Cours Aep Gc4 2014 62o3u

Adduction en Eau Potable

Filière : Génie civil (2ème année : GC4) Institut : Université Mohammed Premier – ENSA Oujda Enseignant : M.Mourad TAJ Année universitaire : 2013-2014

Générales

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Semis 0 : Introduction des pointsAEP TN

L’EAU C’EST LA VIE Le corps humain contient 70 % d'eau. S'il perd 2% de cette eau c'est la soif, et s'il en perd 8% c'est la déshydratation.

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Semis 0 : Introduction des pointsAEP TN Actuellement, au MAROC , c'est donc l’ONEP (Office National d’Eau Potable) qui a le monopole de la distribution de l'eau potable (avec ces collaborateurs d’exploitation : Régie Autonome, Redal, Lydec, Amendis). La mission du distributeur d'eau potable consiste principalement à : Fournir à la population suffisamment d'eau (Quantité). Fournir à la population une eau propre (Qualité). Fournir à la population l'eau sous une pression minimale. L'Organisation Mondiale de la Santé (O.M.S.) qui fixe la consommation domestique minimale à 55 L/jour/hab. La consommation spécifique réelle varie énormément en fonction de la zone et du mode d'alimentation : Pour les Bornes Fontaines : 11 L/jour/hab. Pour les Zones Rurales : 50 L/jour/hab. Pour les Villes Moyennes : 80 L/jour/hab. Pour les Grandes Villes : 140 L/jour/hab.


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Semis 0 : Introduction des pointsAEP TN Quant aux valeurs des consommations domestiques spécifiques à prévoir pour l'alimentation de nouvelles zones ou de nouvelles villes, nous pouvons citer, à titre indicatif, quelques valeurs en relation avec le nombre d'habitants de l'agglomération : Pour une Grande Ville (plus de 100 000 habitants) : de 120 à 200 L/jour/hab. Pour une Ville de 20 000 à 100 000 habitants : de 100 à 140 L/jour/hab. Pour une Ville Moyenne (de 5 000 à 20 000 habitants) : de 80 à 120 L/jour/hab. Pour une Zone Rurale (moins que 5 000 habitants) : de 60 à 80 L/jour/hab. Pour les Bornes Fontaines : de 20 à 50 L/jour/hab. Quelques exemples de besoins publics : Pour le nettoyage des rues et l'arrosage des jardins: de 3 à 5 L/jour/m2. Hôpitaux : de 300 à 600 L/jour/Lit. Pour les istrations : de 100 à 200 L/jour/employé. Pour les Ecoles Primaires : de 10 à 20 L/jour/élève. Pour les Lycées : de 20 à 30 L/jour/élève. Pour les Facultés et Foyers Universitaires : de 100 à 200 L/jour/étudiant.


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Semis 0 : Introduction des pointsAEP TN Pour les petites industries: Boulangerie : 1 l / Kg de pain. Industrie laitière : de 5 à 10 l / l de lait. Conserve de fruits ou de légumes : de 6 à 15 l / Kg de conserves. Pour les grandes industries : Sucrerie : de 2 à 15 m3 /t de betteraves. Cimenterie (voie humide) : 2 m3 /t de ciment. Tannerie : de 20 à 140 m3 /t de produit fabriqué. Papeterie : de 50 à 300 m3 /t de produit fabriqué. Raffinerie de pétrole : de 1 à 20 m3 /t de pétrole. Sidérurgie : de 6 à 300 m3 /t d'acier. Centrale électrique : de 3 à 400 m3 /MWh. Pour les autres besoins d'eau potable, nous rappelons: Besoins touristiques (des hôtels) : de 400 à 700 L/jour/lit (et pouvant atteindre 1200 L/jour/lit pour les hôtels de luxe).


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1 : Schéma Semis des global points Réseau TN AEP

V produit =

Vdistribué

ρ adduction

Vconsommé Vconsommé = = ρ adduction × ρ réseau ρ global


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Vconsommé = (DOTPB × PB ) + (DOTPNB × PNB ) + (DA × P ) + (DI × P )

: Dotation de la population branché (L/j/hab) PB : Population branchée (hab) = TB x P, (avec TB : taux branchement) DOTPNB : Dotation de la population non branché (L/j/hab) PNB : Population non branché (hab) : Population totale (hab) P : Dotation des équipements istratifs (L/j/hab) DA : Dotation des équipements industriels (L/j/hab) DI DOTPB

Calcul de la population Le nombre de population d’une agglomération dépend des facteurs suivants : Taux de natalité Taux de mortalité Immigration et émigration. M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

DOTPB =

Cons PB PB

Cons PB : Consommation de la PB

population branchée (m3/j) : Population branchée (hab)

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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau La méthode rationnelle : Pn = P0 × (1 + τ

)n

: population à la date 0 P0 : population à la date n τ : taux d’évolution de la population entre les dates 0 et n Pn

Exemple 1: P= 20 000 hab, TB = 50 %, CONSPB = 1000 m3/j PB ? DOTPB ?


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Exemple 1: P= 20 000 hab, TB = 50 %, CONSPB = 1000 m3/j PB = 0,5 x 20 000 = 10 000 hab DOTPB = 1 000 x 1 000/10 000 = 100 l/j/hab. Variations des besoins oVariations journalières Le coefficient de la pointe journalière, Kj, est le rapport du volume moyen des trois journées successives les plus chargées de l’année sur le volume moyen annuel. La valeur de ce coefficient Kj est, en principe, déterminée à partir des statistiques sur la variation journalière de la consommation, sur les 365 jours de l'année. Généralement, cette valeur de Kj varie de 1.3 à 1.6, selon le climat et les activités estivales de l'agglomération (par exemple, pour une zone touristique, Kj =1,6). oVariations horaires Le coefficient de pointe horaire, Kh, est le rapport du volume moyen de l’heure la plus chargée d’une journée par le volume moyen de cette journée. Sa valeur varie de 1.5 à 3.5 , selon l'importance de l'agglomération: Pour une Grande Ville Kh = 1.5 à 2 Pour une Ville Moyenne Kh = 2 à 2.5 Pour une Zone Rurale Kh =3 à 3.5 M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Exemple 2 :


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Exemple 2 : 2

1

Pn = P0 × (1 + τ

)n

163 ' 286 = 140 ' 212 × (1 + τ 163 ' 286 = 140 ' 212


)(2004 − 1994 10 × (1 + τ )

)

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12’304 m3/j = 9’964 + 739 + 1’326 + 275 +0 142 L/s = (12’304 x 1000)/(24x60x60) 12’626 m3/j = 74 x 170’628/1000 158 m3/j = 30 x 5’277/1000


1’759 m3/j 352 m3/j 176 m3/j 74 L/Hab/j

= 10 x 175’905/1000 = 2 x 175’905/1000 = 1 x 175’905/1000 = 9’964 x1000/135’295

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223 L/s = 142 L/s / 0.64 289 L/s = 223 L/s x 1.3 227 L/s = 223 L/s / 0.98 295 L/s = 227 x 1.3


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Détermination des débits aux nœuds oBesoins en eau potable par secteur Le dimensionnement d’un réseau de distribution nécessite la détermination du débit maximal à véhiculer par le réseau Qph. Qph : débit de pointe horaire : Kh : Coefficient de la pointe horaire

Qph = Kh.Qpj

Qpj : débit de la pointe journalière : Qpj = Kj.Qmj Qmj : débit moyen journalier Kj : coefficient de la pointe journalière. Qmj : débit moyen journalier •P (La Population) = D x TR x S D : densité d’habitat (hab/ha) TR : taux de remplissage de la zone d’habitat. S : superficie de la zone (ha). •Dot : dotation en eau des populations (l/j/hab)


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Le calcul des besoins en eau s’effectue en suivant les étapes décrites ci-dessous : La densité d’habitat : le nombre d’habitant par hectare : 1- Habitat R+2 : 300 hab/ha ; 2- Habitat R+1 : 250 hab/ha ; 3- Habitat individuel : 200 hab/ha ; 4- Zone villa : 100 hab/ha. Taux de remplissage : Rapport de la surface habitée sur la surface totale de la même zone. Dotation en eau : • Dotation domestique La dotation en eau est calculée par secteurs pour des zones d’habitat homogènes sur la base des statistiques de consommation par secteurs. Exemple : Zone d’habitat R+1 ……..60 l/j/hab Zone d’habitat R+2 ……..70 l/j/hab Zone d’immeubles.. ……..80 l/j/hab Zone de villas……. …….100 l/j/hab


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau • Dotation des équipements istratifs : DA = CEA / ST DA : Dotation des équipements istratifs (m3/j/ha) CEA : Consommation des équipements istratifs (m3/j) ST : Superficie totale des équipements (ha) • Dotation industrielle La dotation industrielle est définie par : la consommation industrielle rapportée sur la superficie totale des équipements constituant l’industrie (m3/j/ha). Exemple 3:


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Exemple 4:


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau Exemple 4:


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2 : Calcul Semisdes desbesoins points TN en eau


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3 : Origines Semisetdes captages points TN des eaux Débit dans un puits Nappe libre Soit un puits de section circulaire de rayon r, descendu jusqu’au substratum. Soit R le rayon d’influence du puits et H son niveau statique. Détermination du rayon d’influence Le rayon d’influence R est donné par la formule de SICHARDT : Avec : K : coefficient de perméabilité, se déduit de l’analyse granulométrique des matériaux par la formule d’Allen Hazen en fonction de D10 . H-h = Δ = rabattement Vibert et R/r = 100-300 (moyenne 200) Sichardt préconise une vitesse critique : Si V > Vc, toutes les particules fines seront entrainées. Le débit maximal (critique) est calculé par la formule : M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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3 : Origines Semisetdes captages points TN des eaux Débit dans un puits Nappe libre Application : Calcul du débit d’un puits d’une nappe libre Soit un puits d’une nappe libre dont les caractéristiques sont : K = 2.10-4 m/s, H = 20 m, h = 15 m, r = 1 m Questions : R? Q? Qc? Nombre de puits pour alimenter 1500 l/s?


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3 : Origines Semisetdes captages points TN des eaux Débit dans un puits Nappe libre Solution : 1.

=> R=3000 x (20 m – 15 m) x (2x10-4 m/s)1/2= 212 m.

2.

= [2 x 3.14 x 1 m x 15 m x (2x10-4 m/s)1/2]/15 = 88.8 L/s.

3.

4.Np = 1500 /20.5 = 73 puits


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Définition : Une adduction est une conduite reliant les ouvrages de production au(x) réservoir(s) de stockage. On distingue : 1. Adduction gravitaire 2. Adduction par refoulement. Pour le Tracé du réseau il faut limiter le age par des terrains privés (pour minimiser l’expropriation). L’emplacement du ou des réservoirs étant fixé ( en fonction de l’altitude des zones à desservir). Profil en long:

Profondeur : au minimum 0.80m. Pente : Montées : pente ≤ 3 ‰. Descentes : pente ≤ 5 ‰. Equipement points hauts : équipés de ventouses pour libérer les canalisations des bulles d’air emprisonnées. Equipement des points bas : équiper de robinets vannes de vidange au moment de réparations. M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Calcul du diamètre d’une conduite : (Q connu et on cherche D) 3 Inconnus : j (Perte de charge), V (Vitesses) et D (Diamètre) 2 Equations :

La solution : fixer un des inconnus et trouver les deux autres à condition que la solution soit acceptable. Les vitesse situées doivent être ϵ [0,5 ; 2m/s], V< 0,5 m/s : risque de dépôt et acheminement de l’air vers les points hauts. V> 2 m/s : risque de dégradation de la conduite (coup de bélier).


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN 1er cas : j fixé:

Exemple : Conduite d’adduction gravitaire reliant deux réservoirs (R1 et R2) Conduite en acier R1 : Cote 50; R2 : Cote 40; Q = 100 l/s; L = 1000 m; k = 1 mm Calculer D par l’abaque de Colebrook et aussi par la formule de Scimemi pour acier. La formule de Scimemi pour l’acier est : Q = 36,4.D2,59. j0,55 ; avec Q(m3/s), D(m), j(m/m). Solution :


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN 1er cas : j fixé: A) Méthode de ColeBrook : Q = 100 L/s; 1ère itération : hf=H=50-40=10m et hf/L=10m/1000m=0.01 Perte de charge j = 10 mm/m (Abaque) D=300 mm. Et

V = (4x100 L/s)/(3.14 x (300 mm)²) V = (4*0.1m3/s)/(3.14 x (0.3 m)²) = 1.415 m/s. 2ème itération : hf=H – (V² /(2.g))= 10m-(1.415²/(2x9.81))=9.898m hf/L=9.898m/1000m=0.009898 Delta = (0.01-0.009898)/0.01=1.02% (petit) Conclusion : D=300mm M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN 1er cas : j fixé: B) Méthode de Scimemi : 1ère itération : hf=H=50-40=10m et hf/L=10m/1000m=0.01 Perte de charge j = 10 mm/m Formule de Scimemi : Q = 36,4.D2,59. j0,55 ; avec Q(m3/s), D(m), j(m/m) : 0.1 m3/s = 36,4.D2,59. 0.010,55 D = 0.273 m= 273 mm V = (4*0.1m3/s)/(3.14 x (0.273 m)²) = 1.712 m/s. 2ème itération : hf=H – (V² /(2.g))= 10m-(1.712²/(2x9.81))= 9.851 m hf/L=9.851m/1000m= 0.009851 D = 0.274 m= 274 mm V = (4*0.1m3/s)/(3.14 x (0.274 m)²) = 1.701 m/s.

ΔV = -0.011310 m/s

3ème itération : hf=H – (V² /(2.g))= 10m-(1.701²/(2x9.81))= 9.853 m hf/L=9.851m/1000m= 0.009853 D = 0.274 m= 274 mm V = (4*0.1m3/s)/(3.14 x (0.274 m)²) = 1.701 m/s.

ΔV = -0.000164 m/s

Conclusion : On accepte comme résultat D=300mm M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN 2ème cas : V fixé: Exemple : Conduite d’adduction gravitaire issue d’un réservoir (R1) Conduite en acier Q = 120 l/s; L = 2000 m; Cote départ R1 : 40 Trouver la côte d’arrivée au Réservoir R2 en utilisant l’abaque de Colebrook pour acier (k=1mm) ? Solution: V = 2m/s; D = 300 mm (

)

Abaque Colebrook: Q=120 l/s et D =300mm j=12mm/m J= 12 x 2000 = 24m (pertes de charges linéaires J=j x L) Cote finale R2 = 40m – 24m = 16m


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Diamètre économique de la conduite de refoulement Diamètre augmente Diamètre augmente

L’investissement des conduites augmente Le prix de la pompe et des frais d’exploitation diminuent (faible pertes d’énergie)

Donc un compromis technico-économique doit exister. Démonstration: soit, Pam : Puissance absorbée par le moteur pompe Hmt : hauteur manométrique totale Hg : Hauteur géométrique Ja : Perte de charges (Pdc) d’aspiration Jr : Pdc de refoulement [Pam] proportionnelle à [Hmt] Hmt = Hg + Ja + Jr Et,

, Donc,

[D (grand) Jr (diminue) Et le contraire est vrai.

Hmt (diminue)


Pam (diminue)] Page 31

4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Diamètre économique de la conduite de refoulement Soit, Pc : prix de la conduite. Pe : prix d’électricité. Pg : prix groupe D (grand) Pc (grand) cout d’investissement (grand) Jr (diminue) Puissance du groupe (petite) Pe (petit) et Pg (petit) Un compromis économique entre : Les frais d’amortissement (Ia) qui augmentent avec le diamètre. Les frais d’exploitation (Ie) qui diminuent avec le diamètre. L’optimum est obtenu pour « It=Ia + Ie » minimum.


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Diamètre économique de la conduite de refoulement 1ère méthode : formule de Bresse : 2ème méthode : formule de Vibert : k : Coefficient dépendant du nombre d’heures de marche du groupe, de la durée d’amortissement et du taux d’intérêt de l’investissement. e/f : Rapport du prix du Kwh au prix du kg de conduite. Q : Débit refoulé en m3/s. * Pour une marche de 24h/24 et pour une durée d’amortissement de la canalisation de refoulement de 50 ans à un taux d’intérêt de 8% ; k=1,456 * Pour une marche de 10h/24 et une durée d’amortissement de la Canalisation de 50 ans à 8 % ; k =1,27.


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4 : Semis Conduites des points d’adduction TN Diamètre économique de la conduite de refoulement Application : Calculer le diamètre économique par une conduite de refoulement de : Q= 50 l/s ; Hg = 30m ; L = 1200 m ; Pdc aspiration négligeable ; Le rendement du groupe = 0,60 Méthode de Bresse Méthode de vibert (e = 1DH/Kwh ; f = 14 DH/kg ) Marche 24h/24 Solution : Formule de Bress : Formule de Vuibert Marche 24h/24 :


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Semis 5 : Appareillages des points TN


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Les robinets-vannes présentent l'avantage d'une ouverture et d'une fermeture lentes (limitation des coups de bélier). M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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Semis 5 : Appareillages des points TN Les manchettes de traversée : C’est un accessoire en fonte qui a comme rôle de er le poids du béton formant le mur du regard et de protéger la conduite en plastique lors de la traversée de ce mur.

Les coudes : Ce sont des accessoires de déviation de la direction de circulation des eaux, ils existent en différents angles. La plaque pleine : C’est un bouchon qu’on monte à l’extrémité d’une conduite antenne pour arrêter la circulation des eaux.


Les raccords à brides major : C’est un organe monté avant l’entrée et après la sortie de chaque regard, il s’attache à la conduite en plastique pour lui permettre de se lier aux accessoires en fonte.

Le cône de réduction à brides : Ce sont des organes de raccordements en cas de changement de diamètre, du grand au petit et inversement.

Les Tés : Accessoire en forme de ‘’T’’ utilisé pour les raccordements des canalisations secondaires aux canalisations principales.

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Semis 5 : Appareillages des points TN RACCORDS A OLIVE Très utilise dans le domaine du bricolage pour raccorder facilement les tubes de cuivre écroui de façon fiable et cela sans aucune soudure. Au moment du serrage, l’olive est retreinte sur le tube et l’étanchéité est obtenue par contrainte de la matière. Bouche ou poteau d’incendie : Raccordés au minimum à des conduites de DN 90. Rayon d’influence de 200 m chacune. Débit de service de 17 l/s (pas introduit dans les calculs des besoins en eau : demande occasionnelle) aux bouches d’incendie.


Manchon

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Semis 6: Réservoirs des points TN Diamètre et pression des conduites : Selon les prescriptions de l’ONEP le DN minimal permis dans le réseau vaut 60 mm. Alors que pour les pressions on choisit le plus souvent une PN de 16 bars pour les tuyaux en plastique.


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Semis 6: Réservoirs des points TN Les avantages de la présence d’un réservoir sont : Régularité dans le fonctionnement du pompage (Q=cte, H=cte), d’où une régularité de la pression dans le réseau. Assurer les débits de pointe Avoir une réserve d’incendie Le matériau le plus utilisé est le béton armé (dosage en ciment de 400 kg/m3 environ). D’après la situation des lieux, les réservoirs peuvent être : • Enterrés • Semi-enterrés • Surélevés Pression au sol : La pression de service conforme aux exigences de l’ONEP varie entre 2 et 6 bars, ou encore 20 et 60 m. Pour ce qui est de la pression minimale, la pression au sol dans les conditions les plus défavorables doit être comme suit: Ps = Pr + H + J Ps : pression au sol Pr : pression résiduelle qui est de 10 m H : hauteur du logement : 3m/niveau J : pertes de charge pour chaque étage égale à 0,5 m/étage

S’il existe entre la localité et le site du réservoir une grande dénivelée, on fait recours à une distribution étagée.


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Semis 6: Réservoirs des points TN Exemple distribution étagée : Ville située entre les cotes 30 et 70 NGM

1- Réservoir 1 placé à la cote 70 * Bas de la ville : 70 – 30 = 40m * Haut de la ville : 70 – x = 20m ⇒ x =50 NGM Le réservoir 1 alimente la zone située entre les cotes 30 et 50 2- Entre les cotes 50 et 70 On place un réservoir qui puisse garantir une pression minimale de 20 m sur la partie du réseau située à la cote 70 ; soit : 70+20 = 90 NGM. Sur la cote 50, on aura une pression de: 90 - 50 =40m.

Fonction réserve d’incendie : La réserve d’incendie dans un réservoir est destinée à alimenter le réseau de distribution d’un débit de 60m3/h durant 2 heures (17l/s), soit une réserve de 120 m3.


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Semis 6: Réservoirs des points TN La variation du débit de la pointe horaire Qph : •06h – 7h = Qpj •07h – 11h = 3.5 Qpj •11h – 16h = 0.4 Qpj •16h – 18h = 2 Qpj •18h – 22h = 0.5 Qpj •22h – 06 h = 0.125 Qpj


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Semis 6: Réservoirs des points TN Capacité pratique d’un réservoir (fonctionnement d’adduction 24h/24): • En pratique, la capacité d’un réservoir destiné à alimenter une agglomération est égale à la moitié de la consommation de la journée de pointe augmentée de la réserve d’incendie. Le volume total à stocker dans un réservoir est : V = Vres théo + Vincendie Les sections de ces réservoirs sont : •rectangulaires : V > 3000 m3 •circulaires : V < 3000 m3 On utilise les réservoirs surélevés (ou châteaux d’eau) quand les conditions topographiques l’imposent et quand la capacité est faible.


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Semis 6: Réservoirs des points TN Applications Calcul des capacités théoriques d’un réservoir pour les cas suivants : •Cas 1 : correspond à un pompage nocturne de durée 10 heures/24, entre 20 heures et 6 heures •Cas 2 : correspond au cas d’un pompage nocturne de durée 8 heures/24, limité aux heures creuses de fourniture d’énergie, c'est-à-dire entre 22h et 6h


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Semis 6: Réservoirs des points TN Solution : On voit sur les deux figures ci-dessous : •Figure 1 : Le pompage nocturne pendant 10 heures, avec un débit égal à 2,4 Qpj, nécessite un réservoir pouvant contenir 22 heures du débit Qpj, soit 22/24 = 91.7% de la consommation de la journée de pointe. a : débit horaire moyen de la journée de pointe (a = Qjmax /24) a Qjmax/24 ? Qjmax/10 ? = 2.4*a


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Semis 6: Réservoirs des points TN Figure 2 : Si le pompage est limité strictement aux 8 heures creuses, le réservoir requiert un volume assez peu supérieur au précédant = 23heures de débit Qpj, soit 23/24 = 95.8% de la consommation de la journée de pointe.


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Semis 6: Réservoirs des points TN


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Types des réseaux de distribution Réseaux ramifiés : Les conduites vont toujours en se divisant à partir du point d’alimentation sans jamais se refermer. Avantage : économique (moins de canalisations, moins d’équipements hydrauliques). Inconvénients : arrêt en un point toutes les conduites placées en aval se trouvent privées d’eau. Réseaux maillés : Les conduites sont suivant des contours fermés permettant une alimentation en retour. Moins de risques de perturbation de service. Réseaux étagés : Si une agglomération présentant des différences de niveau importantes Le réseau risque d’avoir de très fortes pressions dans une partie. Solution : une distribution étagée = deux réseaux indépendants pouvant assurer des pressions limitées. Réseaux à alimentations distinctes : L’un des réseaux distribue l’eau potable destinée aux besoins domestiques alors que l’autre permet de véhiculer l’eau non potable réservée aux usages industriels, lavage, arrosage,…. M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Eléments de calcul d’un réseau de distribution d’eau potable Débit de dimensionnement Choix du diamètre Vitesse d’écoulement Pressions à satisfaire Défenses contre l’incendie Débit de dimensionnement = Débits de pointe horaire = Qph = Kj.Kh.Qmj Choix du diamètre Le diamètre à choisir doit satisfaire : Diamètre normalisé + assure le débit Q et la pression au sol + diamètre ≥ 60 mm (≥ 100 mm, en cas de bouches d’incendie). Vitesse d’écoulement La vitesse entre 0,5 à 2 m/s. En pratique, il faut avoir : Une vitesse maximale de 2m/s avec le débit de pointe horaire. Une vitesse minimale de 0,5m/s avec le débit de pointe journalière.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Pressions à satisfaire Pour l’ensemble des nœuds constituant le réseau, les pressions doivent satisfaire les conditions de pression minimale et de pression maximale. La pression au nœud doit être calculée après le dimensionnement du réseau et comparée à la pression à satisfaire. Pression au nœud = cote piézométrique – cote du terrain naturel Pression au nœud > Pression minimale Pression au nœud < Pression maximale Pression minimale : Le réseau de distribution doit assurer, dans les conditions les plus défavorables (pointe horaire), une pression au sol Ps correspondant à : Ps = Pr + H + ΔH, avec : Pression résiduelle Pr; Hauteur de l’habitat desservi H; Perte de charge dans chaque habitat ΔH Exemple : Habitat à 2 niveaux (R+1) Pr = 10 m , H = 3m par niveau , ΔH = 0,5 m/niveau Ps = 10 + 2x3 + 2x0,5 = 17 m Les pressions au sol dépendent donc du nombre d’étages desservis, soit : RDC : 13,5 m; R+1 : 17 m ; R+2 : 20,5 m; R+3 : 24 m ; R+4 : 27,5 m; R+5 : 31 m Pression maximale : La pression ne doit pas déer 60 mètres. Sinon, une distribution étagée ou réducteurs de pressions. M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Défenses contre l’incendie Assurer un débit de 17l/s avec une pression résiduelle de 1 bar (valeur minimale 0,6 bar). Les bouches ou poteaux d’incendie auront un diamètre minimal d’alimentation de 100 mm et chacun défendra un rayon de 100 à 150 mètres, celui-ci pouvant être porté à 400 mètres si le risque est faible.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Calcul d’une conduite de distribution d’eau potable Calcul d’une conduite simple Conduite assurant à son extrémité un service en route Calcul d’une conduite simple Le calcul d’une conduite simple n’assurant aucun service en route et débitant à son extrémité un débit Q, est effectué en respectant à l’extrémité une pression au sol suffisante pour l’alimentation des usagers. Exemple : • Réservoir en A alimentant une conduite AB (cote réservoir = 70) • L’altitude de B est de 35 m • Le débit acheminé par la conduite est égal à 100 l/s • La longueur de la conduite est égale à 2000 m • La pression au sol en B imposée est égale à 30 m Calculer le diamètre de la conduite reliant le réservoir au point B.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Solution : La perte de charge maximale est égale à : J= (70-35)-30 =5 m Les tables de Colebrook permettent de chercher le diamètre écoulant un débit donné en respectant les conditions de vitesse et en fixant un coefficient de rugosité (K = 2x10-3 m pour une conduite neuve) j = 0,0046 m/m v=1,00 m/s D = 350 mm D = 400 mm j =0,0024 m/m v=0,80 m/s Avec le diamètre 350 mm : J = 0,0046 x 2000 = 9,20 m Et la pression au sol en B est : Ps = (70-35) - 9,20 = 25,80 m Avec le diamètre 400 mm: J = 0,0024 x 2000 = 4,80 m Et la pression au sol en B est : Ps = (70-35) - 4,80 =30,20 m Donc, seule une canalisation de diamètre supérieur à 400 mm peut satisfaire les conditions de pression, de vitesse, de débit.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Conduite assurant à son extrémité un service en route Le calcul d’une conduite assurant un service en route de débit Q uniformément réparti (cas d’une conduite sur laquelle sont effectués des branchements ou des piquages répartis sur toute sa longueur) et débitant à son extrémité un débit P, est effectué en supposant que cette conduite est simple et débite à son extrémité un débit q donné par : q = P + 0,55 Q Ce calcul rigoureux est employé surtout pour l’étude des réseaux importants. En ce qui concerne les installations moyennes, le calcul peut être effectué avec le débit amont sauf pour les conduites en ime.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Calcul d’un réseau de distribution Réseau ramifié Réseau maillé Réseau ramifié Pour chaque tronçon, on évalue les débits selon la formule : q = P + 0,55Q, ensuite on détermine les diamètres en procédant comme suit : Pour un diamètre D, on vérifie à l’aide des calculs ou des tables qu’avec le débit exigé dans chaque tronçon, la vitesse obtenue est acceptable, et que la perte de charge totale donne finalement, au sol, une pression suffisante. Si la pression au sol est insuffisante, on reprend les calculs en prenant un diamètre plus grand pour diminuer les pertes de charge.


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Exemple d’application d’un réseau ramifié Soit une ville de 2000 habitants qui est alimentée par un réservoir situé à la cote 50. Le réservoir dessert un réseau ramifié qui se compose comme suit :

Les cotes du terrain naturel des nœuds du réseau sont : 1 : 20, 2 : 21, 3 : 18, 4 : 17, 5 : 16 Kj= 1,5 et Kh= 2, Coefficient de rugosité K=2.10-3 m, Type d’habitat : R+2 Le schéma de distribution est celui qui est représenté sur la figure suivante :


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Solution : La consommation moyenne journalière par habitant = 150 l/j/hab. La consommation moyenne journalière est : 2000 x 0, 150 = 300 m3 /j soit 3,47 l/s Soit par habitant 3,47/2000 = 0,0017 l/s

En faisant maintenant le calcul à partir de la formule q = P+ 0,55 Q


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN


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7: Semis Réseaudes de points distribution TN Calcul d’un réseau maillé Pour assurer une Circulation normale, il doit y avoir égalité des pressions au point de rencontre de deux courants. Le calcul d’un réseau maillé est conduit par approximations successives. La méthode qui sera utilisée est celle de Hardy Cross. Exemple de calcul (voir le cours hydraulique)


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Semis8:des Epanet points TN


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Semis8:des Epanet points TN 3j x 18 h/j = 54 h


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3954.5 m

11.5 m : La pompe D1 s’arrête

3949 m 6 m : La pompe D1 marche

3943 m M.Mourad TAJ – Cours AEP GC4 - ENSAO

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