adduction en eau potable

ADDUCTION D’EAU POTABLECalcul des ouvrages constitutifs des réseaux d’AEP

v1.0.0

Roland O. YONABAING. M. Sc. Eau & EnvironnementAssistant d’Enseignement et de RechercheDépartement Hydraulique et Assainissement/LEAH - 2iEEmail: [email protected]

mailto:[email protected]

OBJECTIFS DE COURS ~ AEP

■ Savoir définir la demande en eau potable pour une population

donnée et pour un horizon déterminé

■ Connaître les contraintes et lois d’évolution des localités

urbaines, semi-urbaine et rurales

■ Connaître les options technologiques existantes

■ Savoir définir et identifier les critères de choix et de

dimensionnement des réseaux d’eau

■ Savoir concevoir et dimensionner les éléments hydrauliques

des systèmes de desserte en eau potable

21.04.15 2

PLAN DE COURS

I. Généralités sur les systèmes d’AEP

II. Lois applicables aux réseaux en charge

III. La demande en eau

IV. Les réseaux d’adduction

V. Les ouvrages de stockage

VI. Les réseaux de distribution

VII. Technologie et pose de canalisations

21.04.15 3

BIBLIOGRAPHIE

21.04.15 4

■ Mar, Amadou Lamine. 2003. Cours d'Hydraulique - T1: Ecoulements en Charge.

s.l. : Groupe des Ecoles EIER-ETSHER, 2003. Vol. 1.

■ Ministère du Bâtiment et des Travaux Publics Français. 2003. CCTG : Fascicule 71.

Fourniture et Pose de Conduites d'Adduction et de Distribution d'Eau. 2003.

■ Ouedraogo, Bega Urbain. 2005. Ouvrages Constitutifs des Systèmes d'AEP.

Ouagadougou : 2iE, 2005.

■ Yonaba, Ousmane Roland. 2014. Hydraulique en Charge. Ecoulement en Régime

Permanent des Fluides Incompressibles. Ouagadougou : 2iE, 2014.

■ Zoungrana, Denis. 2008. Cours d'Approvisionnement en Eau Potable.

Ouagadougou : 2iE, 2008.

GENERALITES SUR LES SYSTEMES D’AEP

Chapitre I

01. GENERALITES

■ Système d’AEP :

« Ensemble d’ouvrages et d’acteurs qui participent à la mise à

disposition des utilisateurs d’une eau de bonne qualité et en

quantité suffisante »

■ Ce cours porte le focus sur les ouvrages constitutifs des réseaux

AEP

■ Besoins ciblés :

■ Consommation domestique

■ Consommation industrielle

■ Besoins récréatifs

21.04.15

Définition et objectifs de l’AEP

6

01. GENERALITES

■ Disponibilité de l’eau en quantité suffisante et à une pression minimale

bien définie

■ À tout moment

■ En toute saison

■ Eau de qualité

■ Eau distribuée de nature à préserver la santé des consommateurs

■ Protéger les équipements

■ Coût minimal de l’eau pour l’usager

■ Ouverture du système de manière à supporter les modifications

ultérieures et l’extension

21.04.15

Critères de service des systèmes d’AEP

7

01. GENERALITES

■ Ouvrages de captage

21.04.15

Ouvrages d’un système d’AEP (1/5)

8

Forage

Prise en rivière

ImpluviumPuits

01. GENERALITES

■ Ouvrages de traitement

■ Clarification

■ Désinfection

■ Mise à l’équilibre calcocarbonique

■ Traitement spécifique : dé-ferrisation, dé-manganisation

21.04.15


9

Eau ferrugineuse Eau brunâtre (manganèse)

01. GENERALITES

■ Ouvrages de pompage

■ Pompes

■ Anti-béliers

■ Équipements annexes

21.04.15


10

Salle de pompage Ballon anti-bélier

01. GENERALITES

■ Ouvrages de stockage

■ Bâches, château d’eau

21.04.15


11

Château d’eau (Libourne, France)Réservoir d’eau

01. GENERALITES

■ Ouvrages d’adduction et de distribution

■ Canalisations, robinetteries

■ Bornes fontaines, branchements

■ Appareillage hydraulique : purges, ventouses, vidanges

21.04.15


12

Canalisation HDPE Borne fontaine Ventouse

01. GENERALITES

■ Taille et complexité des équipements des AEP : fonction directe de la

taille des populations à desservir :

■ Grandes villes

■ forte consommation

■ Population : +100 000 hbts

■ Villes secondaires

■ moyenne consommation

■ Population : de 10 000 à 100 000 hbts

■ Grands centres ruraux (grands villages)

■ Faible consommation

■ Population : de 2 000 à 10 000 hbts

21.04.15

Taille des systèmes d’AEP

13

Ouagadougou (BF)

AEPS de Bama(Solenzo, 2008)

01. GENERALITES

21.04.15

Typologie des systèmes d’AEP (1/2)

14

In: WSP, Délégation de la gestion du service d’eau en milieu rural et semi urbain, Octobre. 2010.

01. GENERALITES

21.04.15

Typologie des systèmes d’AEP (2/2)

15

In: ps-Eau (www.pseau.org)

http://www.pseau.org/

LOIS APPLICABLES AUX RESEAUX EN CHARGE

Chapitre II

01. GENERALITES

■ Ecoulement en charge : écoulement à section pleine. La section

intérieure droite de conduite est entièrement remplie par la veine

liquide.

■ Formes rencontrées : circulaire, rectangulaire, triangulaire...

■ La forme circulaire est optimale et plus répandue : répartition

homogène de la pression à l’intérieur du tube.

21.04.15

Définition d’un écoulement en charge

Paroi de conduite

Section d’écoulement

17

02. CHARGE HYDRAULIQUE

21.04.15

Expression de la charge hydraulique

■ Charge hydraulique : énergie

par unité de poids de fluide

𝑯 =𝒑

𝝆𝒈+ 𝒛 + 𝜶

𝑼𝟐

𝟐𝒈

■ 𝛼 est appelé coefficient de

Coriolis et traduit la

distribution non homogène de

la vitesse d’écoulement en

travers de section. Il est

généralement pris égal à 1

dans les application pratiques

18

Régime Reynolds α

Laminaire 𝑅𝑒 < 4 000 2

Turbulent

𝑅𝑒 ≈ 4 000 1,076

𝑅𝑒 ≈ 100 000 1,058

𝑅𝑒 ≈ 2 000 000 1,030

Valeurs du coefficient de Coriolis en fonction du nombre de Reynolds

03. EQUATION D’ENERGIE

21.04.15

Théorème de Bernoulli généralisé

■ En régime permanent, entre les sections 1 et 2 de l’écoulement

𝑯𝟏 −𝑯𝟐 +𝑯𝒑 −𝑯𝑻 = ∆𝑯𝟏−𝟐

■ Le terme ∆𝐻1−2 traduit les pertes de charges entre les deux

sections d’écoulement

19

Daniel Bernoulli(1700-1782)

04. PERTE DE CHARGE

21.04.15

Définition et types de pertes de charge

■ Tout fluide réel qui s’écoule perd de l’énergie

■ frottement contre les parois de la section d’écoulement

■ action des forces de viscosité

■ turbulence

■ obstacles induisant une courbure prononcée des lignes de

courants,…

■ La perte d’énergie, ou perte de charge, peut être :

■ Linéaire (ou régulière) : frottement du fluide contre la paroi

interne de la conduite, sur une longueur 𝐿

■ Singulière (ou locale) : du fait de singularités (variation brusque

du diamètre, changement de direction, robinetterie,…)

20

05. PERTE DE CHARGE LINEAIRE

21.04.15

Formulations

21

Formule de Chézy (1775)

∆𝑯 =𝑼𝟐

𝑪𝟐𝑹𝒉𝑳

Formule de Darcy et Weisbach (1775)

∆𝑯 =𝝀

𝑫

𝑼𝟐𝑳

𝟐𝒈=𝟖𝝀𝑸𝟐𝑳

𝒈𝝅𝟐𝑫𝟓

1

𝜆= −2 log10

𝑘

3,71𝐷+2,51

𝑅𝑒 𝜆

Formule de Manning-Strickler

∆𝑯 =𝟒𝟏𝟎𝟑 𝑸𝟐𝑳

𝝅𝟐𝑲𝒔𝟐𝑫𝟏𝟔𝟑

≈𝟏𝟎, 𝟐𝟗𝑸𝟐𝑳

𝑲𝒔𝟐𝑫𝟓,𝟑𝟑

Formule de Hazen et Williams

∆𝑯 =𝟏𝟎, 𝟔𝟕𝟓𝑸𝟏,𝟖𝟓𝟐

𝑪𝑯𝑾𝟏,𝟖𝟓𝟐𝑫𝟒,𝟖𝟕

𝑳

Formule de Calmon et Lechapt

∆𝑯 = 𝒂𝑸𝒏

𝑫𝒎𝑳

05. PERTE DE CHARGE LINEAIRE

21.04.15

Correspondances entre facteurs de rugosité

Correspondances entre 𝐾𝑠, 𝑘, 𝐶𝐻𝑊

Correspondances entre

𝑘 𝑒𝑡 {𝑎, 𝑛,𝑚}

22

06. PERTE DE CHARGE SINGULIERE

21.04.15

Expression de la perte de charge singulière

La perte de charge singulière

(ou locale) est liée à la charge

cinétique de l’écoulement,

prise en une section de

référence. Elle se calcule par la

relation dite de « Borda » :

∆𝑯𝒔 = 𝑲𝑼𝟐

𝟐𝒈=𝟖𝑲𝑸𝟐

𝒈𝝅𝟐𝑫𝟒

23

Courbures de lignes de courant au passage des singularités

Jean Charles de Borda(1733-1799)

07. MACHINES ELEVATOIRES

21.04.15

Pompe hydraulique

■ Pompe : générateur d’énergie, permet de déplacer un liquide

d’un point d’énergie faible à un point d’énergie plus élevé.

𝐻𝑝 = 𝐻𝑀𝑇 = 𝐻𝑠 − 𝐻𝑒 = 𝐻𝑔𝑒𝑜 +∑∆𝐻

𝑯𝒑 = 𝒁𝟐 − 𝒁𝟏 +𝑷𝟐 − 𝑷𝟏𝝆𝒈

+ ∑∆𝑯𝒂𝒔𝒑 +∑∆𝑯𝒓𝒆𝒇

𝑃ℎ = 𝜂𝑝. 𝑃𝑒𝑙 = 𝜌𝑔𝑄𝐻𝑝

P

𝑃𝑒𝑙 𝑃ℎ

24

LA DEMANDE EN EAU

Chapitre III

01. LA DEMANDE EN EAU

■ Les conditions socio-économiques des usagers

■ Fluctuation des revenus

■ Comportement culturel des usagers vis-à-vis de l’eau

■ Le niveau d’équipement sanitaire de l’habitat

■ Le niveau de développement urbain

■ Les sources d’approvisionnement existantes

■ La tarification

21.04.15

Les déterminants de la demande en eau

26


■ Valeurs préconisées par l’OMS

■ Minimum vital : 20 l/j/personne, afin de répondre aux besoins

fondamentaux (hydratation et hygiène corporelle)

■ Vivre décemment : 50 l/j/personne

■ Confort : 100 l/j/personne (c’est le cas pour les pays développés)

21.04.15

Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (1/5)

27


■ Besoins vitaux : les

demandes spécifiques

minimales en eau suivant les

divers usages domestiques

quotidiens

■ Comprend l’eau de boisson, la

cuisson d’aliments, hygiène

corporelle, vaisselle et lessive

■ Milieu rural : 15 à 25 l/j/hbt

■ Milieu urbain : 20 à 35 l/j/hbt

21.04.15


28

UsageConsommation minimale

moyenne (l/j/p)

Rural Urbain

Boisson 3 5

Cuisine 0,5 1

Lavage des mains

0,5 1

Hygiènecorporelle

11 20

Vaisselle 1 2,5

Lessive 4 6

Total 20 35,5

Composition de la demande spécifique en eau suivant le milieu


■ La demande peut aussi être évaluée sur la base du niveau de vie et des

habitudes culturelles

■ Présence d’équipement de type WC à chasse, bain ou douche à eau

courante, évier et lavabo, piscine, arrosage de pelouse, …

■ Milieu urbain et semi-urbain : 25 à 100 l/j/hab.

■ Autres intervalles fixés selon la volonté et capacité à payer de l’usager :

■ Hydraulique rurale : 15 à 20 l/j/hab.

■ Borne fontaine : 15 à 30 l/j/hab.

■ Branchement particulier :

■ Avec un robinet de cours : 30 à 70 l/j/hab.

■ Avec sanitaires raccordés : 60 à 100 l/j/hab.

21.04.15


29


■ Dans le cas des services publics, les besoins en eau sont limités aux

besoins vitaux

21.04.15


30

Installation Consommation

Ecole sans internat 3 à 5 l/j/élève

Ecole et caserne avec internat 60 à 60 l/j/personne

Hôpitaux et dispensaires 150 à 200 l/j/lit

Administration 5 à 10 l/j/employé

Marché équipé d’installation sanitaires

400 l/j pour 1000 occupants

Arrosage de pelouse 2 à 5 l/j/m²

Définition de la demande sociale en eau


Dans le cas des activités

économiques (industrie, artisanat,

commerce, élevage), il est

préférable de faire une estimation

directe (par enquête) auprès des

unités concernées.

21.04.15


31

Type de bétail Consommation (l/j)

Bovins – caprins 40

Ovins – caprins 5

Asins 20

Chamelins 50

Porcins 10

Volailles 0,1 à 0,2

Définition de la demande sociale en eau

BovinOvin

Caprin

Porcin Volaille Asin Chamelin


■ La planification de la

ressource en eau doit

s’inscrire dans une

approche de gestion

intégrée

■ La modélisation

hydrologique donne

des outils d’aide à la

décision qui permettent

de définir des priorités

d’usages et des

volumes d’allocation

aux secteurs utilisant la

ressource en eau

21.04.15

Planification de la demande

32

02. LES CONSOMMATEURS

■ La connaissance de la population à desservir à un horizon de projet

permet l’estimation du volume d’eau à fournir de manière directe. Cette

estimation se fait via une base de donnée statistique de la population et

son taux de croissance

■ La plupart des modèles de croissance supposent une tendance qui est

extrapolée sur le futur.

■ Cependant, le projeteur doit, au-delà de l’application du modèle choisi,

déceler les facteurs socio-économiques qui ont pu influencer le taux de

croissance (sur les 5 à 10 dernières années)

■ Émigration ou immigration

■ Développement urbain accéléré ou décéléré

■ Installation ou ouverture d’unités économiques

21.04.15

Evaluation du nombre de consommateurs (1/2)

33

02. LES CONSOMMATEURS

■ Modèle de croissance arithmétique

■ La croissance de la population est fonction du temps : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝐾

𝑃𝑛 = 𝑃0 + 𝐾(𝑡𝑛 − 𝑡0)

■ Modèle de croissance géométrique

■ le taux de croissance est proportionnel du temps et à la population : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝛼𝑃

𝑃𝑛 = 𝑃0 1 + 𝛼𝑛

■ Modèle de croissance à taux décroissant (loi des grands nombres des

mégalopoles)

■ La population tend à saturation : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝑘(𝑆 − 𝑃)

𝑃𝑛 = 𝑃0 𝑆 − 𝑃0 1 − 𝑒−𝑘 𝑡𝑛−𝑡0

21.04.15

Evaluation du nombre de consommateurs (2/2)

34

03. VARIATION DE LA DEMANDE

■ La demande des utilisateurs est variable au gré des saisons, suivant les

jours de la semaine et les heures de la journée.

■ Saison sèche vs saison humide : pointe saisonnière

■ Jour ouvré vs jour non ouvré : pointe journalière

■ Heures de pointe vs heure creuse/normale : pointe horaire

■ Ces variations influent la quantité d’eau à mobiliser ainsi que le

dimensionnement des installations.

■ Le rôle du projeteur est donc d’opérer des choix de comportement des

usagers et d’offrir un service qui satisfasse à ce comportement mais à

hauteur de la capacité financière des usagers.

21.04.15

Variations cycliques de la demande

35


■ L’on définit le coefficient de pointe saisonnier qui est le rapport sur

l’année de la consommation journalière de pointe sur la consommation

journalière moyenne.

𝑪𝒑𝒔 =𝑫𝒋𝒎𝒑

𝑫𝒋𝒎

■ Coefficient influencé par les périodes de chaleurs, les flux saisonniers de

personnes. Les valeurs typiques :

■ 1,10 en zone tropicale humide (ressource en eau abondante,

température stable)

■ 1,20 en zone sahélienne (forte chaleur, tarissement cyclique de la

ressource)

21.04.15

Variation saisonnière

36


■ L’on définit le coefficient de pointe journalier par le rapport de la

consommation journalière de pointe sur la consommation journalière

moyenne du mois de pointe.

𝑪𝒑𝒋 =𝑫𝒋𝒑

𝑫𝒋𝒎𝒑

■ Coefficient influencé par le comportement cyclique des usagers au cours de

la semaine

■ Il est indépendant de la pointe saisonnière!

■ Evolue entre 1,05 et 1,15

21.04.15

Variation hebdomadaire

37


■ Le coefficient de pointe

horaire traduit les habitudes du

consommateur au cours de la

journée. Son estimation se fait

de manière statistique ou par le

biais de relations empiriques.

■ Coefficient indépendant de la

pointe saisonnière et aussi du

volume d’eau à utiliser

■ Permet de définir les débits

de pointe à transporter!

21.04.15

Variation journalière

38

Population (hbts)

𝑪𝒑𝒉

< 10 000 2,5 à 3

10 000 à 50 000 2 à 2,5

50 000 à 200 000 1,5 à 2

> 200 000 1,5

Formule empirique dite du « Génie Rural » (France)

𝑪𝒑𝒉 = 𝟏, 𝟓 +𝟐, 𝟓

𝑸𝒎𝒉 𝒎𝟑 𝒉

𝟏, 𝟓 ≤ 𝑪𝒑𝒉 ≤ 𝟑

Valeurs indicatives de 𝐶𝑝ℎ

04. PERTES

■ Pertes de traitement : eau perdue au niveau des stations de traitement

des eaux de surface (eau de lavage des filtres, perdue lors des purge de

décanteurs de boue, fuites, etc.)

■ Valeur admissible: 4 % à 5 %, soit donc 𝜼𝒕 = 𝟗𝟓%

■ Pertes de distribution : fuites sur le réseau du fait de la nature des

conduites, vétusté, manque d’entretien et de maintenance. Elles sont

fréquentes en période de faible consommation (pression hydrostatique)

■ Valeur admissible: 10 % à 20 %, doit donc 𝜼𝒓 = 𝟖𝟓%

■ Pertes commerciales ou de comptage : imputables aux erreurs de

comptage, manque de suivi des facturations, branchements clandestins.

Elles ne sont pas prises en compte dans le dimensionnement.

■ Valeur admissible: 4 % à 6 % des quantités distribuées

21.04.15

Définition des pertes en eau

39

05. PRESSION

■ C’est la pression minimale à laquelle l’eau est fournie à l’usager pour

un confort d’utilisation. Elle est fixée suivant les normes en vigueur par le

gestionnaire du service d’eau.

■ Elle permet à l’usager d’opérer des prélèvements d’eau depuis la

canalisations, sans efforts particuliers.

■ Le projeteur doit concevoir le réseau AEP de manière à assurer au

minimum la pression de service à tous les nœuds et en situation de

pointe.

■ Valeurs de pression de service :

■ Valeur contractuelle en AEPS simplifié : 𝑃𝑠𝑒𝑟 = 5 [𝑚𝐶𝐸]

■ Valeur pour les AEP classiques : 𝑃𝑠𝑒𝑟 = 10 à 20 [𝑚𝐶𝐸]

21.04.15

Pression de service

40

06. DEBITS DE DIMENSIONNEMENT

■ Débit de production 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 : chaîne captage, adduction, traitement

𝑸𝒑𝒓𝒐𝒅 =𝑫𝒋𝒎𝑪𝒑𝒔𝑪𝒑𝒋

𝜼𝒕𝜼𝒓𝑻

■ Débit d’adduction 𝑄𝑎𝑑𝑑 : chaîne captage, adduction, traitement

𝑸𝒂𝒅𝒅 =𝑫𝒋𝒎𝑪𝒑𝒔𝑪𝒑𝒋

𝜼𝒓𝑻

■ Débit de distribution 𝑄𝑝ℎ : calé sur la pointe horaire

𝑸𝒑𝒉(𝒎𝟑/𝒉)=𝑫𝒋𝒎𝑪𝒑𝒔𝑪𝒑𝒋

𝜼𝒓. 𝟐𝟒𝑪𝒑𝒉

21.04.15

Débits caractéristiques

41

LES RESEAUX D’ADDUCTION

Chapitre IV

01. RESEAU D’ADDUCTION

■ Réseau qui transporte l’eau depuis la

source de captage au réservoir de

stockage

■ Deux types d’adduction sont définies :

■ Adduction gravitaire : écoulement à

la faveur d’une dénivelée

■ Adduction par refoulement :

écoulement à la faveur d’un apport

d’énergie externe (pompe)

■ Réseaux généralement sous pression

■ Lois de l’hydraulique en charge

applicables

■ La pression de référence est la

pression atmosphérique : Patm = 0 [mCE]

21.04.15

Définition

43

Adduction gravitaire

Adduction par refoulement


■ Les pressions sont

identiques : 𝑃𝐴 = 𝑃𝐵 = 𝑃𝑎𝑡𝑚

■ Les charges cinétiques

𝑈𝑖2/2𝑔 sont négligées

■ La dénivelée disponible

entre les plans d’eau définit

le débit 𝑄 qui sera

transporté dans la

canalisation de diamètre 𝐷

𝒁𝑨 − 𝒁𝑩 = ∆𝑯(𝑸,𝑳,𝑫,𝒌)

21.04.15

Adduction gravitaire à pression atmosphérique

44

Application du théorème de Bernoulli

𝑍𝐴 + 𝑃𝐴 +𝑈𝐴2

2𝑔= 𝑍𝐵 + 𝑃𝐵 +

𝑈𝐵2

2𝑔+ ∆𝐻


■ Une pression résiduelle 𝑃est exigée au point

d’utilisation

■ Les charges cinétiques

𝑈𝑖2/2𝑔 sont négligées

■ La dénivelée disponible

entre la côte 𝑍𝐴 et le niveau

piézométrique 𝑍𝐵 + 𝑃définit le débit 𝑄 qui sera

transporté dans la

canalisation de diamètre 𝐷

𝒁𝑨 − (𝒁𝑩 + 𝑷) = ∆𝑯(𝑸,𝑳,𝑫,𝒌)

21.04.15

Adduction gravitaire à pression résiduelle

45

Application du théorème de Bernoulli

𝑍𝐴 + 𝑃𝐴 +𝑈𝐴2

2𝑔= 𝑍𝐵 + 𝑃 +

𝑈𝐵2

2𝑔+ ∆𝐻


■ La vitesse d’écoulement 𝑈 doit être

comprise entre une valeur minimale et

maximale

■ 𝑈𝑚𝑖𝑛 permet de garantir l’autocurage

(éviter les dépôts)

■ 𝑈𝑚𝑎𝑥 est lié à l’érosion du matériau de

revêtement de la conduite : c’est une

donnée fournie par constructeur

■ Quelques valeurs de référence :

■ 𝑈𝑚𝑖𝑛 = 0,3 [ 𝑚 𝑠]

■ 𝑈𝑚𝑎𝑥 ≈ 1,00 − 1,20 [ 𝑚 𝑠] (PVC) et

𝑈𝑚𝑎𝑥 ≈ 1,50 − 1,75 [ 𝑚 𝑠] (fonte)

21.04.15

Contraintes de vitesse d’écoulement

46

Entartrage par dépôt calcaire


■ S’assurer que la ligne piézométrique reste toujours au-dessus du profil en long

de la conduite afin d’éviter les dépressions et la cavitation

■ S’assurer aussi que la pression en réseau reste inférieure à la pression

maximale admissible de la canalisation

■ Solutions : bassin brise-charge, singularités, modification de diamètre, rugosité, etc.

21.04.15

Contraintes de pression

47

Profil en dépression Cavitation


■ En refoulement, le diamètre 𝐷 ne s’impose pas à priori, car l’élévation

d’un débit 𝑄 à une hauteur piézométrique 𝐻 ne dépend que de la

puissance hydraulique de pompage 𝑃ℎ

𝑷𝒉 = 𝝆𝒈𝑸𝑯

■ De ce fait, pour élever un débit 𝑄, quelque soit le diamètre 𝐷, il existe

toujours une puissance hydraulique correspondante,

■ Le choix du diamètre relève alors du compromis entre l’investissement

d’équipement 𝐼 et les charges de fonctionnement 𝐶:

■ Si D grand, alors 𝑰 élevé, mais on économise sur 𝑪 (car ∆𝐻 est faible)

■ Si D faible, alors 𝑰 faible, mais 𝑪 élevé (car ∆𝐻 est élevé)

21.04.15

Cas spécifique du refoulement (1/3)

48


21.04.15


49

Investissement : 𝐼(𝐷) = 𝑘1𝐷2

Fonctionnement : 𝐽(𝐷) = 𝑘2/𝐷𝑛

Minimisation du coût 𝐶(𝐷) = 𝐼(𝐷) + 𝐽(𝐷)

𝑑𝐶

𝑑𝐷= 0

𝑘2𝐷𝑛=2

𝑛𝑘1𝐷2

Nécessité de conduire une étude économique spécifique sur les grands projets!

Le diamètre optimal serait celui pour lequel les charges de

fonctionnement vaudraient 2/nièmes de l’investissement initial


Formules empiriques

■ Flamant : 𝑽(𝒎/𝒔) ≤ 𝟎, 𝟔 + 𝑫(𝒎)

■ Bresse : 𝑫(𝒎) = 𝟏, 𝟓 𝑸( 𝒎𝟑 𝒔)

■ Bresse modifié : 𝑫(𝒎) = 𝟎, 𝟖𝑸(𝒎𝟑/𝒔) 𝟏 𝟑

■ Vibert (1948) : 𝑫(𝒎) = 𝟏, 𝟒𝟓𝟔𝒏(𝒏𝒃 𝒉 𝒑𝒐𝒎𝒑./𝒋) 𝒆(𝒇𝒓𝒂𝒏𝒄𝒔/𝒌𝒘𝒉)

𝒇(𝒇𝒓𝒂𝒏𝒄𝒔/𝒌𝒈)

𝟎,𝟏𝟓𝟒

𝑸(𝒎𝟑/𝒔)𝟎,𝟒𝟔

■ Munier (1961) : 𝑫(𝒎) = 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟐𝒏(𝒏𝒃 𝒉 𝒑𝒐𝒎𝒑./𝒋) 𝑸(𝒎𝟑/𝒔)

21.04.15


50

Jean Antoine Charles Bresse(1822-1883)


■ Phénomène de variation de pression qui consiste en une alternance de

dépressions et de surpressions qui se propagent dans la conduite

■ Générés par une modification brusque du régime d’écoulement

■ Arrêt/marche brusque d’une pompe

■ Ouverture et fermeture brusque d’une vanne

21.04.15

Coup de bélier (1/4)

51

Rupture de conduites Rupture des aubes d’une pompe


■ Une onde de célérité 𝒄 met un temps 𝑡 = 2𝐿/𝑐 pour parcourir une conduite de

longueur 𝐿 en sens aller-retour.

■ Soit 𝑇𝑓 le temps de fermeture/ouverture d’une vanne ou d’un groupe de pompage.

On distingue alors deux cas de figure :

■ Cas 1 : variation brutale du régime d’écoulement, dû à la fermeture rapide

d’une vanne ou à l’arrêt brutal du fonctionnement d’un groupe électropompe

𝑻𝒇 ≤𝟐𝑳

𝒄

■ Cas 2 : variation lente du régime d’écoulement, dû à la fermeture lente d’une

vanne ou au démarrage progressif d’un groupe électropompe

𝑻𝒇 ≥𝟐𝑳

𝒄

21.04.15


52


■ En variation brutale du régime d’écoulement, la surpression ou dépression

est donnée par la formule de Joukovski-Allievi

■ En variation lente du régime d’écoulement, la surpression ou dépression est

donnée par la formule de Michaud

21.04.15


53

Nikolaï Iegorovitch Joukovski(1847-1921)Lorenzo Allievi

(1856-1941)

∆𝑷 = 𝒄𝑼𝟎𝒈

∆𝑷 =𝟐𝑳

𝑻

𝑼𝟎𝒈


■ La célérité des ondes peut être évaluée sur la

base de des caractéristiques du matériau :

■ Elle peut aussi être évaluée sur la base du

matériau lui-même

21.04.15


54

Béton : k = 5PVC : k = 33PEHD : k = 83Fonte : k = 1Acier : k = 0,5

𝒄 =𝟏

𝝆𝟏𝜺+𝑫𝑬𝒆

𝒄 =𝟗𝟗𝟎𝟎

𝟒𝟖, 𝟑 + 𝒌𝑫𝒆

• 𝜀 : module d’élasticité de l’eau : 2,5.109 𝑁/𝑚2

• e : épaisseur de canalisation [m]• E : Module d’élasticité du matériau

• Fonte : 1,7.1011 𝑁/𝑚2 (PAM)• Fonte : 32.105 𝑁/𝑚2 (Interplast)

Quelques valeurs usuelles recommandées

• 1200 [m/s] pour la fonte (PAM)• 1000 [m/s] pour la fonte et 180

[m/s] pour le PVC (M. Carlier)• 400 – 800 [m/s] pour le PVC


■ On définit les notations :

■ PN : Pression Nominale

■ PFA : Pression de Fonctionnement Admissible : pression qu’un

composant peut supporter en fonctionnement normal : 𝑃𝐹𝐴 ≈ 𝑃𝑁

■ PMA : Pression Maximale Admissible : pression qu’un composant

peut supporter en cas de bélier hydraulique : 𝑃𝑀𝐴 ≈ 1,2𝑃𝐹𝐴

■ La protection contre le bélier s’avère théoriquement nécessaire lorsque

la pression du régime permanent adjointe aux effets du bélier hydraulique

dépassent la pression maximale admissible 𝑷 + ∆𝑷 ≥ 𝑷𝑴𝑨

■ En pratique, par mesure de sécurité, on prévoira un dispositif anti-

bélier dès que 𝑷 + ∆𝑷 ≥ 𝑷𝑭𝑨

21.04.15

Protection contre le bélier hydraulique (1/2)

55


21.04.15

Protection contre le bélier hydraulique (2/2)

56

Soupapes de décharge

Cheminée d’équilibre en béton armé

Ballon anti-bélier

LES OUVRAGES DE STOCKAGE

Chapitre V

01. RESERVOIRS

■ Régulation : tampon entre la production (stockage de l’excédent de

production) et la consommation (apport du complément de la demande).

■ Sécurité d’approvisionnement, dans l’éventualité d’un incident mettant

hors fonctionnement les équipements du réseau.

■ Mise en pression et régulation de pression : la charge au réservoir

conditionne et stabilise le niveau piézométrique en distribution

■ Simplification de l’exploitation : la présence d’un réservoir permet l’arrêt

momentané des équipements de production, de pompage et même du

réseau pour réparations et maintenance

■ Réacteur de traitement : permet d’assurer un temps de contact avec un

agent désinfectant

21.04.15

Fonctions techniques

58

01. RESERVOIRS

■ Réduction des investissements sur les ouvrages de production

■ Réduction des investissements sur les ouvrages de distribution :

la présence de réservoir d’équilibres en bout de réseau permet de

réduire les diamètres des canalisations maitresses.

■ Réduction des dépenses d’énergie, du fait de l’économie réalisée

sur le temps de pompage.

21.04.15

Fonctions économiques

59

01. RESERVOIRS

Situation par rapport à la distribution

Position par rapport au sol

Rôle joué dans la distribution

Pression d’air sur le plan d’eau

Matériau de construction

• En charge

• Nécessitant une surpression

• Enterré

• Semi-enterré

• Au sol

• Surélevé

• Principal

• D’équilibre

• À pression atmosphérique

• À contre pression d’air (ensurpression)

• Maçonnerie

• Béton (armé ou précontraint)

• Acier

21.04.15

Classification

60

Classification des réservoirs

01. RESERVOIRS

21.04.15

Détermination de la capacité utile

61

■ Soit 𝑄𝑎 le débit d’adduction et 𝑄𝑐 le débit de

consommation. Il s’agit de trouver une capacité

utile 𝐶𝑢 qui puisse :

■ Stocker les excédents de pompage

pendant les heures de faible consommation

(𝑄𝑎 > 𝑄𝑐)

■ Compenser le déficit entre le pompage et

la consommation (𝑄𝑐 > 𝑄𝑎)

■ Il s’agira de reporter sur les tranches horaires sur

24h les valeurs de débits 𝑄𝑎 et 𝑄𝑐 y afférant et

évaluer les volumes en excédent et en déficit qui

seraient produits en l’absence d’un réservoir. La

capacité utile est alors donnée par :

𝑪𝒖 = 𝑫é𝒇𝒊𝒄𝒊𝒕𝑴𝒂𝒙 + 𝑬𝒙𝒄é𝒅𝒆𝒏𝒕𝑴𝒂𝒙

Ce calcul permet de définir la capacité utile du réservoir, qui sera différente de sa capacité

réelle finale!

01. RESERVOIRS

21.04.15

Détermination de la réserve incendie

62

■ La réserve incendie doit permettre aux

agents du feu de circonscrire un incendie. On

utilise en général deux approches pour son

évaluation :

■ La première approche définit qu’il faut

disposer de 𝟔𝟎 𝒎𝟑/𝒉 pendant 𝟐𝒉, soit

𝟏𝟐𝟎𝒎𝟑

■ La seconde suppose que 𝑸𝒂 est

suffisamment important pour

réalimenter le réservoir en une heure

et réduit donc la réserve sur la base de

𝑄𝑎

𝟔𝟎𝒎𝟑 + 𝟔𝟎 − 𝑸𝒂 𝒔𝒊 𝑸𝒂 < 𝟔𝟎𝒎

𝟑/𝒉

𝟔𝟎𝒎𝟑 𝒔𝒊 𝑸𝒂 > 𝟔𝟎𝒎𝟑/𝒉

Réservoir et réserve incendie

01. RESERVOIRS

21.04.15

Vérification du temps de contact de l’agent désinfectant

63

■ Les agents désinfectants utilisés pour le traitement

de l’eau demandent un temps minimal de contact :

■ Temps quasiment nul pour l’ozone (03), les

rayons UV

■ Dans le cas du chlore, il est de 2h au minimum.

■ Ce temps est évalué sur la base d’un débit 𝑄 pouvant

être le débit de consommation moyen 𝑄𝑐 ou de l’heure

de pointe 𝑄𝑝

𝑻𝒔 =𝑪𝒖𝑸≥ 𝑻𝒔, 𝒎𝒊𝒏

■ Dans certains cas, la du chloration se fait à l’entrée

de la conduite d’adduction. Il faut alors prendre en

compte le temps de séjour dans la conduite.Dispositif de chloration

01. RESERVOIRS

21.04.15

Vérification de la durée de l’efficacité du traitement

64

■ L’agent désinfectant doit être rémanent :

subsister en traces résiduelles afin de

protéger l’eau pour les éventuelles pollutions

ultérieures.

■ Il est impératif de s’assurer que la capacité

utile n’autorise pas un temps de séjour qui

permette la volatilisation du désinfectant

𝑻𝒔 =𝑪𝒖𝑸≤ 𝑻𝒗𝒐𝒍𝒂𝒕𝒊𝒍𝒊𝒔𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏

■ Par exemple, le chlore se volatilise dans

l’atmosphère au bout de 48 heures.Ozoneur pour eau potable

01. RESERVOIRS

21.04.15

Capacité totale

65

■ La capacité totale d’un réservoir est 𝑪𝒕 = 𝑪𝒖 + 𝑹𝒊𝒏𝒄𝒆𝒏𝒅𝒊𝒆. Elle doit vérifier les

conditions de temps de contact et de séjour. Sinon, elle sera adaptée en

conséquence.

Condition d’exploitation Capacité utile

Adduction nocturne 90% Volume journalier

Adduction avec pompage solaire (8h/j)

50% Volume journalier

Adduction continue (24h/24) 30% Volume journalier

Adduction de jour, durant les périodes de consommation

10 à 30% Volume journalier

Valeurs forfaitaires de capacités de réservoir (issues des statistiques des centres AEP, Burkina Faso).

01. RESERVOIRS

21.04.15

Critères d’implantation

66

■ Trouver un compromis entre deux

facteurs

■ Être le plus près possible des

consommateurs

■ Minimisations des longueurs

des conduites principales de

distribution

■ Avantage technique et

économique

■ Se situer à un point dominant

■ Réduction de la hauteur

d’élévation

01. RESERVOIRS

21.04.15

Equipement hydraulique

67

LES RESEAUX DE DISTRIBUTION

Chapitre VI

01. RESEAUX DE DISTRIBUTION

■ Constitué de l’ensemble des canalisations, robinetterie, appareils

hydrauliques et ouvrages de génie civil qui délivrent l’eau au

consommateur via un branchement privé ou un point d’eau

collectif.

■ Doit satisfaire à des exigences :

■ Continuité de service : alimentation en toute saison et à toute

heure

■ Satisfaction des conditions de pression : 𝑃𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒 ≤ 𝑃 ≤ 𝑃𝑁

■ Couverture de l’ensemble de la zone concernée

■ Transport des débits de pointe en respectant les conditions de

pression

■ Respect des contraintes de vitesse : 𝑈𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑈 ≤ 𝑈𝑚𝑎𝑥

21.04.15

Généralités

69


■ Distribution gravitaire,

effectuée à partir d’un

ouvrage de stockage qui

domine hydrauliquement

tout le réseau

■ Refoulement distributif,

adoptée lorsque le

stockage est inexistant

ou lorsqu’il est à l’opposé

de la source d’eau

potable

21.04.15

Modes de distribution

70

Distribution gravitaire

Refoulement distributif


21.04.15

Typologie des réseaux

71

Réseau ramifié

Réseau maillé

Aspect Ramifié Maillé

Pertes de charge Elevées Faibles

Ecoulement Risque de zones mortes aux extrémités

Satisfaisant

Réparations Risque de mise hors service d’une zone importante suivant

le point d’intervention

Risque plus faible de mise hors

service d’une zone importante suivant

le point d’intervention

Frais de pompage Elevés Faibles

Frais de mise en place

Faibles Elevés


■ Branchement privé : le particulier est

raccordé au réseau de distribution avec

compteur privé en tête de branchement

■ Point d’eau collectif (borne fontaine) :

comporte un ou plusieurs robinets à débit

défini et est raccordé au réseau. Ce mode

de distribution est recommandé pour les

zones d’habitats à faible revenu et aux

gros villages.

21.04.15

Modes de distribution

72

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15

Problématique de calcul en réseau

73

■ Objectif : calculer les

charges et les pressions

à tous les nœuds

■ Calcul amont-aval

■ Objectif : calage de la

côte du plan d’eau dans

le réservoir

■ Calcul aval-amont

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15

Cas de la desserte en route

𝑑𝑥

𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞

𝑄1𝑄0

… . . . … . . . … . . . … . . . … . . . … . . .

𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥

𝑄𝑒𝑞 =𝑄0𝑛+1 − 𝑄1

𝑛+1

𝑄0 − 𝑄1 (𝑛 + 1)

1𝑛

𝑸𝒇 =𝟏

𝒏 + 𝟏𝟏𝒏

𝑸𝟎 𝑸𝒇 = 𝟎, 𝟓𝟓𝑸𝟎 + 𝟎, 𝟒𝟓𝑸𝟏

Si 𝑸𝟏 est nul : Si 𝒒 ≪ 𝑸𝟎, 𝑸𝟏 :

74

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15

Calcul amont-aval (1/2)

■ Evaluer les débits de dimensionnement par tronçon pour les

pointes horaires

■ Choisir les diamètres de conduite sur la base d’une vitesse

idéale (s’ils ne sont pas déjà définis). Le PN peut être défini sur la

base de la dénivelée 𝒁𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 −𝐦𝐢𝐧 𝒁𝒊 .

𝑫𝒕𝒉 =𝟒𝑸𝒅𝒊𝒎𝝅𝑼𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍

𝑒𝑡 𝑫𝒔𝒕𝒅 ≥ 𝑫𝒕𝒉

■ Calculer les pertes de charge par tronçon

∆𝑯𝒊𝒋 = 𝒇 𝑸𝒊𝒋, 𝑳𝒊𝒋, 𝑫𝒔𝒕𝒅𝒊𝒋 , 𝒌𝒊𝒋75

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15

Calcul amont-aval (2/2)

■ Evaluer les charges sur chaque nœud par le théorème de

Bernoulli

𝑯𝒋 = 𝑯𝒊 − ∆𝑯𝒊𝒋 𝒑𝒐𝒖𝒓 𝑸𝒊→𝒋

■ Calculer les pressions effectives statiques (ou maximales) et

dynamiques (ou réelles)

𝑷𝒎𝒂𝒙,𝒊 = 𝒁𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 − 𝒁𝒊 et 𝑷𝒅𝒚𝒏,𝒊 = 𝑯𝒊 − 𝒁𝒊 −𝑈𝑖2

2𝑔

■ S’assurer qu’en tout point 𝑖, 𝑷𝒅𝒚𝒏,𝒊 ≥ 𝑷𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊

Terme négligé pour son faible ordre de grandeur

76

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15

Calcul aval-amont (1/3)

■ Evaluer les débits de dimensionnement par tronçon en situation

de pointe

■ Choisir les diamètres de conduite sur la base d’une vitesse

idéale (s’ils ne sont pas déjà définis). Le PN peut être défini sur la

base de la dénivelée 𝑍𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟 −min 𝑍𝑖 .

𝑫𝒕𝒉 =𝟒𝑸𝒅𝒊𝒎𝝅𝑼𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍

𝑒𝑡 𝑫𝒔𝒕𝒅 ≥ 𝑫𝒕𝒉

■ Calculer les pertes de charge par tronçon

∆𝑯𝒊𝒋 = 𝒇 𝑸𝒊𝒋, 𝑳𝒊𝒋, 𝑫𝒔𝒕𝒅𝒊𝒋 , 𝒌𝒊𝒋77

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15


■ Calculer la charge minimale imposée au réservoir par

chaque nœud de desserte

𝑯𝒊𝒎𝒊𝒏,𝒊𝒎𝒑

= 𝑷𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊 + 𝒁𝒊 +

𝒊

𝒓é𝒔𝒆𝒓𝒗𝒐𝒊𝒓

∆𝑯

■ On retiendra comme ligne de charge la valeur maximale

des charges 𝐻𝑖𝑚𝑖𝑛,𝑖𝑚𝑝

𝒁𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 = 𝐦𝐚𝐱(𝑯𝒊𝒎𝒊𝒏,𝒊𝒎𝒑

)

78

02. DIMENSIONNEMENT

21.04.15


■ On effectue un calcul retour (amont aval) afin de retrouver

les charges et pressions (dynamiques et statiques)

𝑯𝒋 = 𝑯𝒊 − ∆𝑯𝒊𝒋 (𝒑𝒐𝒖𝒓 𝑸𝒊→𝒋)

𝑷𝒎𝒂𝒙,𝒊 = 𝒁𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 − 𝒁𝒊 𝐞𝐭 𝑷𝒅𝒚𝒏,𝒊 = 𝑯𝒊 − 𝒁𝒊

■ Vérifier aussi qu’en tout point 𝑖, 𝑷𝒅𝒚𝒏,𝒊 > 𝑷𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊.

79

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15

Problématique de calcul

■ Dans le cas des réseaux ramifiés, le sens d’écoulement

est implicite

■ Les débits en tronçon sont facilement déterminés

■ Mais pas dans le cas des réseaux maillés

■ Sens d’écoulement en tronçon ?

■ Débits fictifs de dimensionnement ?

■ Résolution des boucles

■ Méthodes itératives, méthodes matricielles

80

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15

Etablissement des consommations aux nœuds

■ Identifier deux types de tronçons

■ Les tronçons appartenant à des mailles

■ Les tronçons en ramification

■ Algorithme :

■ Etablir les consommations linéaires en

tronçon et ponctuelles aux nœuds

■ Ramener les consommations linéaires

en consommations ponctuelles aux

nœuds extrêmes (par exemple, à raison

de 𝑄𝑟𝑜𝑢𝑡𝑒/2)

■ Ramener les consommations des

ramifications en consommations

ponctuelles aux nœuds en tête de

ramification

81

Consommations en réseau maillé initial

Consommation ramenées aux nœuds

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15

Méthode de Hardy Cross

■ Hardy Cross : méthode itérative de calcul de réseau maillé en

régime permanent

■ Relativement simple à mettre en œuvre

■ Convergence rapide

■ Simple à implémenter (programmation)

■ Deux approches

■ Approche aux nœuds : égalisation des débits

■ Approches aux boucles : égalisation des charges

■ Autres méthodes itératives : Newton-Raphson, Wood-Charles, …

82

Hardy Cross1885-1950

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15

Hardy Cross : méthode d’égalisation des charges (1/3)

■ Objectif : pour une maille, ou plusieurs mailles contiguës,

retrouver les débits de dimensionnement dans les tronçons et

leur sens d’écoulement en régime permanent

■ Principe : trouver une répartition de débits qui annule la

perte de charge dans la maille

𝑎𝐿𝑖𝐷𝑖𝑚

𝑖=1

𝑁

|𝑄𝑖𝑛−1|𝑄𝑖 = 0

𝐼𝐼𝐼

𝑄1

𝑄2

𝑄3

𝑄4

83

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15


■ Identifier et numéroter les mailles

■ Fixer une convention de parcours de parcours de maille

■ Répartir arbitrairement les débits par tronçon

■ Evaluer une correction 𝑑𝑞 telle que

𝑎𝐿𝑖𝐷𝑖𝑚

𝑖=1

𝑁

𝑄𝑖 + 𝑑𝑞𝑛−1(𝑄𝑖 + 𝑑𝑞) = 0

■ Un développement limité en 𝑑𝑞 au voisinage de 0 permet d’établir :

𝒅𝒒 = −∑𝒊=𝟏𝑵 ∆𝑯𝒊

𝒏∑𝒊=𝟏𝑵 ∆𝑯𝒊𝑸𝒊

84

03. RESEAUX MAILLES

21.04.15


■ Calculer les débits corrigés 𝑄′𝑖 = 𝑄𝑖 + 𝑑𝑞

■ Pour les tronçons appartenant à deux mailles, effectuer

une double correction.

■ Reprendre la procédure en itération 𝒏 + 𝟏 avec les nouveaux

débits 𝑄′𝑖

■ critère d’arrêt des itérations : 𝒅𝒒 < 𝟏𝟎−𝟏 à 𝟏𝟎−𝟑 𝒍 𝒔

■ Conduire alors un calcul amont-aval ou aval-amont suivant

les paramètres recherchés

■ Calcul de charges réelles, pressions,…

85

TECHNOLOGIE ETPOSE DE CANALISATIONS

Chapitre VII

01. CANALISATIONS

21.04.15

Caractéristiques des canalisations

■ Le matériau constitutif : fonte

ductile, acier galvanisé, béton,

PVC, PEHD, PPR etc.

■ Les diamètres nominaux :

■ 𝐷𝑁 désigne le diamètre

intérieur pour la fonte et l’acier

galvanisé mais le diamètre

extérieur pour le PVC et le

PEHD.

■ 𝐷𝑖𝑛𝑡 désigne le diamètre

intérieur

■ Les pressions nominales,

définies par les épaisseurs de

parois : PN, PFA, PMA87

Tuyau PPR Tuyau PEHD

Tuyau PVC Tuyau Fonte Ductile

01. CANALISATIONS

21.04.15

Terminologie des pressions

88

Terminologie

Abréviation Française Anglaise

Concepteur DP Pression de calcul en régime permanent

Design pressure

MDP Pression maximale de calcul Maximum design pressure

STP Pression d'épreuve du réseau System test pressure

Fabricant PFA Pression de fonctionnement admissible

Allowable operating pressure

PMA Pression maximale admissible Allowable maximum operating pressure

PEA Pression d'épreuve admissible Allowable test pressure

Utilisateur OP Pression de fonctionnement Operating pressure

SP Pression de service Service Pressure

01. CANALISATIONS

21.04.15

Terminologie du concepteur

■ DP : pression de calcul en régime permanent

■ pression maximale de fonctionnement de la zone de pression,

fixée par le projeteur (non compris le coup de bélier)

■ MDP : pression maximale de calcul

■ identique à DP, mais comprenant le coup de bélier et tenant

compte de développements futurs. S'écrit MDPa lorsque la part

de coup de bélier est fixée forfaitairement, MDPc lorsque le coup

de bélier est calculé.

■ STP : pression d'épreuve du réseau

■ pression hydrostatique appliquée à une conduite nouvellement

posée de façon à s'assurer de son étanchéité.

89

01. CANALISATIONS

21.04.15

Terminologie du fabricant

■ PFA : pression interne de fonctionnement admissible

■ pression interne, non compris le coup de bélier, qu'un composant

peut supporter en toute sécurité de façon continue en régime

hydraulique permanent.

■ PMA : pression maximale admissible

■ pression interne maximale, y compris le coup de bélier, qu'un

composant peut supporter de façon sûre en service.

■ PEA : pression d'épreuve admissible

■ pression hydrostatique maximale qui peut être appliquée sur site à

un composant d'une canalisation nouvellement installée.

90

01. CANALISATIONS

21.04.15

Terminologie de l’utilisateur

■ OP : pression de fonctionnement

■ pression interne qui a lieu à un instant donné et en un point

déterminé du réseau d'alimentation en eau.

■ SP : pression de service

■ pression interne fournie au point d'écoulement au consommateur.

91

Le PN est une donnée fabricant! C’est une désignation numérique définie par la norme NF

EN 545 et utilisé à fins de références pour exprimer la compatibilité de raccordement entre

différents composants hydrauliques.

01. CANALISATIONS

21.04.15

Principe de dimensionnement

■ Critère de dimensionnement

d’une canalisation

■ Veiller à respecter les

inégalités suivantes :

𝑫𝑷 ≤ 𝑷𝑭𝑨

𝑴𝑫𝑷 ≤ 𝑷𝑴𝑨

𝑺𝑻𝑷 ≤ 𝑷𝑬𝑨

■ Ces inégalités sont aussi valables

pour les composants de réseau

autre que les conduites.

92

Test de pression sur bouche d’incendie

01. CANALISATIONS

21.04.15

Tracé des conduites

■ Tracé en plan : les conduites sont posées le long des voies de

communication (économie, facilité de pose et de maintenance

ultérieure)

■ Profil en long : les conduites sont enterrées (protection, facilité

d’exploitation et maintien de température). Le profil en long est

différent de celui du terrain naturel afin de :

■ Minimiser les terrassements

■ Vidanger facilement les tronçons en cas de maintenance

curative ou préventive

■ Évacuer l’air

■ Il est conseillé d’éviter les tracés trop accidentés afin de minimiser

les dépressions et surpressions locales93

01. CANALISATIONS

21.04.15

Dispositions pratiques

■ Equipement

■ Placer aux points hauts des purges d’air et ventouses

■ Placer aux points bas des vidanges

■ Placer des butées aux angles et changements de direction

■ Pentes

■ Réduire au plus possible les changements de pente

■ Assurer des pentes minimales de 0,3%

■ Sur profil horizontal, adopter des pentes de :

■ 0,2 % à 0,3 % en ascension sur 100 m

■ 0,4 % à 0,6 % en descente sur 50 m

94

01. CANALISATIONS

21.04.15

Normes de pose

■ On admet une profondeur moyenne

𝒉 = 𝟏 𝒎 et qui oscille dans

l’intervalle 0,8 𝑚 ≤ ℎ ≤ 5 [𝑚]. Les

relations suivantes sont souvent

utilisées :

𝒍 ≥ 𝑫 𝒎 + 𝟎, 4 à 0,6

𝒉 ≥ 𝑫 𝒎 + 𝟎, 𝟓 à 𝟎, 𝟖

■ Dans certains cas, la conduite peut

être posée au sol.

■ A éviter si elle est faite de

matériau plastique (PVC,

PEHD,…)

95

Principe de pose

01. CANALISATIONS

21.04.15

Types de pose

96

Définition des types de poses (catalogue Saint-Gobain, PAM, 2001)

01. CANALISATIONS

21.04.15

Nettoyage et désinfection des conduites

■ Les conduites neuves

doivent être lavées

intérieurement de manière

répétée, de sorte que la

turbidité de l’eau soit

inférieure au minimum

admis par les normes.

■ Après désinfection et

rinçage, des prélèvements

de contrôle sont effectués

par un laboratoire agréé qui

validera l’opération de

maintenance.

97

Agent désinfectant Temps de contact

minimum (h)

Dose correspondante

(mg/l)

Chlore ou hypochlorite

24 10

1,2 50

0,5 150

Instantané 10 000

Permanganate de potassium

24 50

Temps de contact et dose de désinfectants

02. EQUIPEMENTS

■ Canalisations :

■ Fonte : 50 𝑎𝑛𝑠

■ PVC : 30 𝑎𝑛𝑠

■ Ouvrages de génie civil :

25 à 40 𝑎𝑛𝑠

■ Matériel électromécanique

: 5 à 15 𝑎𝑛𝑠

■ Pompes : 15 000 à 20 000 ℎ

21.04.15

Durée de vie

98

fonte

PVC

Pompe électromécanique

adduction en eau potable

Engineering

ouvrages dun systme

generalites systme daep

qualit eau

rseaux daep v1

saison eau

eau iv

ouvrages de stockage

rseaux deau savoir