Caprin : relatif aux chvres, boucs,....

6 Ovin: relatif aux moutons, brebis, agneau, blier


2.1.3 VALUATION DES BESOINS INDUSTRIELS

En milieu rural, lindustrie nest pas encore dveloppe, lexception de quelques ateliers artisanaux, par exemple:

Huilerie (presse dolives) 1 mtre cube par tonne dolives. Usine laitire 10 L/ L de lait.

Abattoir : 300 L / Tte.

2.1.4 DIVERS

Ne pas oublier de tenir compte, en milieu rural du:

Souk : 10 L / Visiteurs.

Moussem : 40 L / J /visiteur.

Mosque : 10 m3/ jour.

cole primaire 10 L / J / lve.

cole secondaire 50 L / J / lve interne.

Espace vert 5 m3 / Ha.

Remarque:

Pour les petits villages, Ce sont les besoins humains en eau qui sont les plus importants, alors que pour le reste, il suffit dappliquer une simple majoration (de 30 40%) de ces besoins humains en eau.

2.2 CALCUL DES BESOINS HUMAINS EN EAU

Pour calculer les besoins humains en eau, il faudra rsoudre en premier lieu le problme de:

Laccroissement de la population du village. La dotation future en eau du village.

2.2.1 ACCROISSEMENT DE LA POPULATION

Laccroissement de la population du village est fonction de:

Exode1 de la population des environs vers le village.

Exode de la population du village vers les villes.

Le taux de natalit2 et de mortalit3 dans le village.

..

Et globalement, laccroissement dmographique du village se rsume la prosprit4 de la rgion et la densit de la population.

1 Exode : dpart en masse dune population dun lieu un autre.

2 Natalit : nombre de naissance rapporte une population et une priode.

3 Mortalit : nombre de mort rapport une population et une priode.

4 Prospre : situation qui connat des succs.


EXEMPLE: Pour une culture bactrienne, laccroissement dmographique de la population de ces bactries suit le modle suivant, qui est caractris par trois phases:

Phase de dmarrage (accroissement trs faible) Phase daccroissement intense. Phase de saturation1 (accroissement qui redevient trs faible)

Par transcription2 de ce modle, on admet que le MAROC est en phase daccroissement important (Phase daccroissement intense) : Do on adopte la formule:

Pn = P0 * (1 + ) n

Avec:

P0: Population lanne zro de rfrence. Pn: Population lanne n de rfrence (Horizon de saturation)

: Taux daccroissement de la population. Pour le milieu rural, on admet un taux de lordre de 3 5 %.

EXEMPLE : Dtermination de la population future dun douar, partir des statistiques existantes:

Soit un douar, dont la population au cours des annes passes tait :

Anne 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Population 4000 4900 5500 7300 7500 8000 9000

1. Calcul du taux de croissance dmographique de ce village.

Pour calculer le taux daccroissement dmographique du douar, on a le choix entre le travail

sur papier millimtr (ou semi log) ou ventuellement le faire par Excel. Prparation des calculs

1 Saturation : remplissage dune faon excessive.

2 Transcription : action de reproduire la formule.

Anne 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Population 4000 4900 5500 7300 7500 8000 9000

N (Anne de rfrence) 0 5 10 15 20 25 30

Log10 Pop 3,602 3,690 3,740 3,863 3,875 3,903 3,954

Temps

Nombre

De

Bactries

Limite de saturation

Phase de

Dmarrage Phase de

saturation

Phase

daccroissement intense


1.1 tude graphique sur papier semi log (ou millimtr)

1.1.1 Faire le graphe de Pop = F(t), ou Log Pop = F(t) Graphe de y = Log10 Pop en fonction des annes n de rfrence.

3,600

3,650

3,700

3,750

3,800

3,850

3,900

3,950

4,000

0 5 10 15 20 25 30

log pop

Annes

log ( pop ) = f( anne )

Y = log10 Pop = Log10 P0 + n log10 (1+)

1.1.2 liminer les points douteux. Le point 15, 3.86) sort trop de la droite, sur ce ; il sera considr comme un point douteux

quil faudra liminer, ce qui donne par la suite :

Anne 1965 1970 1975 --- 1985 1990 1995

Population 4000 4900 5500 ---- 7500 8000 9000

N 0 5 10 ----- 20 25 30

Log10 Pop 3,602 3,690 3,740 ----- 3,875 3,903 3,954

1.1.3 En dduire les coefficients de la droite.

A partir du graphe, on dduit que a = 0.0116 et b = 3,63


1.1.4 Calculer le coefficient de laccroissement dmographique.

B = 3.63 = log10 P0, do P0 = P1995= 10b = 103.63 = 4266

a = 0.0116 = log10 (1+), do = 10a 1 =100.0116 1 = 2.69 %

1.1.5 Recalculer le coefficient de laccroissement dmographique et la population P0 par la

mthode statistique pour avoir de la prcision (Mthode des moindres carrs)

N X Y X2 Xy

1

2

. . ..

X Y X2 XY a = . Et b = ., soit la droite sera Y = a*X + b =

2 Calculer la population future jusqu lhorizon 2025.

Selon ltude prcdente, la population lanne 1995 sera :

P30 = P0 * (1+) 30 = 3470 * (1+ 0.0269)30 = = 9460

Anne 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Population 9460 10800 12335 14085 16084 18367 20974

2.2.2 ACCROISSEMENT DE LA DOTATION EN EAU

Selon le degr de dveloppement du village, on admet que la dotation1 en eau est:

Dn = D0 (1 + R) n pour un village plutt urbain.

Dn = D0 + *n pour un village plutt rural (douar) Avec: Dn: Dotation en eau lanne n de rfrence (l/j/hab.) D0: Dotation en eau lanne zro de rfrence (l/j/hab.) R: Accroissement de la dotation (on admet une valeur de 2 5%),

: Accroissement de la dotation (on admet une valeur de 0.5 1 l/j/hab.) Et pour avoir un ordre de grandeur, voici quelques dotations en eau, de lanne 1962,

A CASABLANCA, on a:137 l/j/hab.

A ALGER, on a: 160 l/j/hab.

A BELGRADE, on a: 225 l/j/hab.

..

1 Dotation : volume en eau donner une population.


2.2.3 CALCUL DU DBIT

Cest sur la base du dbit estim ( calculer) que seront dimensionns les diffrents ouvrages du rseau d A.E.P. Mais il faudra bien distinguer entre:

La notion du dbit moyen servant au dimensionnement des ouvrages amont tel que la station de traitement et du stockage des eaux traites.

La notion du dbit de pointe servant au dimensionnement des ouvrages en relation avec la pointe tel que le rseau de distribution.

2.2.3.1 NOTION DU DBIT MOYEN

Le dbit moyen reprsente le besoin en eau journalier, abstraction1 faite sur le moment de sa

demande,

Dbit = Population * Dotation

Et pour lanne de saturation, on a:

Qn = P0*(1 +) n * D0 *(1 + r)

n / 86400 ou

Qn = P0*(1 + ) n * (D0 + * n) / 86400 en l/s

2.2.3.2 NOTION DU DBIT DE POINTE

Le dbit moyen reprsente la demande en eau moyenne, alors que cette demande pourra tre concentre dans un laps de temps court tel quel:

Ceci dfinit la notion du dbit de pointe demand un moment donn. Ainsi, on pourra

dfinir plusieurs pointes:

Pointe journalire (qui aura lieu vers 13 h)

Pointe hebdomadaire (qui aura lieu le jour du souk et/ou le week-end)

Pointe saisonnire (qui aura lieu en juillet aot)

Soit : Globalement; il sera dfinit un coefficient de pointe tel quel:

1 Abstraction : opration par laquelle lesprit isole quelque chose pour la considrer part.


Au niveau du rseau de distribution, le coefficient de pointe sera : P = 3 (approximativement)

Au niveau du rseau dadduction, le coefficient de pointe sera : P = 1,5 1,8. REMARQUE:

Ne pas oublier de faire intervenir lefficience1 du rseau qui est fonction de son tat; on admet pour un rseau relativement en bon tat:

Une efficience pour le rseau de distribution e = 0,7 0,75.

Une efficience pour le rseau dadduction e = 0,85 0,9

Par suite, le dbit de dimensionnement sera: Qd = Qm * P / e

Avec: Qd: Dbit de dimensionnent de louvrage en question. Qm: Dbit moyen calcul du village. P: Coefficient de pointe (du rseau ou de ladduction) e: Efficience (du rseau ou de ladduction)

2.2.3.3 GRAPHE

2.2.3.4 REMARQUE

On vient de voir le calcul des besoins en eau par une approche globale quantitative et sa

rpartition dans le temps.

Mais il reste dfinir la rpartition de ces besoins dans lespace en affectant aux diffrentes zones (zone villa, zone administration, ) leur dotation en eau; do, il faudra voir aussi le plan prvisionnel damnagement (voir chapitre Rseau)

EXEMPLE:

Si on admet que la dotation en eau suivra un accroissement arithmtique, avec: D0 = 60 l/j/hab.; = 0.7 l/j/hab. ; Efficience (Rseau = 0.8 et Adduction = 0.9)

Calculer jusqu quel horizon la source sera t-elle suffisante pour un douar ? Si son dbit

dtiage2 est de 2.5 L/s. La population du douar est de 700 hab. et son accroissement dmographique est de 5%.

1 Efficience : Performance du rseau, quon assimile tort au rendement.

2 Dbit dtiage : Plus faible dbit que peut donner la ressource en eau

Q

(L/S)

Temps (annes)


Pour rpondre cette question, il faudra faire le calcul anne par anne des besoins en eau du douar, et comparer le rsultat avec le dbit de la source. Soit, on a :

Anne Population

(Hab) Dotation (l/j/Hab)

Dbit (l/s)

0 700 60 0,68 1 735 60,7 0,72 2 772 61,4 0,76 3 810 62,1 0,81

.. . . . . .. .. 22 2048 75,4 2,48 23 2150 76,1 2,63

A partir de lanne 22 ou 23, la population manquera deau tant quil ny a pas de changement au niveau de laccroissement dmographique ou de la dotation en eau.

2.2.3.5 CAS PARTICULIER D UNE INSTALLATION INDIVIDUELLE

On vient de voir la faon de calculer le dbit pour un rseau collectif1. Alors que pour rseau simple individuel, il est prfrable si lon voulait faire un projet conomique, de recenser les appareils alimenter connaissant le dbit de fonctionnement de chaque appareil, et on dduira le dbit total fournir.

Voici quelques normes (AFNOR)

Lavabo 0.1 l/s

Bidet 0.1 l/s

Baignoire 0.35 l/s

WC avec chasse 0.1 l/s

Buanderie 0.4 l/s

Robinet (fontaine) 0.7 l/s

..

Dans un mme btiment, tous ces appareils ne fonctionnent pas en mme temps. Do, il

faudra leur appliquer un coefficient de simultanit2 . Si Qt est la somme des dbits dun ensemble dappareils, le dbit Qd de dimensionnement sera

Qd = .* Qt Les coefficients de simultanit sont:

Pour un ou deux appareil(s), on a = 1.

Pour trois appareils, on a = 0.85

Pour quatre appareils, on a = 0.60

Pour cinq appareils, on a = 0.50

Pour six appareils, on a = 0.45

Pour sept ou huit appareils, on a = 0.40

..

1 Collectif : qui concerne plusieurs personnes en mme temps.

2 Simultanit : fonctionnement en mme temps.

Pn = P0*(1 + )n

Dn = (D0 + * n)

Et Qn = Pn * Dn; Soit:

Qn = P n* D0 / 86400 en l/s


EXEMPLE:

Supposant quun logement comporte deux lavabos une baignoire, un bidet, un WC avec chasse deau, des robinets de cuisine et WC. On vous donne :

o Les diamtres sont : 10, 15, 20, 27, 35, 40, 50, 60, . . . . mm. o Les pertes de charge unitaires sont (si les tuyaux sont en plastique) :

Q = 58.9 * D 2.69

* j 0.561

et V = 75 * D 0.69

* j 0.156

1. Dresser un croquis (esquisse) de ce logement.

2. Donner le dbit par appareils (sur le plan du logement)


3. Donner le dbit par tronon de tuyau (sur le plan du logement en supposant que tous les appareils fonctionnent en mme temps)

4. Si on admet une vitesse moyenne de 0.8 m/s, Dimensionner linstallation (Thorique)

Il suffit dappliquer lquation de la continuit : Q = V D2 / 4. Soit : D = (4 Q / V ) 1/2

5. Au niveau du compteur, la pression est de 15 mCE. Donner la pression au niveau de chaque appareil si lensemble est fonctionnel (cas le plus dfavorable).

En conclusion :

On vient de voir le calcul des besoins en eau par la mthode quantitative et sa rpartition dans le temps.

il faudra dfinir la rpartition de ces besoins en eau (non pas seulement dans le temps); mais aussi dans lespace (sur le plan du village), do, il faudra penser au trac du rseau sur le plan prvisionnel damnagement ( chp rseau de distribution).

1.3 0.35

0.3

0.2

0.1

0.9 1 0.7

10

1.6 0.8


EXERCICES:

EXE 1: Pour dterminer la population future dun douar, on a les statistiques approximatives suivantes:

Anne 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Population 1500 2307 2686 3595 4211 6438 8615

1. Calcul du taux de croissance dmographique de ce village.

1.1 tude graphique sur papier millimtr.

Anne 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 Population 1500 2307 2686 3595 4211 6438 8615

N (anne) 0 5 10 15 20 25 30

Log10 Pop 3,18 3,36 3,43 3,56 3,62 3,81 3,94

1.1.1 Faire le graphe de Log10 Pop = F (t)

y = 0,024x + 3,1956

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4

0 5 10 15 20 25 30

1.1.2 liminer les points douteux.

Peut tre, il faudra liminer les couples (1970 ; 2307) et (1985 ; 4211)

1.1.3 En dduire les coefficients de la droite. y = a*x + b avec b = 3.18 a = (3.94 3.18) / 30 = 0.025

1.1.4 Calculer la population P0 et le coefficient de laccroissement dmographique. Log10 Pop0 = 3.18 ; Soit Pop0 = 1 514 Hab a = Log10 (1+ )= 0.025 ; soit = 10

0.025 - 1 = 5.9 %

1.1.5 Recalculer (retrouver) ces coefficients par la mthode statistique pour avoir de la prcision (Mthode des moindres carrs)

.2 Reprendre cette tude avec Excel.


2. Doner le tableau de la population prvisionnelle future jusqu lhorizon 2030 par un pas de 5 ans (ou en an/an sous forme de tableau par Excel) si on a : P1995 = 8177 Hab et = 5.7%

Anne 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Population

EXE 2: Un douar dont la population de 1000 hab. actuellement a un taux daccroissement

dmographique de 5%.Si on admet que la dotation en eau suivra un accroissement gomtrique, avec: D0 = 100 l/j/hab.; r = 6%;

1. Donner sous forme de tableau la population future jusqu lhorizon 30.

P = P0 * (1 + t) n = 1000 * (1 + 0.05) n

N 0 5 10 15 19 20 24 25 26 27 28 29 30

Pn 1000 1276 1629 2079 2527 2653 3225 3386 3556 3733 3920 4116 4322

2. Donner sous forme de tableau la dotation en eau future jusqu lhorizon 30.

D = D0 * (1 + t) n = 100 * (1 + 0.06) n

N 0 5 10 15 19 20 24 25 26 27 28 29 30

Dn 100 134 179 240 303 321 405 429 455 482 511 542 574

3. Donner sous forme de tableau les besoins en eau futurs jusqu lhorizon 30.

BEP = Pn * Qn / 86400

N 0 5 10 15 19 20 24 25 26 27 28 29 30

BEP 1,16 1,98 3,38 5,77 8,85 9,85 15,1 16,8 18,7 20,8 23,2 25,8 28,7

4. Calculer le dbit capter si on suppose que : Efficience (Rseau = 0.7 et Adduction = 0.9),

Qd = BEP / 0.7 / 0.9

N 0 5 10 15 19 20 24 25 26 27 28 29 30

Qd 1,84 3,14 5,36 9,15 14 15,6 24 26,7 29,7 33,1 36,8 41 45,6

5. Jusqu quel horizon suffira :

5.1 La source S1 dont le dbit dtiage est 15 L/s

La source S1 suffit jusqu lhorizon 19

5.2 La source S2 dont le dbit dtiage est 25 L/s

La source S2 suffit jusqu lhorizon 24

5.3 Les deux sources en mme temps.

Les deux sources la fois suffissent jusqu lhorizon 28


3 CAPTAGE DES EAUX

Leau capter existe sous trois formes dans la nature : Eau mtorique (pluie, neige,) Eau de surface (rivires, lacs,) Eau souterraine (forages, puits,)

3.1 CAPTAGE DES EAUX MTORIQUES Ces eaux ne reprsentent pas un grand intrt pour le cas du Maroc, vu la faible

pluviomtrie. Sur ce, voici juste une ide.

3.2 CAPTAGE DES EAUX DE SURFACE

Avant tout, il faudra tudier lemplacement du captage de ces eaux de surface afin de :

viter le risque de pollution (ou du moins le rduire) Conserver le pouvoir auto purateur des eaux. viter les endroits de forte fluctuation1 du niveau de leau. ..

3.2.1 CAPTAGE DES EAUX DE RIVIRE

Il faudra mettre louvrage de captage lamont du village afin de :

Diminuer le risque de pollution due au rejet des eaux du dit village dans loued. Diminuer le cot de pompage.

Ainsi, le captage des eaux de rivire peut se faire soit : Sur la berge de la rivire. Sur le fond du lit de la rivire.

1 Fluctuation : Variation du niveau deau entre le niveau bas et le niveau haut des eaux

Les eaux de pluie captes sont stockes dans des citernes - dune faon individuelle - qui doivent tre dsinfectes auparavant. Leau doit y rester frache et labri de toute contamination. Il ne faut recueillir que les eaux aussi pures que possible ; cest dire, carter les eaux du dbut de la pluie qui sont supposes eaux de lavage (aussi bien de latmosphre que de la terrasse)


3.2.1.1 PRISE DANS LA BERGE

3.2.1.2 PRISE DANS LE LIT

3.2.2 CAPTAGE DES EAUX DES LACS

Pour capter de leau au niveau dun lac (ou barrage), il faudra se placer en amont pour que le pouvoir auto purateur soit le plus important.

Ne jamais placer la crpine au fond du lac afin dviter de capter les eaux mortes. ..

SI LE DEBIT A PRELEVER EST

relativement faible par rapport celui de la rivire, on peut se contenter dun captage sur la berge :

Si le dbit prlever est moyen par rapport celui de la rivire Le captage se fait le mieux au fond de la rivire, le schma de louvrage est +/- identique au prcdent.


REMARQUE : Si le dbit prlever est important par rapport celui de la rivire, il serait prfrable de faire un barrage dversoir de retenue qui stabilise le niveau de leau.

Remarque : Ne pas oublier de filtrer les eaux captes

3.3 CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES

3.3.1 CAPTAGE DES EAUX DE KHETTARA

La khettara est une galerie souterraine qui joigne la nappe capter et la surface du sol. Son coulement se fait surface libre, avec une pente trs faible. Leau souterraine prfre couler travers la galerie quentre les grains du sous-sol (Cest lcoulement qui offre le minimum de rsistances : PdC)

Cest le cas des eaux de : nappes libres. nappes captives. sources captes sur

place.


3.3.2 CAPTAGE DES EAUX DE SOURCE

3.3.3 CAPTAGE DES EAUX EN PROFONDEUR

3.3.3.1 NOTION DE LHYDRAULIQUE SOUTERRAINE

3.3.3.1.1 LOI DE DARCY

La loi de Darcy consiste donner une formule qui dfinit la vitesse de lcoulement de leau travers un sol ayant un coefficient de permabilit K donn.

U = k * H / L Avec U : Vitesse de leau travers le sable en m/s H : Charge de leau permettant lcoulement en

mCE L : Longueur du cylindre travers lequel seffectue

lcoulement en m. K : Coefficient de permabilit du sol (sable) en

m/s. il est quivalent une vitesse de gradient unit.

Il doit se faire dans la roche mre, au point o la source quitte la couche impermable. Les eaux captes ne doivent pas tre sous pression. Si le dbit savre insuffisant, ne jamais employer les explosifs, mais faire des drains.

Remarque : Ne pas oublier de

faire une zone de protection tout autour de la source.

Un puits est un trou (de quelques dizaines de mtres de profondeur et de 1 2 mtres de diamtre), creus manuellement dans le sol verticalement, jusqu la premire nappe, pour recueillir les eaux souterraines.

Alors quun forage est un trou (qui peut avoir des centaines de

mtres de profondeur et de quelques dizaines de centimtres de diamtre), creus dans le sol verticalement, jusqu la premire ou la seconde nappe, pour recueillir les eaux souterraines.


3.3.3.1.2 GNRALISATION

En gnralisant la loi de Darcy, et dans un repre cartsien, on a:

Qui scrit aprs la diagonalisation de K.

Or, pour tudier lcoulement

radial, autour du puits,

Il serait prfrable de passer des cordonnes cartsiennes (X, Y, Z) aux cordonnes

cylindriques (R, , Z) Il faudra remarquer que la variable na pas de grande importance, vu la symtrie de

lcoulement autour du puits. Par suite il ne restera que les variables R (appel composante horizontale) et Z (appel composante verticale).

Soit :

3.3.3.1.3 APPROXIMATION DE DUPUIT

Aprs plusieurs expriences, DUPUIT remarque que : La composante horizontale est la composante dominante. La composante verticale est approximativement gale 1/10 de la composante

horizontale. Cest ce quon note par Kv 1/ 10 Kh Do, la formule approximative de DUPUIT.

U - K * dH / dr Avec :

U : La vitesse de lcoulement horizontal en m/s. K : Coefficient de permabilit (sous-entendu horizontal) en m/s dH : Variation de la charge (correspondante aux pertes de charge) en mCE.

dr : Variation du rayon sur lequel lcoulement sest effectu en m.

U = - K * Grad H

Ux Kx , 0 , 0 H / x Uy = - 0 , Ky , 0 * H / y Uz 0 , 0 , Kz H / z

Uh Kh , 0 H / r = - * Uv 0 , Kv H / z


3.3.3.1.4 DBIT DUN PUITS DANS UNE NAPPE CAPTIVE

En regroupant, la formule du dbit devient :

Q = 2 r e k dh/dr : quation diffrentielle du premier ordre qui se rsout par la sparation des variables, Soit :

Q dr/r = 2 e k dh

Q * Ln r = 2 e k h + Cste

Q * Ln R0 / Rp = 2 e k (H0 - (H0 H))

= 2 e k H

Bien remarquer que pour :

La borne Rp (rayon du puits) correspond la borne H0 - H La borne R0 (rayon infini) correspond la borne H0 Soit :

Q * Ln (R / R0) = 2 e k H Avec :

Q : Dbit que pourra donner le puits en m3/s. K : Coefficient de permabilit (sous-entendu horizontal) en m/s

H : Variation de la charge (appel ici rabattement de la nappe) en mCE. H0 : charge initiale dans le puits (correspondante un dbit nul pomp) en mCE. Rp : Rayon du puits en m. R0 : Rayon du rabattement du puits en m.

Une nappe captive est une nappe emprisonne entre deux couches impermables, dpaisseur e donne.

Pour calculer le dbit donn par une nappe captive (voir schma), on a appliquer :

Lquation de la continuit Q

= U * S avec S = 2 r e : section latrale du cylindre travers laquelle se fait lcoulement.

Lapproximation de DUPUIT

U K * dH / dr

R


Exemple :

Calculer le dbit donn par un puits, si on admet que : Rp = 1.50 m, R0 = 100 m, e = 8 m

et k = 1.5 * 10-4 m/s et H = 3 m.

3.3.3.1.5 DBIT DUN PUITS DANS UNE NAPPE LIBRE

En regroupant ces termes, la formule

du dbit devient :

Q = 2 r h k dh/dr

quation diffrentielle du premier ordre qui se rsout par la sparation des variables, Soit :

Q dr/r = 2 k h dh

Q * Ln r = k h2 + Cste

Q * Ln R0 / Rp = k (H02 Hp

2)

Bien remarquer que pour :

La borne Rp (au niveau du puits) correspond la borne Hp = H0 - H La borne R0 (rayon infini) correspond la borne H0

Soit :

Une nappe libre est une nappe qui repose sur une couche impermable et qui est surface libre. Cest dire qui nest pas emprisonne par une couche impermable au-dessus.

Pour calculer le dbit donn par une nappe libre (voir schma), on a appliquer :

Lquation de la continuit Q = U * S avec la

section de passage de leau S = 2 r h Lapproximation de DUPUIT

U = K * dH / dr

Q = k (H02

- Hp2) / Ln (Rp / R0)

R


Avec :

Q : Dbit que pourra donner le puits en m3/s. K : Coefficient de permabilit (sous-entendu horizontal) en m/s

H : Variation de la charge (appel ici rabattement de la nappe) en m. H0 : Charge initiale dans le puits (correspondante un dbit nul pomp) en m. Rp : Rayon du puits en m. R0 : Rayon du rabattement du puits en m.

Exemple :

Calculer le dbit donn par un puits, si on admet que : R0 = 120 m, Rp = 1.80 m, H0 = 10

m et k = 1.5 * 10-4 m/s et H = 3 m.

4.3.3.1.6 CONCLUSION

Que a soit pour la nappe libre ou captive, le dbit est :

1 Proportionnel la permabilit K. mais

cette dernire est une constante qui ne peut tre modifie.

2 Proportionnel au rabattement H. mais ce dernier ne peut augmenter infiniment sans le risque du tarissement du puits.

3 Proportionnel la puissance de la nappe H (ou e) qui est une constante.

4 Par contre, les rayons du puits et celui de la nappe nont pas une grande importance, en agissant par leur logarithme.

Et sur ce, comment peut on donc augmenter ce dbit ?


4.3.3.1.7 VARIATION DU DBIT DUN PUITS

Pour augmenter le dbit dun puits, on ne peut agir que sur :

3.3.3.2 IMPLANTATION ET EXCUTION DUN PUITS

Un puits a principalement trois parties :

1 Une zone suprieure tanche afin d viter larrive des eaux de ruissellement. 2 Une zone de captage dont les orifices nest pas horizontale. 3 Un avant puits o loge la crpine.

Pour excuter un puits : (voir stage )

1 On commence par un fonage avec un blindage provisoire. 2 On fait la maonnerie, et durant cette tape, le puits est exploit un dbit maximal afin

dliminer le sable qui pourra se dposer par la suite.

3.3.3.3 ZONE DE PROTECTION DUNE RESSOURCE EN EAU

Le primtre de protection immdiat : il vise liminer tout risque de contamination directe de leau capte et correspond la parcelle o est implant louvrage. Il est acquis par le propritaire du captage et doit tre cltur. Toute activit y est interdite.

Le primtre de protection rapproche : il a pour but de protger le captage vis--vis des migrations souterraines de substances polluantes. Sa surface est dtermine par les

1 Le rabattement de la nappe sans dpasser une limite donne, vu le risque du tarissement du puits.

2 Lexploitation de la nappe en faisant des drains dans le sous-sol (et de prfrence qui seront perpendiculaires lcoulement), et ce a en consquence :

3 Une augmentation du stock de leau dans le puits.

4 Une augmentation du dbit de leau dans le puits.

Dans lobjectif de bien conserver la qualit de leau, il faudra penser crer une zone de protection de la dite ressource en eau contre toute pollution :

La protection des captages

constitue une ncessit pour assurer la sauvegarde de la qualit des eaux distribues aux usagers.

Ainsi, on a :


caractristiques de laquifre. Les activits pouvant nuire la qualit des eaux sont interdites.

Le primtre de protection loigne : ce dernier primtre na pas de caractre obligatoire. Sa superficie est trs variable et correspond la zone dalimentation du point deau. Les activits peuvent tre rglementes compte tenu de la nature des terrains et de lloignement du point de prlvement

3.4 CHOIX DE LA POMPE

1 Si la hauteur daspiration est infrieure (en gros 5 7 m), une pompe axe horizontal peut tre envisage.

2 Dans le cas contraire, une pompe axe vertical place dans le puits, et relie au moteur plac la surface du sol par un arbre moteur est possible pour simplifier lentretien et rparation.

3 Mais, dans le ces o la profondeur du puits est trs grande (suprieure 80 m), une lectropompe immerge est ncessaire.

Pour plus de dtail, voir le chapitre Chp 6 : Usine lvatoire .


EXERCICES 0. Pour salimenter en eau potable, un village dcide de capter la source voisine. Dresser :

0.1. Un plan de captage de la dite source. 0.2. Des coupes explicatives (dtails, ligne rouge, ) 0.3. Le mtr approximatif et le devis correspondant si cest possible.

1. Pour salimenter en eau potable, un village dont les besoins en eau potable sestiment un

dbit Q (n = anne) = 15 * (1 + 3.5%) n l/s, pourra capter la source S1 (qui donne un dbit moyen Q1 = 19 l/s), la source S2 (qui donne un dbit moyen Q2 = 23 l/s) ou ventuellement les deux la fois.

On vous donne :

Le cot de captage de S1 (tout compris) 415 000 dh.

Le cot de captage de S2 (tout compris) 213 500 dh.

Le taux dactualisation i = 10 % et la DdV = 30 ans

1.1 Donner le tableau des besoins en eau du village.

Pour salimenter en eau potable, jusqu lhorizon de saturation, ltude technique montre que le village ncessite la mobilisation des deux sources S1 et S2 dont le rsum de donnes est :

Q (n) = 15 * (1 + 3.5%) n l/s

Anne n 1 2 6 7 8 9 12 13 14 29 30

Dbit l/s 15,5 ,,,, 18,4 19,1 19,8 ,,, 22,7 23,5 ,,, 40,7 42,1

1.2 Jusqu quelle anne la source S1 seule suffira t-elle ? la source S2 seule suffira t-elle ?

Le captage de la source S1 de dbit Q = 19 l/s suffit toute seule jusqu lanne 7. Le captage de la source S2 de dbit Q = 23 l/s suffit toute seule jusqu lanne 12. Le captage de deux sources de dbit Q = 42 l/s la fois suffit jusqu lanne 30.

1.3 Avec quelle source va t on commencer lalimentation en eau du village ?

Pour alimenter le village en eau, il y a le choix entre :

A1 : Commencer son alimentation en eau par la source S1 et continuer (plus tard), en lan 7 avec la source S2.

anne

A2 : Commencer son alimentation en eau par la source S2 et continuer (plus tard), en lan 12 avec la source S1.

S1 12 S2 0

S2 7 S1 0 Anne

Anne


Mais : conomiquement, quel est le choix appropri1 ?

1.3.1 Cot du choix A1 : Commencer par S1 et continuer plus tard par S2

C1 = Cot S1 + Cot S2 actualis C1 = 415 000 + 213 500 * Fa (10%, 7) C1 = 415 000 + 213 500 * 0.513 = 415 000 + 109 559 = 524 559 dh

1.3.2 Cot du choix A2 : Commencer par S2 et continuer plus tard par S1

C2 = Cot S2 + Cot S1 actualis C2 = 213 500 + 415 000 * Fa (10%, 12) C2 = 213 500 + 415 000 * 0.319 = 213 500 + 132 232 = 345 732 dh

1.3.3 Quel est le choix appropri2 ? Si il est suppos que les deux sources ont une eau +/- de mme qualit et il n y a pas de

droit de leau, conomiquement, le choix sopte pour la solution ayant le cot le plus faible (petit), et cest

A2. Cd : Commencer par S2 et continuer par S1 plus tard. 1.4 Donner une chronologie prvisionnelle de captage ?

1 Appropri : Qui convient le mieux (conomiquement qui le moins de dpense) 2 Appropri : Qui convient le mieux (conomiquement qui le moins de dpense)

A lanne 12, on renforcera avec S1 (en plus de S2)

On commencera par S2 seule A lanne zro

Annes


4 ADDUCTION DES EAUX

INTRODUCTION

Pour transporter de leau, on pourra utiliser soit :

o Lcoulement surface libre travers les canaux ciel ouvert. o Lcoulement en charge travers les conduites sous pression.

Mais, pour des raisons dhygine, (viter le risque de la pollution en cours de transport), il sera prfr le transport de leau sous pression. Sur ce, et travers ce chapitre, il sera tudi :

1. La description des ouvrages de transport de leau sous pression. 2. Le dimensionnement des ouvrages, et en particulier des conduites en coulement

gravitaire et par refoulement. 3. La station de pompage et ses accessoires pour le cas du refoulement.

4.1 DESCRIPTION DES OUVRAGES

Une canalisation sous pression est constitue par des tuyaux (conduites) assembls les uns aux autres par des accessoires (joints, coudes, cnes, )

4.1.1 LES CONDUITES

Et en tout cas, la conduite devra tre (caractristiques souhaitables) :

Lgre autant que possible pour minimiser les frais de transport, Rsistante aux chocs, pression, corrosion, (proprits mcaniques) Stable pour ne pas modifier les qualits de leau (Proprits chimiques) Ayant un faible coefficient de perte de charge (Proprits hydrauliques)

Les conduites se caractrisent par :

Donnes de la conduite (diamtre extrieur, paisseur, poids, longueur)

Donnes Hydrauliques (diamtre nominal, classe, rsistivit hydraulique)

Sur le march, il existe diffrents types de conduites qui peuvent tre :

Mtalliques : Fonte, acier, aluminium, cuivre,

A base de ciment : Bton arm (prcontraint ou non), amiante ciment.

En matire plastique : PVC, PE.


4.1.1.1 LES CONDUITES MTALLIQUES

Vu leur cot, . Il est remarquer que :

Les conduites en fonte et acier sont rserves aux passages dlicats ncessitants une grande rsistance la pression,

Les conduites en aluminium sont plutt utilises en matriel mobile de surface en irrigation par aspersion (voir cours daspersion)

Les conduites en cuivre taient rserves au trs faible diamtre tel quen utilisation domestique. Et remarquer bien que le plastique (flexible) lait remplac maintenant une fois pour toutes.

4.1.1.1.1 LES CONDUITES EN FONTE

La fonte est un alliage1 de fer et de carbone (3 4 % de carbone)

Avantages de la fonte : o Elle rsiste bien la compression, la corrosion2. o Elle a une bonne dure de vie. o

Inconvnients de la fonte : o Elle est fragile au choc. o Elle a un poids spcifique lev. o

4.1.1.1.2 LES CONDUITES EN ACIER

Lacier est aussi un alliage de fer et de carbone, mais moins riche en carbone ( 1% de

carbone) Les conduites en acier prsentent par rapport aux conduites en fonte les avantages suivants.

Elles sont lgres.

Elles ne sont pas fragiles.

Mais, leur inconvnient majeur est leur rsistance la corrosion qui devient faible; do, il faudra les revtir efficacement, si non, elle rouille facilement.

4.1.1.2 LES CONDUITES A BASE DE CIMENT

Le ciment seul ne rsiste pas aux efforts de traction3, pour en compenser4 ce dfaut, il lui

sera ajout un lment qui en rsistera :

Cest le cas des fils de fer (armature), et on a des conduites en bton arm (prcontraint5 ou non)

Cest le cas de lamiante6 et on a des conduites en amiante ciment7.

1 Alliage : Corps obtenu par ajout dlment un mtal 2 Corrosion : Action de ronger, user, dtruire un mtal 3 Traction : Action de tirer. 4 Compenser : Rtablir lquilibre entre le ciment et llment ajouter (Amiante ou fer) 5 Prcontraint : Ayant subi une contrainte initial 6 Amiante : Roch filamenteuse de silicate de calcium et de magnsium. 7 Amiante ciment est le synonyme de fibrociment


4.1.1.2.1 CONDUITE EN AMIANTE CIMENT

Elle rsiste trs bien la corrosion, au phnomne lectrolytique1, ce qui leur donne une dure de vie trs longue, do leur appellation de TERNIT en France ou DIMATIT (traduction : toujours en bonne apparence) au Maroc.

Elle a un poids spcifique et un coefficient de perte de charge relativement faibles.

Son principal dfaut est davoir des qualits mcaniques moins bonnes, mais; ce nest pas du tout un inconvnient, puisquelle continue avoir de la place sur le march des petits diamtres (infrieur un mtre) en assainissement et en irrigation.

Mais en AEP, leur utilisation est devenue interdite pour des problmes de sant

4.1.1.2.2 CONDUITE EN BTON ARME

Elles sont plutt rserves aux conduites de gros diamtre :

Cest le cas de lalimentation en eau des grandes villes. Cest le cas de lirrigation sous pression (canon arroseur )

4.1.1.3 CONDUITE EN MATIRE PLASTIQUE

Avant, elle tait beaucoup plus rserve au matriel mobile de surface (voir cours daspersion)

Actuellement, elle commence monopoliser2 le march du petit diamtre (aussi bien sous pression qu surface libre), et concurrence fortement lamiante ciment dont lemploi devient trs restreint.

4.1.1.4 CLASSE DUNE CONDUITE

On dfinit la classe dune conduite par la pression laquelle elle est prouve en usine. Il

est recommand dutiliser des conduites dont la classe est le double de sa pression de service (pression laquelle la conduite va tre soumise en fonctionnement)

CLASSE 2 * PRESSION DE SERVICE REMARQUES

Cette rduction de la pression de moiti a pour objectif la scurit contre les excs de pression qui peuvent tre dus :

o Au coup de blier (onde de surpression et dpression qui parcourt la conduite

alternativement avant de samortir)

o la surpression une fois une vanne aval est ferme (et surtout si le terrain est accident)

La pression dessai en tranch sera limite :

o 1.5 * Pression pour des pressions infrieure 10 bars. o Pression + 5 pour des pressions suprieures 10 bars.

1 lectrolytique : Qui se fait par dcomposition chimique sous leffet dun courant lectrique. 2 Monopoliser : Exercer le privilge exclusif de vendre


4.1.1.5 RSUM

Pour quiper un projet d AEP dun village en milieu rural, on a le choix entre :

o Soit les conduites en amiante ciment ayant un risque (de sant) : A viter. o Soit les conduites en plastique

Mais, pour des raisons principalement dhygine et de cot aussi, le plastique a monopolis le march.

4.1.2 ACCESSOIRES

Les accessoires sont des appareils et/ou des ouvrages qui vont en parallle avec les

conduites. Voici quelques-uns uns titre dexemple (pour plus de dtail : voir stage) :

4.1.2.1 JOINTS

Ils ont pour rle de jumeler1 les tronons de conduites, assurer ltanchit2 et donner

un jeu dangle dinclinaison. On distingue deux types :

4.1.2.2 COUDES

1 Jumeler : Associer, mettre bout bout. 2 tanchit : Rendre tanche, impermable.

Ce sont des accessoires qui permettent de faire des angles :

Angle 90 qui sappelle coude

Angle 45 qui sappelle coude 1/8 Angle 2230 qui sappelle coude 1/32

Joints rigides : Cest le cas des conduites embotement et cordon, embotement et bout uni.

Joints flexibles : Cest le cas des joints Gubault, express,


4.1.2.3 TES

4.1.2.4 CNES

4.1.2.5 OBTURATEURS

4.1.2.6 AUTRES

Dautres accessoires seront donns au moment de leur utilisation tels que vidange,

ventouse, bute, vannes, soupapes anti blier, bornes dincendie, clapet

4.1.3 NOTION DE DURE DUTILISATION PRVUE

Les diffrents ouvrages et matriels installer doivent satisfaire les besoins actuels et

surtout futurs du village.

On appelle ainsi, dure dutilisation, le nombre de priodes (annes, mois, heures, ) qui spare la mise en service de louvrage (ou du matriel) et la fin de sa priode durant laquelle il a fonctionn correctement.

Cette dure est calcule laide dune analyse financire qui comporte :

Les investissements initiaux.

Les cots dexploitation. Le taux dintrt. .

Ce sont des accessoires, trs utiliss dans le rseau de distribution, qui permettent de faire des drivations partir de la conduite principale avec le mme diamtre ou dun autre diamtre diffrent.

Ce sont des accessoires, qui permettent de faire passer la conduite dun diamtre un autre diffrent.

En fin de conduite, celle-ci devra tre ferme ; ce qui ncessite des accessoires placer au bout aval.

Le bout de lextrmit qui permet sa fermeture.

La plaque de fermeture.


Exemple

Nomination Caractristiques Dure dutilisation Conduite dadduction Station de pompage

Structures

Pompe

..

Assez difficile agrandir Agrandissement facile Usure rapide

25 50 ans 15 20 ans 5 10 ans

Pour plus de dtail, voir le catalogue des caractristiques du matriel en question.

4.1.4 CARACTRISTIQUE DE LA CANALISATION

Ce paragraphe dcrit le trac de la canalisation, sa pose en chantier, la procdure des

essais et la rgularisation des dbits. Mais, les dtails sont voir sur place au chantier.

4.1.4.1 TRAC DE LA CANALISATION

Le trac de la ligne de la canalisation peut tre soit :

En ligne + / - droite et cest le cas dun terrain plat horizontal. En ligne courbe en suivant le profil du terrain quand il est accident.

4.1.4.1.1 CAS DUN TERRAIN PLAT

Si le terrain est relativement plat et horizontal, il faudra faire un ensemble de pentes et

contre pentes artificielles qui seront places comme suit :

Ventouse au point haut : Ce sont des appareils qui :

o Font vacuer de lair qui saccumule dans les points hauts de la conduite quand elle est en phase de remplissage (ou fonctionnement).

o Ou ventuellement faire entrer de lair dans la conduite quand elle est en phase de vidange.

o Comme elles sont manuelles et/ou automatiques

Vidange au point bas : Regard ayant une vanne (pour vidanger la conduite au cas de rparation, )


4.1.4.1.2 CAS DUN TERRAIN ACCIDENT

Si le terrain est accident, il ne faudra pas oublier de placer, en plus des vidanges et

ventouses :

Des butes : massif de bton qui ancrent1 la conduite et ne la laisse pas semporter par leffet de la pente ou le changement de direction.

Des chemines dquilibre qui vitent les cavitations (forte dpression) aux points hauts slevant au-dessus de la ligne pizomtrique.

La chemine dquilibre devra comporter (Voir schma) :

1 Ancrer : retenir, fixer, bloquer


Des brises charges qui vitent les fortes pressions aux points bas

Comme il faudra viter aussi les grandes pressions par le changement du trac pour ne pas avoir :

o Des conduites de classe suprieure (qui risquent de coter chres) o Des conduites qui risquent dclater sous leffet de surpression passagre.

Exemple : Sur un plan cot accident, qui devra comporter le trac dune conduite.

Faire diffrents profils possibles.

Quels sont les critres de choix prendre en considration ?

Donner le meilleur trac et son profil.

Placer y les diffrents accessoires ncessaires

Que devra t-on inscrire sur un profil en long ?

4.1.4.2 POSE DE TUYAUX

Avant louverture du chantier de pose, il convient de procder au piquetage (implantation) des ouvrages placer.

La tranche devra tre profonde pour viter :

Le risque du gel (en zone montagneuse)

Les dommages qui pourront tre caus par des charges vhicules.

On adoptera couramment une profondeur de un mtre, mais jamais moins de 60 cm, Comme il faut prvoir 30 cm de chaque cot de la conduite au moins,

La conduite est poser doucement sur un lit de sable dau moins 10 cm. ..

A lemplacement des accessoires (joints par exemple), il faudra largir davantage la tranche.

Le fond de la tranche devra tre bien nivel, avec une pente ou contre pente assez douce, rgulire et exempt de pierres. Si non, noublier pas de placer plusieurs butes pour ancrer au mieux la conduite.


4.1.4.3 PROCDURE DES ESSAIS

Elle est dcrite dans le cahier de charge et seffectue aprs un remblai partiel de la conduite sans les joints.

Elle seffectue tous les 500 m en gnral. La valeur de la pression durant lessai est fonction de la classe, alors que la dure de

lessai varie de 30 minutes deux heures. La variation de la pression ne devra pas dpasser une limite donne.

En fin de procdure, on dame1 la conduite par couche de 20 cm de terre meuble.

4.1.4.4 RGULATION DU DBIT

La rgulation2 du dbit a pour objectif louverture et la fermeture de la vanne au niveau de la

conduite dadduction pour livrer le dbit demand, le rduire si ncessaire, voir mme lannuler au cas de rparation de la conduite. Lemplacement de la vanne pourra tre soit en amant ou en aval de la dite conduite.

4.1.4.4.1 RGULATION PAR LAMONT

Elle est dconseille vu que :

Elle entrane un temps de rponse trs lent aprs chaque manuvre de la vanne (quelle que soit une ouverture ou fermeture)

Et surtout, elle est la source dinfiltration des eaux extrieures en absence de pression (charge) Do, le risque de la pollution pourra augmenter.

4.1.4.4.2 RGULATION PAR LAVAL

CONSQUENCE : o Le dimensionnement de la conduite dtermine le (s) diamtre (s) utiliser (voir le

dimensionnement) o Par contre, la classe de la conduite se dduit ce niveau de la rgulation.

4.1.4.4.3 RGULATION AUTOMATISE

La rgulation du dbit peut se faire aussi par une vanne ressort au niveau de la conduite

dadduction pour livrer le dbit demand.

1 Damer : Placer la terre et la tasser couche successive. 2 Rgulation : Action de rgler le dbit deau

Elle remdie aux inconvnients de la rgulation par lamont. Mais, malheureusement, elle entrane des charges (pressions) supplmentaires, do le recours en gnral des classes suprieures de la conduite.


4.2 DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Cette partie de cours traite la dtermination du diamtre donner la conduite dadduction qui peut tre : Une adduction gravitaire : Cas o la cote amant de leau est largement suprieure la cote

aval de leau. Une adduction par refoulement : Cest le cas contraire o la cote amant de leau est infrieure

(ou +/- gale) la cote avale de leau. Dans ce cas, le pompage est ncessaire.

4.2.1 RAPPEL DHYDRAULIQUE GNRALE

Pour pouvoir dimensionner une conduite, il faudra se rappeler en particulier :

Lquation de la continuit. Lquation de Bernoulli. Lexpression des pertes de charge.

4.2.1.1 QUATION DE LA CONTINUIT

On admet ce niveau que lcoulement a un rgime permanent et uniforme. Par la suite,

lquation de la continuit du liquide (eau) se rsume :

Q : Dbit dcoulement travers la conduite en m3/s, S : Section de la conduite de telle que S = * R 2, R est le rayon de la conduite en m. U : Vitesse de lcoulement de leau au niveau de la section en m/s.

4.2.1.2 QUATION DE BERNOULLI

Lquation de Bernoulli reprsente lquation nergtique du liquide en mouvement, non

pas en joule, mais en mtre colonne deau. Et cest ce qui se reprsente (par unit de poids) par lexpression :

Z1 + U1 2 / 2g + P1 / g = Z2 + U2

2 / 2g + P2 / g + PdC (1 2)

o Lnergie potentielle Z en mCE. o Lnergie cintique U2/2g en mCE. o Lnergie de pression P/g en mCE. o Et vu que le liquide est rel, cest dire; il comporte des forces rsistantes de frottement, il

faudra ajouter lnergie rsistante quon appelle PERTE DE CHARGE.

Q = U1* S1 = U2 * S2 = Cste Avec :


4.2.1.3 EXPRESSION DES PERTES DE CHARGE

Rappelons que lexpression des pertes de charge est fonction de plusieurs paramtres; et

sur ce, on a :

Pour les calculs de prcision :

Il sera utilis la formule universelle des pertes de charge linaire en mCE.

J = f * L / D * U 2 / 2g avec

)Re

51.27.3

lg(*21fDf

Et il sera utilis pour les pertes de charge singulires la formule

J = K * U 2 / 2g avec K = f (singularit)

Pour les calculs approximatifs (qui sont ce niveau bien suffisant)

Il sera utilis pour le calcul des pertes de charge linaires des formules approches telle que:

Q = 48.3 * D 2.68

*J 0.56

et V = 61.5 * D 0.68

* j 0.56

pour lamiante ciment Q = 58.9 * D

2.69 *J

0.561 et V = 75 * D

0.69 * j

0.561 pour le plastique

.

Avec :

Q : Dbit dcoulement travers la conduite e m3/s, U : Vitesse de lcoulement de leau au niveau de la section en m/s. D : Diamtre de la conduite en m. J : Pertes de charge travers la conduite en mCE / mL.

Comme il sera utilis pour le calcul des pertes de charge singulires lapproximation

Js = 15 20% JL qui peut tre nglig au niveau dun avant projet.

4.2.2 DIMENSIONNEMENT DUNE CONDUITE GRAVITAIRE

Dans la dtermination du diamtre de la conduite demmene gravitaire, il faut respecter :

Les contraintes techniques.

La contrainte conomique.

Or, en hydraulique, la vitesse est de lordre de 1 m/s, par suite lnergie cintique sera de lordre du cmCE; Ce qui est ngligeable. Et la formule de Bernoulli deviendra :

Z1 + P1/g = Z2 + P2/g + PdC (1 2)

Ainsi, la reprsentation schmatique de ce thorme sera la suivante :


4.2.2.1 LES CONTRAINTES TECHNIQUES

Pour avoir un coulement correct, il faut respecter :

Les contraintes1 de la vitesse.

La contrainte des pertes de charge.

4.2.2.1.1 CONTRAINTES DE LA VITESSE

La vitesse est le premier critre2 dun coulement correct. Ainsi, elle ne doit tre :

Pas trop forte pour viter le risque de :

Pas trop faible non plus, si non; il va y avoir le dpt de sable dans la conduite. Ce qui risque de la rendre plus tard non utilisable. Ainsi, il faut que la vitesse doive tre suprieure une vitesse limite dite vitesse dAUTO CURAGE (Vitesse vitant le dpt de sable dans la conduite) Soit V0 = 0.5 m/s

EN RSUM : on a : 0.5 < v < 1.5 m/s pour l AEP en milieu rural

4.2.2.1.2 CONTRAINTE DES PERTES DE CHARGE

1 Contrainte : obligation, rgle respecter, 2 Critre : proprit qui permet dvaluer, choisir,

o Aggravation du coup de blier au cas o il se produirait.

o Dgradation rapide de la conduite par rosion.

Sur ceux, elle doit tre limite :

o 1.5 m/s pour les petits diamtres (cas de l AEP en milieu rural)

o 2 m/s pour les gros diamtres (cas de lirrigation sous pression : Aspersion, )

Les pertes de charge reprsentent lnergie responsable de lcoulement. Cest ce qui se dfinit par les pertes de charge disponible. Par suite, il faut que les pertes de charge dues lcoulement de leau dans la conduite soient infrieures ou la limite gales ces pertes de charge disponible.


REMARQUE :

Cette notion de perte de charge disponible napparat clairement quune fois le profil en long est trac. Ainsi, par exemple :

1 = P/g initiale sans tenir compte de linstallation de la chemine dquilibre.

2 = P/g finale en tenant compte de linstallation de la chemine dquilibre qui vite le problme de la dpression. La dite dpression aspire toute leau se trouvant aux environs et constitue une source de pollution potentielle,

Sur ce, il faudra considrer que le profil doit comporter aux moins deux tronons ayant :

Un diamtre plus grand pour la partie amont o les pertes de charge sont plus faibles.

un diamtre plus petit pour la partie avale o les pertes de charge sont plus fortes.

Et spars par la chemine dquilibre.

4.2.2.2 LA CONTRAINTE CONOMIQUE

Pour nimporte quel projet, la contrainte conomique est la contrainte dcisive1. Il faut que le

projet ait le cot le plus faible possible. Dans le cas du dimensionnement dune conduite, ceci se traduit par le diamtre le plus petit trouver.

4.2.2.3 EXEMPLES THORIQUES

Dans le dimensionnement dune conduite gravitaire, trois cas peuvent se prsenter :

Cas o la dnivele entre la ressource en eau et le rservoir est normale (Ni trop faible, ni

trop forte), et par suite, la vitesse et les pertes de charge semblent correctes. Cas o la dnivele entre la ressource en eau et le rservoir est trop lev, ce qui entrane

de grandes pertes de charge et se transforme en un excs de vitesse. Cas o la dnivele entre la ressource en eau et le rservoir est trop faible, ce qui entrane

de trop faibles pertes de charge et ceci nassure pas lauto curage de la conduite.

4.2.2.3.1 EXEMPLE 1 : CAS DE DNIVEL NORMALE

Soit dimensionner une conduite en amiante ciment, de pente rgulire, transitant un dbit

de 50 l/s, sur une longueur de 3 km. La cote de la source est 100.00 mNGM et celle du rservoir est 94.00 mNGM.

TRAC : Le profil a une pente rgulire, il ne sera pas ncessaire de procder linstallation dune chemine dquilibre. CHOIX DU DIAMTRE : La perte de charge unitaire est (100 - 94) / 3 = 2 m/km. Alors que le dbit est 50 l/s. Do, le diamtre choisir est compris entre 250 et 300 mm alors que la vitesse est comprise entre 0.7 m/s et 1 m/S ( Formules et/ou abaque de Scimemi)

1 Dcisive : qui tranche ce qui est


OPTIMISATION DU COT : Le choix comporte sur les deux diamtres la fois.

Contrainte des longueurs relatives aux diamtres : L250 + L300 = 3 km Contrainte des pertes de charge :

L250*JU (50 l/s, 250mm) + L300*JU (50 l/s, 300mm) = 6.00 m

Soit : 3.59 * L250 + 1.50 * L300 = 6.00 m Remarque : Pour calculer les pertes de charge unitaires, utiliser plutt la formule pour avoir la prcision.

Ceci constitue un systme de deux quations deux inconnues qui sont : L250 et L300, Une fois le systme rsolu, on a :

L250 = 0.72 km et L300= 2.28 km

RSULTAT

4.2.2.3.2 EXEMPLE 2 : CAS DE DNIVEL TROP GRAND



TRACE : Le profil a une pente rgulire, il ne sera pas ncessaire de procder linstallation dune chemine dquilibre. CHOIX DU DIAMTRE : La perte de charge unitaire est (200 - 180) / 2 = 10 m/km. Alors que le dbit est 30 l/s. Do, le diamtre choisir sera compris entre 150 et 175 mm alors que la vitesse sera comprise entre 1.7 m/s et 1.3 m/s ( Formules et/ou abaque de Scimemi) REMARQUE : Le diamtre 150 mm a une vitesse de 1.7 m/s, vitesse relativement trop grande qui risque la dgradation rapide de la conduite et surtout laggravation du coup de blier. OPTIMISATION DU COT : Le choix comporte sur le diamtre 175 mm ayant une vitesse de 1.3 m/s, ce qui donne une perte de charge de 15.88 m. Le reste des pertes de charge disponible et non utilises devront tre gaspilles par une vanne sous forme de pertes de charge singulires. Soit : PdCs = 200 - 180 - 15.88 = 4.12 mCE


4.2.2.3.3 EXEMPLE 3 : CAS DE DNIVEL TROP FAIBLE



TRACE : Le profil a une pente rgulire, il ne sera pas ncessaire de procder linstallation dune chemine dquilibre. CHOIX DU DIAMTRE :

La perte de charge unitaire est (100 - 91) / 10 = 0.9 m/km. Alors que le dbit est 10 l/s. Do, le diamtre choisir est compris entre 175 et 200 mm alors que la vitesse est comprise entre 0.44 m/s et 0.33 m/s ( Formules et/ou abaque de Scimemi) REMARQUE : Aucun des deux diamtres nest accept cause de la trop faible vitesse. OPTIMISATION DU COT :

Il est prfrable de passer au refoulement pour avoir un complment dnergie, vu que les conditions techniques de cet coulement ne sont pas satisfaisantes. DIMENSIONNEMENT : Voir-le du dimensionnement dune conduite par refoulement.

RSULTAT


4.2.2.4 EXEMPLE PRATIQUE

La cote haute du profil est C = 85 mNGM, la distance SC = 1 km et CR = 3 km. Remarque : La colline a t contourne au maximum pour minimiser les dpressions. TRAC : Le profil a une pente non rgulire, il faudra procder linstallation dune chemine dquilibre obligatoirement. Si non, il va y avoir une grande dpression au point C qui risque de polluer les eaux en ce point, par infiltration des eaux de la nature vers lintrieur de la conduite. Par suite, la conduite sera rpartie en deux tronons :

Le tronon SC dimensionner le premier part.

Le tronon CR dimensionner par la suite, une fois connu la cote donner leau dans la chemine dquilibre.

DIMENSIONNEMENT DE SC : La perte de charge unitaire est (90 - 85) / 1 = 5 m/km. Alors que le dbit est 50 l/s. Do, le diamtre choisir est compris entre 200 et 250 mm alors que la vitesse est comprise entre 1.6 m/s et 1 m/s ( Formules et abaque de Scimemi) Remarque : Le diamtre D = 200 mm a une vitesse un peu forte, de prfrence carter. Par suite, utiliser seulement le D = 250 mm. OPTIMISATION DU COT : En vitant le diamtre D = 200 mm vu lexcs de vitesse, on sera amen : o Soit vanner pour briser lexcs de charge.

o Soit remonter la cote donner leau au niveau de la chemine qui sera plac au point

haut C. Et cest cette dernire solution qui sera adopte pour :

conomiser sur les PdC pour le reste dimensionner.

Surtout avoir une charge au point C qui vite la rentre de la pollution.

C = 85 mNGM Soit dimensionner une conduite en amiante ciment, de profil accident (voir schma du profil en long), transitant un dbit de 50 l/s, sur une longueur de 4 km. La cote de la source est 90.00 mNGM et celle du rservoir est 80.00 mNGM


Cote moyenne de leau au niveau de la chemine dquilibre est, Cote CE = 90 - PdC (Q = 50 l/s, D = 250 mm, L = 1 km)

=90 - 3.59 = 86.41 mNGM

Il sera plac une chemine dquilibre haut de 1.4 m (= 86.41mNGM - 85 mNGM) en moyenne sur la colline.

4.2.3 DIMENSIONNEMENT PAR REFOULEMENT

4.2.3.1 RAPPEL

Dans tout dimensionnement par refoulement, il faudra tenir compte des contraintes

techniques aussi bien que de la contrainte conomique.

A ce niveau, on a : Les contraintes techniques se rsument dans la contrainte de la vitesse :

0.5 m/s < V < 1.5 m/s

La contrainte conomique se rsume au cot minimal de linstallation qui comprend :

o Le cot de linstallation de la conduite (dblai + pose conduite + remblais + ) o Le cot de la station de pompage et des divers frais de (lnergie, entretien, )

Sans oublier que ceci est fonction du diamtre.

4.2.3.2 TUDE THORIQUE

Dans le cas dune conduite gravitaire, leau coule sous leffet de la gravit (son propre

poids) grce la pente qui lui est offerte. Cette diffrence de cotes reprsente lnergie ncessaire aux pertes de charge.

DIMENSIONNEMENT DE CR :

La perte de charge unitaire est (86.41- 80) / 3 = 2.14 m/km. Alors que le dbit est 50 l/s. Do, le diamtre choisir est compris entre 250 et 300 mm alors que la vitesse est comprise entre 1 m/s et 0.73 m/s.


Alors que dans le cas dune conduite par refoulement, lcoulement a besoin dune double nergie : nergie ncessaire pour lever la masse liquide la cote suprieure demande (nergie

potentielle) nergie ncessaire pour vaincre les pertes de charge de lcoulement.

Sur ce, il faudra payer deux cots :

Cot de linstallation de la conduite. Cot de linstallation et du fonctionnement de la station de pompage.

4.2.3.2.1 COT DE LA CONDUITE

Le cot de linstallation de la conduite (conduite + dblai + transport + pose conduite + remblai + ) est une fonction croissante du diamtre. Cest ce qui se reprsente par : (voir graphe)

4.2.3.2.2 COT DE LA STATION DE POMPAGE & DE SON FONCTIONNEMENT

Le cot de linstallation de la station de pompage (btiment + pompes + moteurs + accessoires) ainsi que le cot de lnergie de son fonctionnement et celui de son entretien constituent une fonction croissante de la puissance hydraulique, et par suite fonction croissante des pertes de charge.

Ph = gQHm = gQ (HG + PdC) Les dites pertes de charge constituent une fonction inverse du diamtre PdC = K * D-a

Soit, en fin de compte, le cot de la station de pompage est une fonction dcroissante du diamtre. Cest ce qui se reprsente par : (voir graphe)

4.2.3.2.3 COT GLOBAL

La dtermination de ce diamtre optimal doit passer par un calcul conomique qui ncessite :

La connaissance dun grand nombre de donnes chercher. Un calcul rptitif ncessitant un ordinateur

Mais globalement, il faudra payer aussi bien le cot de linstallation de la conduite que celui de la station de pompage.

Sur ce, le graphe montre bien quil y ait un diamtre pour lequel le cot global payer passe par un minimum. Cest ce qui sappelle le diamtre optimal.


4.2.3.3 TUDE PRATIQUE

Vu la complication du calcul prcdant (tude thorique), les hydrauliciens proposent

plusieurs formules empiriques allant de la plus simple (et ayant une grande erreur) la plus complique (et ayant une meilleure prcision)

Ainsi, voici une des formules les plus simples (formule de Bresse amliore)

D 0.95 * Q 0.43 D : diamtre de la conduite de refoulement en m

Q : dbit refouler en m3/s.

Exemple 1 : Soit une conduite en amiante ciment, de pente rgulire, transitant un dbit de 10 l/s, sur une longueur de 10 km. La cote de la source est 100.00 mNGM et celle du rservoir est 121.00 mNGM.

1. Dimensionner la conduite approximativement. Il sagit dune conduite par refoulement vu qu la cote de larrive de leau est suprieure celle de son dpart. Par suite, il suffit dappliquer la formule de BRESSE. D = 0.95 * Q0.43 Soit D = 130 150 mm

2. En dduire les pertes de charge. La perte de charge est donne par la formule de Scimemi :

Q = 48.3 * D 2.68 * J 0.56

Pour q = 10 l/s soit 0.01 m3 /s et D = 150 mm soit 0.15 m, on a une perte de charge unitaire Ju = 2.33 m/km. Soit les PdC totales sont Ju * L = 2.33 * 10 = 23.3 mCE

3. Calculer la puissance installer.

Par suite la puissance sera

Ph = gQHm = gQ (HG + PdC) = 1000 * 9.81 * 0.010 * ((121 - 100) + 23.3) = 4.35 KW

4. Calculer lnergie annuelle si la pompe fonctionne 20 / 24 h.

nergie annuelle si la pompe fonctionne 20 / 24 h. W = 4.35 * 20 * 365 = 31 755 KWh

5. Calculer le cot de lnergie globale si on a : i = 10%, P = 0.26 dh/KWh, DdV = 30 ans.

Calculer le cot de lnergie globale si on a : i = 10%, P = 0.26 dh/KWh, DdV = 30 ans. Prix = 31 755 * 0.26 * Fc(10%, 30 ans) = 31 755 * 0.26 * 9.42691 = 77 831 dh


6. Donner un schma du profil en log de la conduite.

Exemple 2 : Soit une conduite en amiante ciment, de pente rgulire, transitant un dbit de 40.52 l/s, sur une longueur de 5.150 km. La cote de la source est 141.250 mNGM et celle du rservoir est 201.695 mNGM. La pompe fonctionnant 20 h / 24, a un rendement de 0.85. Le prix de lnergie lectrique est 0.40 dh / KWH.

Si on suppose que linstallation cotant 280 DH / KW, aura une dure de vie de 30 ans, Quel diamtre installe t- on ? Taux dactualisation i = 10 % Tableau des prix des conduites tout compris (dblai + sable + pose + remblai + )

Diamtre (mm) 150 200 250 300 350 400

Prix unitaire (dh/mL) 170 220 290 370 470 580

1. Calculer le dbit de dimensionnement de la conduite

Il sagit dune conduite par refoulement vu qu la cote de larrive de leau est suprieure celle de son dpart. Par suite, il suffit dappliquer la formule de BRESSE pour avoir une ide sur le diamtre conomique.

Bien remarquer quil est donn le temps de pompage (20 h / jour), do, le dbit de la pompe sera : Q = 40.52 * 24 / 20 = 48.62 L/s

2. Dimensionner la conduite approximativement.

D = 0.95 * Q 0.43 = 0.259 m 250 mm

3. Pour ce diamtre, calculer :

Calculons le prix de revient de linstallation pour un diamtre D = 250 mm, et par la suite, encadrons ce diamtre par dautres afin de tracer la courbe en commenant par le creux (le minimum) Pour un diamtre D = 250 mm, on a :

3.1 Les pertes de charge.

Pertes de charge unitaire PdC (Q = 48.62 L/s e t D = 250 mm) = = L(Q/48.3/D2.68)1/0.56 = 17.42 mCE


3.2 La hauteur manomtrique

Calcul de la hauteur manomtrique : Hm = Hg + PdCu * L

= 201.695 - 141.25 + 17.42 = 77.87 mCE 3.3 La puissance installer.

Calcul de la puissance de la pompe P = gQHm / = 43.70 KW

3.4 Lnergie annuelle.

Lnergie annuelle. W = P * t = 43.70 * 20 * 365 = 319 611 KWh

3.5 Le cot de lnergie totale actualise.

C = .0.4 * 319 611 * Fc(10%,30) = = 1 202 860 dh

3.6 Le cot de la station de pompage

Le cot de la station de pompage 43.7 * 280 = 12 236 dh

3.7 Le cot de la conduite.

Le cot de la conduite. 290 * 5 150 = 1 493 500 dh 3.8 Le cot global de linstallation correspondant ce diamtre.

Le cot global de linstallation correspondant ce diamtre. = 1 202 860 + 12 236 + 1 493 500 = 2 708 596 dh

4. Reprendre ces calculs pour les autres diamtres qui encadrent le diamtre approximatif.

Calcul refaire pour les autres diamtres qui encadrent celui l, do le tableau rsum :

Diamtre (mm) 150 200 250 300 350 400

Prix unitaire Conduite (dh/mL) 170 220 290 370 470 580

Prix conduit (DH) 875500 1133000 1493500 1905500 2420500 2987000

PdC (mCE) 200.84 50.69 17.42 7.28 3.48 1.84

Hauteur manomtrique (mCE) 261.28 111.13 77.87 67.73 63.93 62.28

Puissance SP (Kw) 146.63 62.37