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Bac pro Travaux publics S5.3 LES RESEAUX DE CANALISATIONS 2nde – 1ère - Terminale
S5.3.1 Le cycle de l’eau ses réseaux et ses différents types de stations
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Fiche Technique FT 5.3.1
Le cycle de l’eau, ses réseaux et ses différents types de stations
Définitions
Le cycle de l’eau dans notre secteur est le parcours entre les points de collecte jusqu’au rejet à
nouveau dans le milieu naturel après consommation et traitement. Afin de mieux cerner le cycle de l’eau on
peut le diviser en deux parties :
I- De la collecte dans le milieu naturel jusqu’à sa distribution avant consommation
II- De la collecte après consommation ou ruissellement jusqu’au rejet dans le milieu naturel
L'adduction d'eau regroupe les techniques permettant d'amener l'eau depuis sa source à travers un
réseau de conduites ou d'ouvrages architecturaux (aqueduc, réservoirs,..) vers les lieux de consommation.
Le traitement de l’eau : Il s’agit de traiter l’eau soit :
- Avant sa consommation en rendant l’eau de pompage ou de captage conforme aux normes de
consommation.
- Après sa consommation, en la traitant dans des ouvrages tels que stations d’épurations des eaux
d’assainissement avant rejet dans la nature ou renvoi dans les circuits de consommation.
Les réseaux sont des conduites en matériaux différents permettant soit d’acheminer l’eau de façon
gravitaire ou sous pression afin de desservir en eau potable les différents points de consommation,
soit de collecter l’ensemble des eaux après utilisation ou de ruissellement.
Chantier de réseaux d’adduction
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CHAPITRE I - L'adduction d’eau potable (AEP) de la collecte à sa consommation
Les besoins en eaux par habitant étant devenus importants, presque toutes les communes de plus de
5 000 habitants disposent de leur propre point de collecte d’eau et réseau de distribution. Ce sont souvent des
entreprises spécialisées dans la distribution et l’entretien des réseaux qui en ont la gestion (Ruas, Veolia,…).
Afin de mieux cerner l’adduction d’eau potable, il est nécessaire et indispensable d’identifier la
terminologie qui s’y réfère et les types d’adductions utilisés.
a) Terminologie de l’adduction d’eau potable
La source qui peut être un forage équipé d’un système de pompage (cas le plus fréquent), un cours
d'eau naturel ou un plan d'eau, notamment dans les premiers réseaux de l'histoire, par exemple
chez les Romains ;
Sources
Le réseau de transport constitué de canalisations souvent enterrées, d'ouvrages d'arts (pont, siphon,
canal) et d'un système, automatisé ou non, de vannes et de pompes ;
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Réseaux de canalisation d’adduction d’eau et regards de visite avec compteur chez le particulier
L'aqueduc de Mezza via, à Ajaccio Les cascades de l'aqueduc de Los Angeles en Californie
Les divers systèmes de stockages intermédiaires qui permettent d’avoir une quantité d’eau
disponible et en réserve.
Réservoir ville de Caen Réservoir ville de Favin
Château d’eau de Valence Château d’eau de Commons
Le réseau terminal de distribution amenant l'eau aux consommateurs finaux ou à des points de
distribution collectifs (pompes, fontaines, etc.).
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b) Les deux types d'adduction pour acheminer l’eau :
l'adduction gravitaire, où l'écoulement de l'eau à des pressions importantes est causé par la
différence des niveaux hydrauliques : l'altitude de la source est supérieure à l'altitude du point de
consommation, et se déplace donc grâce à la force de gravitation d'où son nom. C'est le principe du
château d'eau où l’eau est stockée en hauteur afin d’être distribuée sous pression.
l'adduction par refoulement où la pression sur le réseau et l'acheminement de l'eau se fait à l'aide
de pompes à l'intérieur de stations de pompage. Zone 3
Schéma de production d’eau potable
Pompes pour le refoulement de l’eau ou le pompage dans les nappes souterraines
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CHAPITRE II – La collecte des eaux usées, des eaux de pluviales, leurs traitements
avant rejet dans le milieu naturel
II-A Les eaux usées
1- Définition
C’est l’ensemble des eaux domestiques collectées après consommation. On y regroupe les eaux de
lavage, douches et bains, les eaux de vaisselle chargées en matières grasses et les eaux vannes issues de
l’utilisation des toilettes.
2- Leur collecte
En fonction du type de traitement de la commune, la collecte des eaux usées sera soit :
- Indépendante ce qui entrainera aussi un traitement de ces eaux sur le site de collecte (bac à
graisse, fosse septique et ouvrages drainants et filtrants)
- Groupée avec un réseau unitaire ou séparatif.
Les réseaux unitaires sont des
réseaux qui acheminent à la fois les
eaux usées et les eaux de pluie.
Les réseaux séparatifs quand à eux séparent la
collecte de ces deux types d’eaux. De plus en plus les
communes ont l’obligation de séparer les eaux de pluie
des eaux usées (réseau séparatif) afin de diminuer la
taille des canalisations, des ouvrages ainsi que les
dimensions des stations d’épurations.
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3- Les stations ou postes de relevage des eaux usées ou eaux pluviales
Une station de relevage a pour but de collecter les eaux usées (domestiques / industrielles) et
pluviales pour les évacuer ensuite de manière entièrement automatisée vers le réseau d'égouts. On les
utilisent quand la solution gravitaire ne peut s’appliquer.
Une station – ou poste - de relevage se compose d'un réservoir avec une contenance calculée en
fonction du débit de collecte, dans lequel sont placées une ou plusieurs pompes.
Schéma d’un exemple d’utilisation de stations de relevage
Coupe sur station de relevage
Refoulement vers réseau
unitaire ou séparatif
Entrée des
eaux usées
ou pluviales
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4- Le traitement individuel des eaux usées
Comme nous l’avons déjà indiqué auparavant le traitement des eaux usées pourra se faire
individuellement ou collectivement. Le traitement individuel sera moins efficace qu’un traitement collectif
dans une station dépuration.
L’installation d’assainissement non collectif
Généralement cette installation est composée d’un bac à graisse séparatif, d’une fosse septique,
d’un réseau de drains et de tranchées filtrantes (ou bac de sable filtrants selon les cas). On peut
trouver des fosses toutes eaux qui permettent de faire l’économie d’e l’installation du bac à graisse.
Le bac à graisse.
Il permet de stocker les matières graisseuses issues des eaux de vaisselle pour éviter qu’elles ne
colmatent les canalisations et les réseaux drainants.
La fosse septique
Les fosses septiques ou toutes eaux sont dans la majeure partie des cas réalisées en béton
préfabriqué (moins onéreuses). Elles peuvent être aussi fabriquées en plastique ou en fibres de verre.
Elles sont imperméables et sont disponibles dans différentes tailles en fonction du nombre
d’utilisateurs du foyer. Les eaux-vannes collectées seront directement traitées par l’activité micro-
bactérienne.
Bac à graisse
Fosse septique
Regard de répartition
Drains et tranchées filtrantes
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Fonctionnement d’une fosse toutes eaux
La fosse toutes eaux est reliée à une canalisation de collecte qui lui apporte toutes les eaux
ménagères et les eaux-vannes provenant de vos toilettes.
Toutes ses eaux usées arrivent donc dans un premier compartiment.
Les matières les plus lourdes (excréments, papier toilette…) vont au fond de la cuve et forment
une boue.
Les graisses plus légères restent en surface.
Les matières sont liquéfiées à l’aide de bactéries actives qui se nourrissent des matières
organiques.
Elles passent ensuite par un second compartiment où l’eau est déjà plus claire.
Une canalisation emmène ensuite les eaux prétraitées vers une nouvelle filière de traitement, à
épandage ou à filtre à sable.
On trouve une ventilation, qui permet d’évacuer les gaz qui se forment lors de la transformation
de la matière.
Lorsqu’ils s’échappent de la fosse septique toutes eaux, ils ne sont pas nocifs, que ce soit pour
l’homme ou l’environnement.
À l’entrée de la cuve, on trouve un dégrilleur.
Il s’agit simplement d’une grille qui empêche les gros objets non-dégradables de plonger dans la
fosse.
En sortie on trouve un pré-filtre, ce dernier filtre les matières trop volumineuse qui pourrait
endommager la filière de traitement juste après la fosse septique toutes eaux.
Coupe sur fosse toutes eaux
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Les drains et tranchées drainantes ou massifs de sable filtrants
Ce sont des dispositifs qui permettent la dispersion dans le milieu naturel avec un dernier
traitement présent naturellement dans le sol qui sont les micro-organismes.
Drains et massif drainant Drains et tranchées drainantes
Les micro-stations
La micro station d’épuration permet de traiter les eaux usées et elle intervient en trois phases :
décantation, traitement et clarification. Il existe deux principaux types de micro stations d’épuration
selon la façon dont est organisée la phase de traitement : à culture fixe ou à culture libre. Dans les
deux cas, ce sont les micro-organismes (bactéries) présents naturellement dans l’eau qui vont
nettoyer la nettoyer.
Type de micro-station
d’épuration Principe de fonctionnement
Micro station à culture fixe La micro station dispose de supports solides sur lesquels les bactéries vont
se regrouper
Micro station à culture libre Les bactéries sont en suspension dans un bassin d’eau et de boue (solution
la moins chère)
Micro station sans électricité
(filtre compact)
Alternative à la microstation, consulter notre guide pour bien choisir entre
le filtre compact et la micro station.
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a) Les trois étapes de fonctionnement d’une micro-station
o La décantation : les éléments solides vont être séparés du reste des eaux usées en se
déposant dans le fond de la cuve. Ils vont être en partie dégradés par des bactéries. De
cette phase de décantation ressort un effluent liquide qui va être dirigé vers la deuxième
cuve, celle de traitement.
o Le traitement : l’effluent obtenu lors de la première phase est aéré par un générateur d’air
favorisant le développement de bactéries aérobies (qui ont besoin de dioxygène pour agir).
Elles dégradent l’effluent pour réduire la pollution de l’eau. Cette réaction produit des gaz
est des boues. Ces dernières vont directement être redirigées vers la première cuve
rejoindre les boues de la première phase. Le reste (eau et gaz) est redirigé vers la dernière
cuve, celle de clarification.
o La clarification : les eaux vont être clarifiées une dernière fois afin de séparer les résidus
encore présents qui vont se déposer dans le fond de la cuve avant d’être redirigés vers la
première cuve. Les eaux propres sont rejetées.
Coupe sur une micro station Nathur
Le rejet des eaux claires peut être effectué de trois façons différentes : en irriguant directement les
végétaux, dans le sol ou dans un cours d’eau
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5- Le traitement collectif des eaux usées - les stations d’épuration
Principe de fonctionnement
Une station d’épuration est installée généralement à l’extrémité d’un réseau de collecte des
effluents (eaux usées domestiques et urbaines et, par extension, les eaux usées industrielles ou
agricoles) et juste en amont de la sortie des eaux qui seront épurées.
Les premiers traitements sont présents dans toutes les stations, ils consistent en :
un dégrillage : passage des eaux au travers d'une grille retenant les éléments les plus grossiers
qui seront éliminés avec les ordures ménagères.
un dessablage, dégraissage, déshuilage : élimination des sables qui sont déposées et des
graisses qui flottent et seront raclées en surface.
Pour enlever les matières restantes, on utilise différents systèmes faisant intervenir :
des micro-organismes (pour les matières biodégradables),
et/ou des composés chimiques.
Le schéma ci dessous résume pour le système le plus couramment utilisé les différentes étapes du
traitement des eaux (source Ademe)
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II-A Les eaux pluviales
Eaux pluviales : eaux de toiture et eaux de ruissellement
Les eaux pluviales recouvrent les eaux de toiture et de ruissellement : pluie, neige et grêlons
fondus. Ces deux types d'eaux pluviales sont recueillis par des surfaces de constructions ou
naturelles : terrasse, toiture, sol, routes. La récupération et la canalisation des eaux de pluie répondent
à différents objectifs :
récupération des eaux de toitures pour l'arrosage du jardin ;
dépollution des eaux tombées sur routes ou surface bâtie (zone industrielle, activités
polluantes) ;
canaliser les gros volumes d'eau en cas de fortes pluies ou d'orage pour éviter les inondations
et les submersions.
Les eaux de pluie qui tombent sur le toit ou jardin peuvent être rejetées dans le milieu naturel.
Elles ne s'inscrivent pas dans ce cas dans le cadre de l'assainissement des eaux usées.
Elles peuvent être récupérées par le biais d'installations indépendantes et servir, par
exemple, à l'arrosage du jardin ou au lavage de la voiture.
Dans le cas d’un assainissement individuel, l'eau de pluie ne doit pas y être acheminée.
Dans ce cas il faudra :
prévoir une récupération ;
prévoir un drainage vers un lieu de rejet pour éviter les inondations sur votre terrain.
Système indépendant de filtration Caniveaux de collecte Drain périphérique
En assainissement collectif, les eaux de pluies peuvent être récupérées pour le jardinage,
mais le surplus est :
soit rejeté avec les eaux usées (réseau unitaire) ;
soit rejeté dans un réseau spécifique (réseau séparatif).
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À noter : les eaux qui tombent sur les routes se chargent en polluants (pneus, hydrocarbure,
huile de moteur). Les gestionnaires de routes les récupèrent pour les canaliser et les traiter.
Schéma de principe d’un séparateur d’hydrocarbures
Eaux de toiture : rejetées ou récupérées pour le jardin ou la maison
Les eaux de toiture sont des eaux pluviales recueillies par les toitures inclinées ou les toitures-
terrasses. Elles glissent ensuite dans la gouttière et sont :
soit récupérées dans des cuves enterrées ou hors-sol et utilisées ensuite dans le jardin ou
dans la maison ;
soit rejetées en milieu naturel.
Eaux de ruissellement : des eaux de surface évacuées
Les eaux de ruissellement représentent l'écoulement d'eau à la surface du sol, provoqué par les
averses de pluie, de neige ou de grêle. Si elles ne sont pas récupérées, elles peuvent être évacuées
après infiltration dans le sol, par un drainage de l'eau de pluie qui pourra être relié :
soit à un puisard ;
Puisard courant avec rehausses percées
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soit au réseau d'eaux pluviales.
Ouvrage de collecte des aux pluviales
Objectif de la récupération des eaux pluviales urbaines
L'objectif de la récupération et de l'évacuation des eaux de pluie est d'éviter le ruissellement
sur chaussée et les inondations.
Chaussée inondée après de fortes pluies
Déversoir d'orage : indispensable au réseau unitaire
Le déversoir d'orage est un ouvrage public important dans le fonctionnement d'un réseau
unitaire d'eaux pluviales. Son principe est
simple :
lors d'un événement pluvieux, le
niveau d'eau dans le réseau augmente
rapidement ;
cette eau, très chargée en pollution
(que l'on appelle le premier flot), transite dans
la conduite d'assainissement ;
au bout de quelques minutes, ou
quelques heures selon l'intensité de la pluie, le
niveau continu à monter ;
cette eau est quasiment de l'eau claire
et n'a donc pas besoin d'être traitée, elle peut
être rejetée dans le milieu naturel.
Déversoir d’orage
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Le déversoir d'orage est une perforation située dans la conduite, qui permet à l'eau, quand
elle atteint un certain niveau, de transiter par une autre conduite directement reliée au milieu
naturel.
Les équipements de récupération des eaux de ruissèlements sur les voiries
Ce sont les grilles avaloirs et les caniveaux qui permettent de récupérer les eaux de ruissellements sur les voiries urbaines. Les eaux collectées en surface sont dirigées vers le réseau d’eaux pluviales enterré.
Différents types de grilles avaloir et caniveau