AEP Station de Saidia [PDF]

Zitiervorschau

Université Mohammed Premier – Oujda Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Al-Hoceima

Dimensionnement du réseau d’adduction et de distribution d’eau potable de la Station Balnéaire de Saidia

Réalisé par :

Encadré par :

Bachnid Smail

Mr. Dimane Fouad

Chbili Mohamed El Asery Hamza Afilal Elalami Idrissi Ahmed Ben Smail Omar

Dimensionnement du réseau d’adduction et de distribution d’eau potable de la Station Balnéaire de Saidia

Sommaire : I-

Introduction……………………..…………………………………….3

II-

Présentation générale de la station…….………………………….….4

III-

Distribution……………………………………………………………5

1- Calcul des débits…...……………………………………………………………..5

2- Choix du tracé du réseau et emplacement du château d’eau……………….…....8

IV-

Adduction …………………………...………………………………19

V-

Conclusion………………………………………………...…………20

Dimensionnement du réseau d’adduction et de distribution d’eau potable de la Station Balnéaire de Saidia

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I-

Introduction :

Dans le cadre de notre cursus scolaire en tant qu’élèves ingénieur, et plus précisément dans le module Hydraulique urbaine de la 2éme année Génie Civil à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Al-Hoceima, un projet d’étude d’un réseau d’eau potable est exigé pour évaluer les connaissances acquises au cours des études et mettre en pratique nos compétences, vu qu’il représente le meilleur moyen d’adaptation au travail en groupe et qui permet de consolider les attitudes, renforcer les comportements développés au cours de la formation, et se préparer à mieux fonctionner dans le milieu de travail.

Notre projet consiste à réalisation d’un dimensionnement du réseau d’adduction et de distribution d’eau potable de la station balnéaire de Saidia, en calculant les différentes consommations (journalière et horaire), en choisissant le tracé de réseau de distribution d’eau et l’emplacement du château d’eau, en calculant le réseau pendant l’heure de pointe, et aussi en calculant le volume nécessaire du château d’eau.

Dans notre projet, notre source naturelle est Oued Moulouya, l’eau est transportée vers la station de traitement des eaux de Berkane, et puis elle sera refoulée directement vers le château d'eau. La distribution de l'eau se fait d’une façon gravitaire à partir du château. La vérification des calculs du réseau est faite à travers le logiciel EPANET, un logiciel de calcul hydraulique.

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II- Présentation générale de la station : La Station Balnéaire de Saidia est située sur la plaine de Trifa. La Station est généralement admise dans le territoire des Rifains de Kebdana Saidia constitue un refuge idéal pour des milliers de citoyens de l’Oriental, vue sa position stratégique proche des principales villes du nord-est (Nador, Berkane, Oujda, Al-Hoceima, Driouch, …..Etc). La Station est située à l'extrême nord-est du Maroc, au bord de la mer Méditerranéen, à frontière maroco-algérienne, dans la plaine de Trifa. La Station de Saidia est collée à la plage de Cap de l'eau (Province de Nador). La Station Balnéaire a été édifiée dans le cadre du Plan Azur de l'État marocain pour la construction de plusieurs stations balnéaires tout au long du littoral du Royaume. Sa grandeur et sa spécificité étant proche des frontières maroco-algérienne et donnantes sur la Méditerranée ont donné à Saidia un statut de projet locomotif à la région de l’Oriental.

Vue de la Station Balnéaire de Saidia à l’aide de Google Earth

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III- Distribution : 1- Calcul des débits : La Station Balnéaire se compose de différents éléments à savoir les hôtels (9), les résidences touristiques (8), les zones villas (7), les parcelles privées (3), les zones d’appartements (16), les zones de commerces et d’administrations (5), les villages de vacances touristiques (12), les Beach clubs (16) et une salle de sport, dont une partie de ces derniers est construite et l’autre est en cours de construction. Le calcul du débit journalier consommé par les différents éléments de la station est mentionné dans tableau suivant :

Hôtels

Résidences touristiques

Villas

Parcelle privée

Appartements

Nom

Nombre de personnes

H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 RT1 RT2 RT3 RT4 RT5 RT6 RT7 RT8 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 P1 P2 P3 AP1 AP2 AP3 AP4 AP5

2000 1500 1500 1500 1500 2000 1500 1500 1500 1000 700 700 1000 1000 1000 1500 700 198 300 324 378 350 350 200 220 870 300 700 700 700 700 700

Consommation par personne (l/j/h) 500 400 400 400 400 500 400 400 400 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150

Débit total (l/j)

1 100 000 660 000 660 000 660 000 660 000 1 100 000 660 000 660 000 660 000 15 75 00 11 02 50 11 02 50 15 75 00 15 75 00 15 75 00 23 62 50 11 02 50 29700 45000 48600 56700 52500 52500 30000 33 600 130 500 45 000 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500

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AP6 700 AP7 700 AP8 700 AP9 700 AP10 700 AP11 700 AP12 700 AP13 700 AP14 700 AP15 700 AP16 700 EPv1 1100 EPv (Zone de EPv2 1100 commerce et EPv3 1100 d’administrations) EPv4 1100 EPv5 1100 VVT1 500 VVT2 500 VVT3 500 VVT4 500 VVT5 500 Village de VVT6 500 vacances VVT7 500 touristiques VVT8 500 VVT9 500 VVT10 500 VVT11 500 VVT12 500 B1 *** B2 *** B3 *** B4 *** B5 *** Beach club B6 *** B7 *** B8 *** B9 *** B10 *** B11 *** B12 *** B13 *** B14 *** B15 *** B16 *** Salle de sport S1 *** Débit total journalier consommé par la station

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 22 22 22 22 22 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 115 500 24 200 24 200 24 200 24 200 24 200 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 79 850 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 100 1 500 11 331 000

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La démarche de calcul du débit journalier est comme suit : -

Q(Hôtels) = Nombre de clients×Consommation par personne + 10%

(10% est le pourcentage des eaux utilisé pour les piscines, les fontaines et les parcs). -

Q(RT) = Nombre de clients×Consommation par personne + 5%

(5% est le pourcentage des eaux utilisé pour les piscines). -

Q(Villas) = Nombre de clients×Consommation par personne

-

Q(Parcelle privée) = Nombre de clients×Consommation par personne

avec Q(P1) = Nombre de clients×Consommation par personne + 2% -

Q(AP) = Nombre de clients×Consommation par personne + 10%

-

Q(EPv) = Nombre de clients×Consommation par personne

-

Q(VVT) = Nombre de clients×Consommation par personne + 5%

-

Q(Beach club) = 1100 l/j

-

Q(Salle sport) = 1500 l/j

*Les coefficients de pointe : Pointe journalière : K1 = 1,6 Pointe horaire : K2 = 1.5 (Zone touristique)

*La pression : La pression de l’eau nécessaire à fournir en tout point du réseau est de 2 bars.

*Calcul des différents débits : *Le débit total journalier : Qj moy = population×dotation = 11 331 000 l/j = 472 125 l/h *Le débit de point journalier : Qj max = Qj moy×K1 = 11 331 000×1.6 = 18 129 600 l/j *Le débit de point horaire : Qh max = Qj moy×K2 = 472 125×1.5 = 708187.5 l/h = 196.72 l/s

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2- Choix du tracé du réseau et emplacement du château d'eau : Le rôle de tout réseau d’eau potable est de distribuer à tous les consommateurs, 24 heures par jour et sept jours par semaine, une eau toujours de qualité supérieure, en quantité et à une pression adéquates, qui ne pose aucun danger, à partir du réservoir jusqu’au consommateur. Notre réseau est considéré comme un réseau maillé composé de 12 mailles et 35 nœuds, où les conduites de distribution sont enterrées et suivent les rues de la station.

Tracé du réseau

Calcul du réseau : On procède comme suit :  Numérotation des nœuds du réseau de 1 à 35.  Le nombre total des tronçons est 47 tronçons;  La Mesure des longueurs des tronçons sur le donne que : Ltot= 30 000 m

a- Calcul du débit spécifique : Le débit spécifique nous serve à estimer la valeur du débit en route dans la conduite, il est obtenu par la manière suivante : qsp = Qh max/Ltot = 708187.5/(30000×3600) = 0.006557291667 l/s/m

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b- Calcul du débit en route pour chaque tronçon : Le débit en route est calculé en faisant multiplier le débit spécifique par la longueur de chaque tronçon, soit alors Qri qsp × Li.

La valeur du débit en route pour chaque tronçon mentionnée dans le tableau suivant: Tronçon R_1 1_2 2_3 3_4 4_1 3_5 5_6 6_4 6_7 5_8 8_9 9_6 8_10 10_11 11_33 33_15 15_2 10_14 14_13 13_12 12_11 12_27 27_16 16_32 32_15 27_26 26_23 23_21 21_22 21_19 19_20 19_17 17_18 17_16 2_20 20_31 31_29 29_23 23_34 34_35

L(m) 5128.58 172.33 376.83 201.26 419.75 286.1 160.42 271.21 214.87 247.14 95.96 250.23 665.89 1041.74 327.28 208.6 258.65 989.64 387.52 1992.23 421.48 691.92 429.62 297.41 148.71 1673.66 450.65 604.62 191.22 302.27 474.29 187.89 319.02 684.87 898.72 924.81 270.31 704.3 299.41 253.62

Qr(l/s) 0 1.13 2.47 1.32 2.75 1.88 1.05 1.78 1.41 1.62 0.63 1.64 4.37 6.83 2.15 1.37 1.70 6.49 2.54 13.06 2.76 4.54 2.82 1.95 0.98 10.98 2.96 3.97 1.25 1.98 3.11 1.23 2.09 4.49 5.89 6.06 1.77 4.62 1.96 1.66

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34_24 26_25 25_24 24_28 28_30 29_30 29_24

829 1089.55 452.71 426.55 2084.11 352.77 1525.21

5.44 7.15 2.97 2.80 13.67 2.31 10

La valeur du débit en route dans le tronçon R_1 est nulle à cause de l’absence du branchement entre le réservoir et le premier nœud.

c- Calcul de demande en nœuds : Le calcul de la demande en nœud se fait en supposant que le débit en route se divise en deux moitiés consommées dans les nœuds d’entrée et de sortie. ID Nœud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Qi (l/s) 2.94 6.60 3.84 3.93 3.28 3.94 1.71 4.31 2.14 9.85 10.87 11.18 8.8 5.52 3.03 5.63 6.91 2.05 4.16 8.53 4.6 1.63 7.76 11.61 5.06 10.55 9.10 8.24 9.05 7.39

Elévation du nœud (m) 0 0 1 0 0 0 0 2 0 1 3 1 1 1 0 3 4 4 4 1 4 3 4 4 2 4 1 3 1 2

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31 32 33 34 35 Somme

3.92 1.47 1.76 4.53 0.83 196.72

0 0 0 4 3 ***

d- Débits dans les conduites et pré dimensionnement des diamètres : La vitesse de l’eau dans les conduites doit, en général, être de l’ordre de 0,5 à 2 m/s. En effet une vitesse faible favorise la formation des dépôts et la stagnation de l’eau dans les conduites pouvant entraîner une dégradation de sa qualité, Une vitesse forte entraîne d’importantes pertes de charge et donc une chute notable de la pression. Pour notre étude on fixe la vitesse dans une valeur v = 1m/s. Les diamètres des conduites doivent être supérieurs ou égale à 50 mm. Tronçon

Débit (l/s)

R_1 1_2 2_3 3_4 4_1 3_5 5_6 6_4 6_7 5_8 8_9 9_6 8_10 10_11 11_33 33_15 15_2 10_14 14_13 13_12 12_11 12_27 27_16 16_32 32_15 27_26 26_23 23_21

196,72 187,92 32,76 5,35 5,86 26,96 6,21 7,28 1,20 20,15 3,76 1,41 14,77 11,96 34,91 36,67 141,2 2,56 1,84 2,257 11,96 3,61 1,64 99,77 99,24 7,39 20,47 62,76

Diamètre calculé (mm) 500 489,14 204,23 82,53 86,37 185,27 88,92 96,27 39,08 160,00 69,19 42,37 137,13 123,40 210,82 216,07 424,00 57,09 48,40 53,60 123,40 67,79 45,69 356,41 354,46 97,00 161,44 282,68

Diamètre commerciale (mm) 630 630 250 90 110 200 110 110 50 200 90 50 160 140 225 225 450 63 63 63 150 75 50 400 400 110 200 315

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21_22 21_19 19_20 19_17 17_18 17_16 2_20 20_31 31_29 29_23 23_34 34_35 34_24 26_25 25_24 24_28 28_30 29_30 29_24

0,0025 68,99 9,00 82,15 2,57 91,11 7,36 7,83 3,29 2,27 42,19 3,36 34,30 6,89 4,8 17,9 9,66 2,27 0,005

1,78 296,37 107,04 323,41 57,20 340,59 96,80 99,84 64,72 53,76 231,77 65,40 208,97 93,66 78,17 150,96 110 53,76 2,52

50 315 125 355 63 400 110 110 75 63 250 75 225 110 90 160 125 63 50

e- Calcul à l’aide du logiciel Epanet : Epanet est un logiciel développé pour la simulation du comportement des systèmes de distribution d'eau d’un point de vue hydraulique et également d’un point de vue qualité de l’eau. Epanet permet de calculer le débit dans chaque tuyau, la pression à chaque nœud, le niveau de l'eau dans les réservoirs, et la concentration en substances chimiques dans les différentes parties du réseau, au cours d'une durée de simulation divisée en plusieurs étapes. Le logiciel se base sur la méthode de Hardy Cross. Cette méthode repose sur les deux lois suivantes : 1ère loi : La somme des débits qui arrivent à un nœud est égale à la somme des débits qui en partent. 2ème loi : le long d’un parcours orienté et fermé (une maille), la somme algébrique des pertes des charges est nulle. La méthode de Hardy Cross consiste, tout d’abord, à fixer une répartition provisoire des débits ainsi qu’un sens d’écoulement dans tout le réseau, tout en respectant la première loi. Le logiciel Epanet permet d’établir des corrections sur l’étude. Les résultats ci-dessous présentent l'état des conduites et des nœuds pendant toutes les heures de la journée.

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Tronçon R_1 1_2 2_3 3_4 4_1 3_5 5_6 6_4 9_6 8_9 5_8 10_14 12_11 10_11 11_33 33_15 15_2 32_15 16_32 27_16 12_27 17_16 19_17 21_19 17_18 27_26 26_25 25_24 24_28 26_23 34_35 23_34 34_24 21_22 23_21 29_23 29_24 31_29 28_30 31_29 19_20 14_13 13_12 8_10 6_7 2_20 20_31

Longueur (m) 5128.58 172,33 376,83 201,26 419,75 286,1 160,42 271,21 250,23 95,96 247,14 989,64 421,42 1041,74 327,28 208,60 258,65 148,71 297,41 429,62 691,92 684,87 187,89 302,27 319,02 1673,66 1089,55 452,71 426,55 450,65 253,62 299,41 829 191,22 604,62 704,30 1525,21 352,77 2084,11 270,31 474,29 387,52 1992,23 665,89 214,87 898,72 924,81

Vitesse (m/s) 1,56 1,94 0,66 1,33 1,33 1,50 1,07 0,72 0,51 0,58 1,40 0,52 0,64 1,51 1,19 1,50 1,76 1,51 1,48 1,53 0,81 1,68 1,39 1,32 1,04 0,73 0,52 0,64 0,57 0,58 0,42 1,32 1,06 0,83 0,89 0,85 0,73 0,70 0,61 0,66 1,02 0,55 1,00 1,10 0,87 0,88 0,78

Diamètre (mm) 400 350 200 50 75 110 50 90 50 50 90 140 200 110 220 200 300 250 250 110 75 200 200 200 50 125 50 90 125 75 50 160 160 50 225 50 50 125 50 200 50 75 90 63 50 225 200

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ID_Noeud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Demande (l/s) 2,94 6,60 3,84 3,93 3,28 3,94 1,71 4,31 2,14 9,85 10,87 10,18 8,80 5,52 3,03 5,63 6,91 2,05 4,16 8,53 4,60 1,63 7,76 11,61 5,06 10,55 9,10 8,24 9,05 7,39 3,92 1,47 1,76 4,53 0,83

Pression (m) 49,98 48,81 47,10 40,96 43,26 39,41 34,89 36,58 37,80 24,86 40,71 41,96 21,26 23,01 47,03 41,23 33,30 25,97 31,94 45,32 29,95 28,03 28,27 20,92 20,82 26,04 35,74 20,82 42,44 40,14 43,95 46,07 45,31 25,69 25,50

La simulation a été faite par itération en jouant sur les diamètres des conduites pour avoir une bonne pression au niveau de chaque nœud et des vitesses acceptables dans les canalisations. L'objectif de base était d'avoir au moins une pression résiduelle de 2 bars (20 m) au niveau de chaque nœud de demande et une vitesse comprise entre 0.5 et 2 m/s.

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Simulation en Epanet

Les conduites qui peuvent être utilisées dans le réseau sont :  

Les canalisations à polyéthylène haute densité (PE-HD) pour les conduites de diamètre inférieur à 400 mm. Les canalisations en béton pour les conduites de diamètre supérieur à 400 mm.

f- Volume du réservoir : Les réservoirs servent à stocker temporairement l'eau potable en attendant sa distribution. Ils permettent essentiellement de réguler la pression et le débit entre la phase de production (du forage vers le stockage) et la phase de consommation (du stockage à la consommation). Leur rôle est d'emmagasiner l'eau lorsque la consommation est inférieure à la production et de la restituer lorsqu’elle en devient supérieure. La capacité du réservoir est égale à 50 % de la consommation journalière maximale de l’agglomération dans le cas d’une commune urbaine Il est nécessaire d’assurer une réserve d’incendie dans un réservoir destinée à alimenter le réseau de distribution, le débit à assurer est 60m3/h durant 2 heures (17l/s), soit une réserve de 120 m3. La forme du réservoir choisie est cylindrique. Le volume du réservoir nécessaire pour alimenter la station est : VR = Qjmax × 0.5 + 120 = 18129.6 × 0.5 + 120 = 9184.8 m3

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Puisque VR > 3000 m3, alors la nécessité d’un réservoir rectangulaire, VR = LR × lR × hR, on fixe HR = 5 m alors LR×lR = 1836.96 m Alors LR = 45 m, et lR = 40.8215 m On augmente la valeur de HR à 5.444 m pour laisser un vide entre le toit du réservoir et le niveau max d’eau, on obtient un volume de réservoir total de 10000 m3. La présence d’un relief à proximité de la station permet de faciliter l’établissement d’un réservoir semi enterré qui sera toujours plus économique qu’un réservoir surélevé. Le réservoir est construit à 60 m du niveau de la mer.

g- Cas d’incendie : Afin de tenir en compte le cas d’incendie, on ajoute au nœud 24 une demande en nœud de 17l/s puis qu’il est considéré parmi les nœuds ayant une pression petite par rapport aux autres, afin de tenir en compte le cas d’incendie. Cette modification a produit les résultats suivants : Tronçon R_1 1_2 2_3 3_4 4_1 3_5 5_6 6_4 9_6 8_9 5_8 10_14 12_11 10_11 11_33 33_15 15_2 32_15 16_32 27_16 12_27 17_16 19_17 21_19 17_18

Diamètre (mm) 400 400 200 50 90 110 50 75 50 50 90 140 250 110 250 200 350 250 250 110 110 250 225 200 50

Vitesse (m/s) 1,69 1,61 0,62 0,93 1,09 1,47 0,97 1,10 0,56 0,53 1,37 0,51 0,53 1,51 1,05 1,69 1,47 1,74 1,71 1,31 1,01 1,35 1,44 1,74 1,04

Dimensionnement du réseau d’adduction et de distribution d’eau potable de la Station Balnéaire de Saidia

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27_26 26_25 25_24 24_28 26_23 34_35 23_34 34_24 21_22 23_21 29_23 29_24 29_30 28_30 31_29 19_20 14_13 13_12 8_10 6_7 2_20 20_31

160 50 90 125 50 50 200 225 50 200 50 50 125 50 200 50 75 90 63 50 225 200

0,64 0,63 0,60 0,58 0,58 0,42 1,38 0,96 0,83 1,54 0,91 0,71 0,70 0,59 0,66 0,82 0,54 1,01 1,09 0,87 0,88 0,79

ID_Noeud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Demande (l/s) 2.94 6,60 3,84 3,93 3,28 3,94 1,71 4,31 2,14 9,85 10,87 10,18 8,80 5,52 3,03 5,63 6,91 2,05 4,16 8,53 4,60

Pression (m) 48.34 47,62 45,98 43,23 42,35 39,09 34,57 35,82 37,16 24,46 40,32 41,91 20,94 22,63 46,55 39,90 35,33 28,01 34,08 44,18 30,82

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22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

1,63 7,76 28,61 5,06 10,55 9,10 8,24 9,05 7,39 3,92 1,47 1,76 4,53 0,83

28,90 25,59 20,79 20,90 29,26 36,20 20,68 41,29 39,00 42,80 45,31 44,40 23,44 23,26

Simulation en Epanet en tenant en compte le cas d’incendie

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IV- Adduction Le barrage Mechra Homadi est un barrage situé sur la Moulouya, dans la région de l’Oriental, à cheval sur les provinces de Nador et de Berkane. Il représente la principale source pour l’alimentation de la station de Saidia. Le barrage est situé sur une hauteur de 170 m sur le niveau de la mer, ce qui assure un écoulement par gravité vers la station de traitement des eaux de Berkane qui est située à 125 m au niveau de la mer. L’eau va continuer son écoulement d’une façon gravitaire puisque le château d’eau est situé à 60 m du niveau de la mer. Dans ce cas l’utilisation d’une pompe n’est pas nécessaire. L’adduction doit garantir un débit Qhmax = 196.72 l/s

*Dimensionnement de la conduite d’adduction : Pour déterminer le diamètre nécessaire pour cette conduite on utilise la formule suivante : D = (4×Q/π)1/2 = 500 mm (Avec V fixée en 1m/s) Le diamètre commerciale utilisé est ø =500mm. On calcule les pertes de charges, pour D = 500 mm, V = 1m/s, Q = 196.72 l/s et v = 0.000001 m²/s On a le nombre de Reynolds Re = V*D/v = 500000 Donc d’après le diagramme de Moody on obtient λ = 0.015 Alors la perte de charge linéaire vaut Δhlin = (8 λ L Q²)/(π² g D5) = 30.7 m Et la perte de charge singulière vaut Δhsing = 10% Δhlin = 3.07 m Finalement la perte de charge totale est Δh = Δhlin + Δhsing = 33.77 m Et puisque la longueur de notre conduite d’adduction depuis la station de traitement de Berkane jusqu’au château d’eau est 20 Km, donc la perte de charge totale ne doit pas dépasser 200 m, ce qui est vérifié.

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V- Conclusion : L’étude d'un réseau d'alimentation en eau potable repose sur une analyse concise et très détaillée et passe par plusieurs étapes à savoir : 

La demande totale de la station (Qhmax = 196.72 l/s).



Le tracé du réseau de distribution d’eau et l’emplacement du château d’eau.



Les diamètres des différentes conduites constituants le réseau et la surélévation du château d’eau (60 m).



Le diamètre et la hauteur du château rectangulaire (LR = 45 m et lR = 40.8215 m, HR = 5.444 m).



Le diamètre de la conduite d’adduction (D = 500 mm).

Ce projet représente un véritable exemple pour assimiler les différentes étapes et de calcul d’alimentation en eau potable.

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