Aep Partie 2 [PDF]

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M19 TECHNIQUES D’ETUDES ET DE REALISATION DE VRD

1ERE PARTIE ALIMENTATION EN EAU POTABLE

C’est quoi un réseau d’AEP  Un réseau d’AEP constitue l’ensemble des moyens et infrastructures dont dispose le service des eaux (ONEE, régies de distribution : RADEC par exemple, sociétés de distribution : REDAL par exemple) pour transporter l’eau depuis le captage jusqu'au consommateur.  Un réseau d’eau potable doit être fiable et durable pour pouvoir répondre aux exigences des consommateurs (quantité et qualité optimales, dysfonctionnements minimaux)

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I. Cycle naturel de l’eau L’eau opère un circuit fermé qui est le même depuis des milliards d’années. De la mer au ciel, du ciel à la terre et de la terre à la mer, le voyage de l’eau recommence à l’infini.

Les principales étapes du cycle de l’eau : ➢ L’évaporation : c’est les transferts, entrainés par l’énergie solaire, vers l'atmosphère de l'eau de la surface terrestre. ➢ La transpiration : le phénomène par lequel les plantes libèrent une quantité d’eau dans l’air. ➢ La condensation : le phénomène par lequel la vapeur d’eau se transforme en gouttelettes d’eau dans une zone plus froide pour former les nuages. ➢ Les précipitations : Les nuages sont entrainés par le vent et les courants d’air et en passant par des régions plus froides les gouttelettes se condensent, s'accumulent et deviennent plus lourdes pour demeurer en suspension alors elles tombent sous forme de précipitation. ➢ Ruissellement et infiltration

II. Cycle Artificiel de l’eau Le cycle artificiel de l’eau est constitué de différentes étapes qui commencent par le captage de l’eau dans le milieu naturel et se terminent par le retour de l’eau épurée non-utilisée dans le milieu naturel.

PRODUCTION *Captage à partir du milieu naturel *Traitement

DISTRIBUTION *Stockage *distribution aux consommateurs

ASSAINISSEMENT *Collecte des eaux usées *Epuration *Retour au milieu naturel ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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1. Captage des eaux a. Captage des eaux souterraines : Les eaux souterraines sont généralement de meilleure qualité que les eaux de surface et ne nécessitent pas un traitement complet (et dispendieux) tel qu’exigé par le règlement sur la qualité de l’eau. Un ouvrage de captage d’eau souterraine est une installation qui permet de puiser l’eau à partir des nappes d’eau souterraine qui se situent sous la surface du sol. Par exemple : Puits et ouvrage de captage de source. i. Captage de source : Un captage de source consiste en un ouvrage aménagé à un endroit où l’eau souterraine fait résurgence à la surface du sol. Le captage des sources s'effectue par construction d'une galerie établie au sein du gisement.

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ii. Puits de surface : Un ouvrage peu profond de large diamètre entre 90 et 120 cm.

iii. Forage : Le captage des eaux profondes s’effectue généralement au moyen d’ouvrages dénommés forages.

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b. Captage des eaux de surface : i. Captage en rivière : La prise doit être située en amont des agglomérations pour éviter les pollutions. ➢ Prise dans le fond du lit : Utilisée dans les rivières à régime torrentiel (fortes pentes et grandes vitesses d'écoulement). On dispose de gros graviers autour de la crépine afin de la protéger.

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➢ Prise au milieu de la rivière : La prise doit être protégée par une estacade pour éviter sa détérioration. Le captage doit s'effectuer à une certaine distance des berges.

➢ Prise sur la berge : La prise doit s’effectuer à une profondeur convenable, dans le but d'éviter, d'une part, l'influence de la fermentation du fond du lit, et d'autre part, la présence éventuelle d'hydrocarbures ou de mousses à la surface de l'eau.

ii. Captage à partir d'un barrage :

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Pour le captage de débits importants, on fait recours aux barrages. L’eau d'un barrage est caractérisée par la stratification de la température et de la composition, d’où le problème de choix de la profondeur de la prise. En effet : • Il n'est pas souhaitable de distribuer de l'eau, dont la température est supérieure à 15°C. • L'eau tiède connaît un développement rapide des microbes. • La qualité de l'eau est variable avec les saisons, il faut alors envisager une tour avec prises à différentes profondeurs.

❖ C’est quoi un barrage : Un barrage est un ouvrage d’art implanté sur un cours d’eau afin de stocker l’eau pour des fins particulières. Un barrage peut avoir un ou plusieurs objectifs : le stockage de l'eau pour l’irrigation et l’AEP, la protection contre les inondations, la production de l’énergie hydro-électrique …etc.

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On distingue plusieurs types de barrages : barrage poids, barrage à contreforts barrage voûte, barrage à voûtes multiples, barrage en terre ou barrage en enrochement.

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2. Station de traitement des eaux Les eaux souterraines présentent des avantages indéniables : leur eau, épurée par le sol, est généralement de bonne qualité et moins vulnérable aux pollutions. A l’inverse, les eaux superficielles sont exposées à tous les types de pollutions et de disponibilité variable selon les saisons. Cependant l'eau brute captée en milieu naturel n'est pas toujours potable. Elle doit alors être acheminée par des canalisations jusqu'à une usine spécialisée dans le traitement de l'eau, qui la rend «potable" c'est à dire consommable sans risque. L’eau brute subit donc plusieurs traitements : • Dégrillage et tamisage : L'eau est d'abord filtrée à travers une grille afin d'arrêter les plus gros déchets, puis elle passe dans des tamis à mailles fines retenant des déchets plus petits. • Clarification : elle permet de rendre l'eau limpide en la débarrassant des petites matières en suspension qu'elle contient : * Floculation/coagulation et décantation : Un produit chimique (chlorure de fer ou sulfate d’aluminium) est ajouté à l'eau qui provoque le regroupement (agglomération )des particules encore présentes (poussières, particules de terre, etc.) en flocons. Ceux-ci s'agglomèrent et se déposent au fond du bassin par décantation, 90 % des matières en suspension (MES) sont ainsi éliminées. • Filtration : Pour éliminer les 10 % de MES restantes, l'eau traverse un filtre, lit de sable fin et/ou un filtre à charbon actif. La filtration sur sable élimine les matières encore visibles à l’œil nu. Les filtres à charbon actif retiennent en plus les micro-polluants, comme les pesticides et leurs sous-produits, les composés à l’origine des goûts et des odeurs. • Désinfection : c'est la dernière étape : elle élimine tous les microorganismes qui pourraient être dangereux pour notre santé. *Ozonation : L'eau est désinfectée grâce à l'ozone, qui a une action bactéricide et antivirus. Ce gaz, mélangé à l'eau, agit aussi ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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sur les matières organiques en les cassant en morceaux. Il améliore également la couleur et la saveur de l'eau. * Chloration : Du chlore est ajouté à la sortie de l'usine de production et sur différents points du réseau de distribution afin d'éviter le développement de bactéries et de maintenir la qualité de l'eau tout au long de son parcours dans les canalisations.

3. Adduction L'adduction est le transfert de l'eau de la source naturelle ou de la station de traitement vers les réservoirs de distribution. On distingue généralement deux types d’adduction : *adduction gravitaire (écoulement à surface libre ou en charge) : quand la cote source est supérieure à la cote du réservoir. ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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*adduction par refoulement (écoulement en charge seulement) par pompage en utilisant une station de pompage. 4. Réservoir Les réservoirs d'eau sont, en général, nécessaires pour pouvoir alimenter, convenablement, une agglomération en eau potable. Ils sont principalement imposés par la différence entre le débit de captage ou de refoulement d'eau (plutôt constant) et le débit d'eau consommé par l'agglomération (variable en fonction de l'heure de la journée). Le principe de fonctionnement du Réservoir est calqué sur celui des vases communicants : le robinet, à alimenter, doit avoir une altitude inférieure à celle de la réserve d'eau, la pression de l'eau sera beaucoup plus élevée. Lorsque les maisons ou les immeubles à alimenter sont situés à un niveau supérieur à celui de la cuve du réservoir, un système de pompage permet de propulser l'eau vers les points de consommation. a. Rôles du réservoir Un réservoir placé à l’interface entre la production et la distribution joue 4 rôles essentiels : ❖ Fonction mise en pression : Le réservoir maintient dans le réseau une pression permanente permettant de desservir les abonnés dans les bonnes conditions. Il doit assurer une pression minimale au niveau de l’abonné le plus loin et le plus élevé, c à d l’abonné défavorisé du réseau. ❖ Fonction régulation : Le réservoir est un régulateur de la demande en eau : il transforme au niveau de la production les

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débits de pointe horaire (Qph = variables) en demande moyenne (Qpj constantes) . ❖ Fonction sécurité d’approvisionnement : C’est le volume nécessaire à assurer en cas d’insuffisance de l’alimentation, due à des dysfonctionnements, tels que : * Coupure de courant électrique * Casse de canalisation d’adduction * Pollution accidentelle des eaux de surface et décharge des eaux polluées * Pannes dans les équipements (pompe, traitement, etc…) ❖ Fonction défense incendie : permet de faire face aux demandes exceptionnelles en cas d'incendie. La réserve minimale à prévoir est 120 m3 destinée à alimenter le réseau (poteaux d’incendie) avec un débit de 17 l/s pendant une durée de 2 heures (60 m3 dans les centres ruraux ).

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b. Type des réservoirs i.

Selon le lieu et relief : • Réservoir sur élevé, sur tour (châteaux d’eau) Lorsque on n’a pas un sommet naturel près de l’agglomération qui se trouve dans terrain plat, on implante un château d’eau généralement au centre de l’agglomération pour que l’eau coule par gravité artificielle jusqu’aux habitants.

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• Réservoir enterré ou semi-enterré Si on a un sommet géographique (colline /montagne) à proximité de l’agglomération on peut en bénéficier pour construire un réservoir semi-enterré ou enterré, qui sera toujours plus économique qu'un réservoir sur tour. L’eau coule par gravitation naturelle du réservoir aux habitants.

ii.

Selon la nature des matériaux : *les réservoirs métalliques, *les réservoirs en maçonnerie, *les réservoirs en béton armé,

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iii.

Selon la forme et l’esthétique : * soit affirmer les fonctions de l’ouvrage,

* soit s’intégrer au paysage

c. Conception des réservoirs

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Volume de la cuve : Le volume total prend en compte : • Le volume utile • La réserve d’incendie de 120 m3 pour le milieu urbain et 60 à 80 m3 pour un centre rural • Une marge de manœuvre entre la couverture et le trop plein (50 cm à 1m). Capacite du réservoir : Différentes méthodes sont utilisées pour le calcul de la capacité utile des réservoirs. • Calcul forfaitaire : On prend, forfaitairement, une capacité des réservoirs égale à: *100 % de la consommation journalière maximale de l'agglomération, dans le cas d'une commune rurale. *50 % de la consommation journalière maximale de l'agglomération, dans le cas d'une commune urbaine. *25 % de la consommation journalière maximale de l'agglomération, dans le cas d'une grande ville. • Calcul à partir des courbes d'alimentation et de distribution La capacité des réservoirs est déterminée à partir des courbes de variation, en fonction des heures de la journée la plus chargée, des débits d'alimentation des réservoirs (provenant de la station de pompage ou de la station de traitement) et des débits sortant des réservoirs (distribués ou, éventuellement, aspirés par une autre station de pompage). Le principe de calcul est simple : On trace, sur 24 h, les courbes de volumes cumulés Va(t) provenant de l'alimentation et V c(t) correspondant à la consommation. On trace ensuite la courbe [Va(t) - V c(t))] cumulés. Le volume minimum nécessaire des réservoirsV0 sera alors égal à la somme, en valeurs absolues, de ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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la plus grande valeur et la plus petite valeur (négative) de cette différence. Cette méthode, très précise, suppose que l'on dispose de statistiques suffisantes concernant la variation horaire de la consommation pendant la journée de pointe, ce qui est très difficile surtout pour les villes qui ne sont pas encore alimentées.

La capacité des réservoirs est déterminée à partir des courbes de variation des débits d'alimentation des débits distribués, avec des simplifications concernant, principalement, une approximation par paliers de la courbe de consommation. Il faut choisir un régime de variation de l'alimentation des réservoirs [qa(h)] : ❖ Soit une adduction continue de débit horaire constant égal à a (= Qjmax / 24), ❖ Soit un pompage de nuit (de durée 10 h seulement : de 20 h à 6 h) de débit horaire égal à 2,4 a (= Qjmax /10), ❖ Soit un pompage variable durant les 24 heures de la journée. ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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En ce qui concerne la variation horaire de la consommation, elle varie selon l'importance de l 'agglomération. Le coefficient de pointe horaire augmente quand la ville devient plus petite. Selon l'importance de l'agglomération, il faut alors choisir un régime de variation de la consommation [qc(h)] et en déduire le volume des réservoirs. Dans le tableau ci-dessous, nous présentons un exemple de calcul du volume d’un réservoir pour un pompage continue et un pompage de nuit.

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Notons que, dans ces calculs, il faut prévoir l'évolution future de la consommation et ajouter une réserve d'incendie. En effet, tout réservoir doit comporter aussi une réserve d'incendie, qui doit être disponible à tout moment. La réserve minimale à prévoir est de 120 m3 pour chaque réservoir (la motopompe de lutte contre le feu utilisée par les pompiers est de 60 m3/h et la durée approximative d'extinction d'un sinistre moyen est évaluée à 2 h). Pour les agglomérations à haut risque d'incendie, la capacité à prévoir pour l'incendie pourrait être supérieure à 120 m3. Pour les grandes villes, le volume d'incendie est généralement négligeable par rapport au volume total des réservoirs. Enfin, nous signalons qu'il faut répartir le volume nécessaire sur au moins deux réservoirs (ou cuves indépendantes), pour plus de sécurité dans la distribution et pour prévoir la possibilité de nettoyage des cuves. Les volumes des réservoirs les plus utilisés sont : 250 ; 500; 1000; 1500; 2000; 3000 ; 5000; 7500; 10000; 12000; 15000 et 20 000 m3. A cause des frais élevés exigés par la construction, l'exploitation et l'entretien des châteaux d'eau, leur volume dépasse rarement 1000 m3. Un bon ajustement du régime de pompage ou , éventuellement, l'utilisation simultanée d'autres réservoirs semi-enterrés, nous permettent alors de réduire le volume nécessaire du château d'eau. La hauteur d'eau (hr) dans les réservoirs est comprise entre 3 et 6 m, et atteint, exceptionnellement, 10 m pour les grandes villes. Le diamètre du réservoir circulaire, imposé par le volume, varie de 1,5 à 2 fois la hauteur de la cuve hr.

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Recommandations • La présence d`un relief à proximité d`une localité peut faciliter l`établissement d’un réservoir semi-enterré qui sera toujours plus économique qu’un réservoir surélevé (à capacité égale). • Le réservoir doit être placé sur un site dont l`altitude lui garantit une pression suffisante sur le réseau au moment de la pointe. • La pression sur le réseau doit être comprise entre 25 et 60 m. • S`il existe entre la localité et le site du réservoir une grande dénivelée, on fait recours à une distribution étagée Calcul de la côte du radier de la cuve Un des principaux rôles du réservoir est de fournir, pendant l'heure de pointe, une pression au sol suffisante" Pmin " en tout point du réseau de distribution en particulier au point le plus défavorable du réseau (le point le plus loin et/ou le plus élevé). L'altitude du réservoir d'eau (précisément la cote de son radier) doit être calculée donc pour que, dans toute l'agglomération à alimenter, la pression soit au moins égale à Pmin. C'est la côte du radier du réservoir qui est prise en compte, ce qui correspondant au cas d'alimentation le plus défavorable (le réservoir est alors presque vide). C'est le calcul du réseau de distribution, pendant l'heure de pointe, qui permet de déterminer les différentes pertes de charge et d'en déduire la côte de radier du réservoir. La valeur de cette côte et la topographie des lieux détermineront le type de réservoir à adopter (semi-enterré, enterré ou surélevé). On peut, si un relief est disponible, augmenter les diamètres des conduites de distribution pour diminuer les pertes de charge et éviter la surélévation du réservoir (solution à justifier par un calcul économique). La côte minimale du radier est évaluée comme suit : Cradier = Hmax +Pmin +J Hmax = hauteur de l’abonné le plus défavorisé Pmin = pression minimale exigée par l’abonné J = pdc totale entre le réservoir et l’abonné.

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• Notons aussi que, pour les châteaux d'eau, et pour des raisons économiques, on doit éviter des surélévations (La côte du radier ne doit pas dépasser 40 m). Le cas échéant, on peut augmenter les diamètres de quelques conduites de distribution pour diminuer les pertes de charge et limiter la surélévation nécessaire. • Les immeubles de hauteur exceptionnelle, devront être équipés avec des appareils surpresseurs (pompe). Principes de construction des réservoirs Les réservoirs doivent être construits en matériaux durables. Ils doivent être couverts, à l’abri des contaminations, des eaux souterraines d’infiltration, des pluies et des poussières. Ils doivent être aérés tout en restant à l’abri du froid et de la chaleur et, de plus, visitables. Il sera bon de prévoir un compartimentage pour faciliter les nettoyages. Equipements à prévoir dans un réservoir Quelques équipements sont aussi à prévoir dans les réservoirs: une fenêtre d'aération (entrée et sortie de l'air lors du remplissage et de la vidange), un accès pour le nettoyage de la cuve , une chambre de vannes, un trop-plein (évacuation de l'excédent d'eau), une galerie de vidange (au fond), une fermeture par flotteur de l'alimentation, un enregistreur du niveau d'eau dans le réservoir et un by-pass entre adduction et distribution (utile en cas d'indisponibilité du réservoir: nettoyage, entretien, réparation,...).Eventuellement, On peut prévoir aussi une bâche d'arrivée de l'eau équipée d'un déversoir permettant la mesure des débits d'adduction. Autres dispositions à prendre : l'arrivée de l'eau se fait par le haut (en chute libre ou noyée), la sortie se fait par le bas du réservoir (à 0,2 m au-dessus du radier), prévoir une charge minimale de 0,5 m au-dessus de la conduite de sortie (pour éviter des entrées d'air dans la canalisation), garder la réserve d'incendie toujours disponible, assurer un renouvellement continu des eaux et contrôler périodiquement les réservoirs.

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5. Réseau de distribution Les réseaux de distribution d'eau ont pour objectif de ramener l'eau, à partir du ou des réservoirs, jusqu'aux consommateurs (ou abonnés) : fournir le débit maximal avec une pression au sol (ou charge) minimale compatible avec la hauteur des bâtiments à desservir. Selon les liaisons entre les différents tronçons de distribution, on distingue généralement trois types de réseaux : réseaux ramifiés, réseaux maillés et réseaux étagés. a. Réseau ramifié La caractéristique d'un réseau ramifié est que l'eau circule, dans toute la canalisation, dans un seul sens (des conduites principales vers les conduites secondaires, vers les conduites tertiaires...). De ce fait, chaque point du réseau n'est alimenté en eau que d'un seul côté. Ce type de réseaux présente les avantages d'être économique et facile à dimensionner. Mais ces avantages par rapport au réseau maillé s’estompent avec les inconvénients liés à l’apparition de zones mortes en cas d’arrêt ou de baisse de consommation, et au manque de sécurité d’approvisionnement (en cas de rupture d'une conduite , tous les abonnés situés à l'aval seront privés d'eau). Le réseau ramifié est justifié par la dispersion des abonnés, il caractérise généralement les réseaux de distribution d’eau en milieu rural.

b. Réseau maillé Le réseau maillé dérive du réseau ramifié par connexion des extrémités des conduites (généralement jusqu'au niveau des ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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conduites tertiaires), permettant une alimentation de retour. Ainsi, chaque point du réseau peut être alimenté en eau de deux ou plusieurs côtés. Les petites rues sont toujours alimentées par des ramifications. Ce type de réseaux présente les avantages suivants : plus de sécurité dans l'alimentation (en cas de rupture d'une conduite, il suffit de l'isoler et tous les abonnés situés à l'aval seront alimentés par les autres conduites) et une répartition plus uniforme des pressions et des débits dans tout le réseau aussi i1n’y a pas de zones mortes tant qu’il y a un minimum de consommation ; ce qui contribue à préserver la qualité de l’eau. Il est, par contre, plus coûteux et plus difficile à calculer. Cette configuration caractérise les réseaux de distribution d’eau en milieu urbain caractérisé par l’existence d’une concentration d’abonnés.

c. Réseau étagé Si la topographie du territoire desservie accuse de trop fortes dénivellations, on provoque de fortes pressions aux points les plus bas dans le cas d’une distribution à partir d’un réservoir et, par conséquent les normes de pressions ne seront pas respectées. En effet, on doit réduire la pression en installant des réservoirs intermédiaires, alimentés par le premier. Ces réservoirs permettent de créer diverses zones indépendantes les unes des autres en ce qui concerne le niveau de la pression. ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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Eventuellement, on peut utiliser d'autres types de réseaux : ➢ Réseau mixte, qui est un réseau maillé comportant, en cas de besoin, quelques ramifications permettant d'alimenter quelques zones isolées de la ville (zones industrielles ou zones rurales). ➢ Réseaux à alimentations distinctes : réseau d'eau potable et réseau d'eau non potable (exemple : la ville de Paris).

III. Conception d’un réseau d’AEP 1. Les besoins en eau a. Typologie des besoins Au niveau d'une agglomération urbaine ou rurale, on distingue généralement plusieurs types de demandes en eau, selon le type du consommateur : ✓ Consommation domestique ou humaine. (Boisson, Cuisson, Lingerie, Lavage…) ✓ Consommation publique ou collective (municipalité, administrations, écoles, arrosage des jardins, hôpitaux, commerce...). ✓ Consommation industrielle dépend du procédé de fabrication. Les abonnés de cette catégorie sont considérés comme des Gros consommateurs. ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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On peut aussi avoir une consommation touristique (pour les villes touristiques). Les abonnés de cette catégorie sont : Hôtels, Complexes touristiques – Village des vacances. Le volume consommé est très irrégulier à l’échelle de l’année. i.

Besoins domestiques

La consommation domestique moyenne est généralement rapportée au nombre d'habitants, elle est alors exprimée en litres par jour et par habitant (Dotation en L/jour/hab.). Cette consommation varie en fonction de plusieurs facteurs : le niveau de vie, les habitudes, la disponibilité de l'eau, le climat, le prix de l'eau, la forme de la fourniture de l'eau (alimentation individuelle ou borne fontaine), etc. D'autre part, elle évolue d'une année à l'autre, en liaison avec l'évolution du niveau de vie. Les besoins domestiques d'une agglomération quelconque peuvent être estimés par : • Soit des statistiques, qui concernent la consommation moyenne et son évolution annuelle, ainsi que le nombre total d'habitants et le taux annuel d'accroissement de la population. Ceci n'est possible que pour une agglomération qui est déjà alimentée en eau potable. • Soit en comparaison avec d'autres agglomérations qui sont jugées comparables, surtout en ce qui concerne le niveau de vie et le climat, et pour lesquelles des données statistiques sont disponibles. Une petite enquête permet alors de connaître le nombre d'habitants. Citons à ce propos, la norme de l'Organisation Mondiale de la Santé (O.M.S.) qui fixe la consommation domestique minimale à 55 l/jour/hab. Dans quelques grandes villes, la consommation domestique varie d'un quartier à un autre (selon le type d'habitation, la densité, le niveau de vie, etc.). Il faut alors en tenir compte, et prendre des consommations variables. Les 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 :

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❖ Pour une Grande Ville (plus de 100 000 habitants) : de 120 à 200 l/jour/hab. ❖ Pour une Ville de20 000 à 100000 habitants : de 100 à 140 l/jour/hab. ❖ Pour une Ville Moyenne (de 5 000 à 20000 habitants) : de 80 à 120 l/jour/hab. ❖ Pour une Zone Rurale (moins que 5 000 habitants) : de 50 à 80 l/jour/hab. ❖ Pour les Bornes Fontaines : de 20 à 50 l/jour/hab. Les valeurs indiquées ci-dessus sont quelquefois majorées pour tenir compte de la consommation publique et des petites industries. ii.

Besoins publics

Les besoins publics englobent la consommation des administrations, des établissements d'enseignement, des municipalités, des hôpitaux, etc... Nous citerons, ci-dessous, quelques exemples de besoins publics : ❖ Hôpitaux :300à600 L/jour/lit ❖ Lycées :20 à 30 L/jour/élève ❖ 2 m3/ha/j pour les mosquées. ❖ 15 m3/ha/j pour les espaces verts et terrains de sport… iii.

Besoins industriels

On ne tient compte, en général, que des besoins des petites industries, qui consomment de l'eau potable et branchées sur le réseau de la ville. Actuellement, les grandes industries sont isolées de la ville (ou situées dans des zones industrielles) et alimentées par des réseaux indépendants. Celles qui consomment beaucoup d'eau doivent avoir leur propre source en eau : puits, forages, barrage, la mer, etc.. Notons que la consommation industrielle dépend du produit fabriqué et surtout du procédé de fabrication utilisé. Nous donnerons, cidessous, quelques exemples de besoins industriels : 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. ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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Pour les grandes industries : • Sucrerie de 2 à 15 m3 /t de betteraves. • Cimenterie (voie humide) 2 m3 /t de ciment. • Papeterie : de 50 à 300 m3 /t de produit fabriqué. • Sidérurgie : de 6 à 300 m3/t d'acier. iv.

Autres Besoins

Parmi les autres besoins d'eau potable, nous rappelons les besoins touristiques (des hôtels) : de 400 à 700 l/jour/lit (et pouvant atteindre 1200 l/jour/lit pour les hôtels de luxe). En pratique les dotations autres que domestiques sont transformées en dotations en l/j/hab. comme suit : Par exemple :

b. Evaluation des besoins i.

Estimation de la population globale à desservir

Les ouvrages de génie civil qu’on envisage d’utiliser dans le domaine de la distribution et de la collecte des eaux en milieu urbain doivent pouvoir répondre aux besoins de la population pendant une certaine période appelée Horizon d’étude. Le concepteur doit donc prévoir dès le stade de la conception quelle sera la population à desservir durant la vie de la structure projetée – ce qui ne constitue pas une tâche facile. La connaissance de la population à desservir à un horizon n pour un projet d’AEP permet l’estimation du volume d’eau à fournir de manière directe. Cette estimation se fait sur la base de données statistique de la population (recensement), son taux de croissance. Toutefois, au-delà de l’application du modèle choisi, il faut déceler les facteurs socio-économiques qui ont pu influencer le taux de croissance (sur 5 à 10 dernières années) : • Emigration ou immigration ALIMENTATION EN EAU POTABLE

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• Les statistiques de naissances et de décès. • Les plans d’aménagement du territoire fixant les règles d’urbanisation. • Développement urbain accéléré ou décéléré. • Installation ou ouverture d’unités économiques. L’horizon d’étude est en général pris égal à 20 ans, mais des durées inférieures ou supérieures peuvent être envisagées en fonction de l’importance du projet et de l’investissement. Différentes méthodes peuvent être utilisées pour établir la prévision d’évolution d’une population parmi lesquelles il convient de citer : o

Méthode arithmétique : Méthode qu’on utilise pour une population veille et stable On utilise l’hypothèse de croissance arithmétique, c’est-à-dire d’un taux de croissance dP/dt constant. P −P dP(t ) 0 =K = K donc n dt t −t n 0

(

Pn = P0 + K tn − t0

)

Pn : population en l' année t n P0 : population en l' année t 0 K : taux d' accroissement annuel n : nombre d' année où il y a croissance

o Méthode géométrique : Méthode qu’on utilise pour une population jeune et en pleine expansion On utilise L’hypothèse de croissance géométrique, c’est à dire d’un taux de croissance dP/dt proportionnel à la population.

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La croissance géométrique peut également être exprimée à l’aide de cette méthode on a :

Cette méthode est la plus appliquée, utilisée en fonction de alpha le taux d’accroissement annuel. o Méthode de croissance à taux décroissant : Cette méthode s’applique principalement à des populations qui n’ont plus d’espace pour se développer.

ii.

Population par secteur

Pour les lotissements et en connaissant le plan d’aménagement de ces derniers (Zonage : zone villa, zone R+2, zone immeubles économiques …), on peut calculer la population à desservir qui représente la population de saturation des lotissements. On a la population par secteur (Zone) est : Pi=Di Ai Tr Avec :

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Donc :la population totale (PT) de l’aire d’étude est la somme des populations sectorielles (Pi) : PT = ∑𝑖 𝑃𝑖 o Densité d’habitat (à titre indicatif)

o Taux de remplissage : Rapport de la surface habitée d’une zone sur la surface totale de cette zone 𝑻𝒓 =

iii.

𝑺𝑯 𝑺

Dotation en eau par secteur

A titre indicatif : o Dotation domestique :

o Dotation des administrations : 𝑫𝑨 =

𝑪𝑬𝑨 𝑺𝑨

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iv.

Calcul des besoins en eau

La consommation totale moyenne d’une agglomération est calculé en estimant les dotations et la population à desservir. Donc on aura : Vcons (en moyenne) = DOT _PB *PB+ DOT _PNB *PNB+DA*P+DI*P

Avec :

DOT_PB PB DOT _PNB

:

PNB DA DI P

Trois niveaux de consommation existent :

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➢ Pertes dans le réseau et notion de rendement : Dans un réseau d'alimentation en eau potable, les pertes d'eau sont situées à différents niveaux : la prise d'eau, la station de traitement, les stations de pompage, les réservoirs, les réseaux d'adduction et de distribution, les vannes, les joints, les compteurs, etc. Ces pertes sont aussi de différents types : eau de lavage et de nettoyage (des filtres et des décanteurs de la station de traitement, des réservoirs), les fuites dans tous les ouvrages et en particulier dans les réseaux d'adduction et de distribution, les pertes accidentelles en cas de ruptures des conduites, vidange de conduites (en cas de travaux, remplacement de conduites ou de vannes, branchements, etc.). Le volume de ces pertes d'eau dépend de : • L’âge et l'état du réseau. • La compétence et l'efficacité du service de maintenance du réseau (rapidité de détection des fuites, efficacité d'exécution des travaux, moyens humains, équipement en matériels adéquats, organisation, etc.). Pour dimensionner un réseau d’AEP on doit évaluer les rendements de l’adduction a et de la distribution r et donc le rendement général G avec : ηG = η a * ηr

ηr =

Vcons Vdistr

ηa =

Vdistr Vprod

ηG =

Vcons Vprod

Vprod =

Vdistr Vcons = ηa ηG

➢ Pointe journalière : La consommation d'eau est variable en fonction du mois (la consommation est maximale en Juillet et Août), du jour de la semaine (elle est généralement maximale le Lundi ou le jour de l’Aid Al Adha) et de l'heure de la journée (elle est généralement maximale vers 12 heure du matin). Les ouvrages de prise, de traitement et d'adduction d'eau (stations de pompage, conduites, etc.) doivent être dimensionnés pour pouvoir fournir la demande journalière

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maximale (la journée de pointe ou la pointe journalière), de l'année du projet. On définit alors un coefficient de pointe journalière Kpj : 𝑲𝒑𝒋 =

𝑸𝒋𝒎𝒂𝒙 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒋𝒐𝒖𝒓𝒏𝒂𝒍𝒊è𝒓𝒆 𝒎𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂𝒍𝒆 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒋𝒐𝒖𝒓𝒏𝒂𝒍𝒊è𝒓𝒆 𝒎𝒐𝒚𝒆𝒏𝒏𝒆 𝑸𝒋𝒎𝒐𝒚

La valeur de ce coefficient Kpj 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 Kpj varie de 1,3 à 1,6, selon le climat et les activités estivales de l'agglomération (par exemple, pour une zone touristique, Kpj est proche de 1,6). ➢ Pointe horaire : Les ouvrages de distribution d'eau (réseau, réservoirs) doivent être dimensionnés pour fournir la demande horaire maximale (l'heure de pointe ou la pointe horaire), de la journée de pointe, de l'année du projet. On définit aussi un coefficient de pointe horaire Kph : 𝑲𝒑𝒉 =

𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒊𝒓𝒆 𝒎𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂𝒍𝒆 𝑸𝒉𝒎𝒂𝒙 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒊𝒓𝒆 𝒎𝒐𝒚𝒆𝒏𝒏𝒆 𝑸𝒉𝒎𝒐𝒚

De même, la valeur du coefficient Kph est déterminée à partir des statistiques sur la variation horaire de la consommation. Sa valeur varie de 1.5 à 3.5, selon l'importance de l’agglomération à titre indicatif on a : • Pour une Grande Ville Kph = 1,5 à 2 • Pour une Ville Moyenne Kph=2 à 2,5 • Pour une Zone Rurale Kph=3 à 3,5 Parfois à l’absence de statistiques on peut utiliser la formule empirique suivante :

𝑲𝒑𝒉 = 𝟏, 𝟓 +

𝟐,𝟓 √𝑸 𝒋𝒎𝒐𝒚 (𝒍/𝒔)

Avec

1,5 ≤ 𝑲𝒑𝒉 ≤ 𝟑

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➢ Débit de dimensionnement de la distribution : On a : • Le débit moyen journalier en l/s à la consommation (càd sans pertes) est calculé par la formule suivante : 𝑸𝒋𝒎𝒐𝒚 =

𝑷∗𝑫 𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎

Avec P : population et D dotation en l /j/hab.

• Le débit de pointe journalière en l /s :𝑸𝒑𝒋 = 𝑲𝒑𝒋 ∗ 𝑸𝒋𝒎𝒐𝒚 • Le débit de pointe horaire en l /s : 𝑸𝒑𝒉 = 𝑲𝒑𝒉 ∗ 𝑸𝒑𝒋 Donc le débit de dimensionnement en l/s est : 𝑸𝒅𝒊𝒎 =

𝑲𝒑𝒋 𝑲𝒑𝒉 𝑸𝒋𝒎𝒐𝒚

𝒓

=

𝑸𝒑𝒉

𝒓

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