Cours HYDRAULIQUE URBAINE [PDF]

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Cours:HYD URBAINE

ASSAINISSEMENT URBAIN

ASSAINISSEMENT URBAIN

ُ◌ ُ◌Objectifs

Comprendre les notions de base de l’assainissement urbain. Eléments de contenu Définition Les différents systèmes d’évacuation des eaux usées et des eaux pluviales. Facteurs influant sur les projets d’assainissement Systèmes d’évacuation Nature des eaux à évacuer étude hydrologique calcul de débit de pointe des eaux usées calcul hydraulique des ouvrages d’écoulement critères de conception des systèmes d’égouts

I- définition

L’assainissement des agglomérations a pour objet d'assurer l’évacuation des eaux pluviales et usées ainsi que leur traitement et leur rejet dans les exutoires naturels sous des modes compatibles avec la protection de la santé publique et l’environnement. II- Les différents systèmes d' Evacuation des eaux usées et des eaux pluviales :

Les caractéristiques des eaux à évacuer (eaux usées domestique et industrielle et les eaux pluviales) présentent des aspects qualitatifs et quantitatifs très différents de sorte que différents systèmes d’évacuation séparant ou non ces eaux sont envisageables Il existe fondamentalement deux systèmes d’assainissement de base : le système unitaire et le système séparatif. Des systèmes hybrides Bouche d’égout

dérivant des système de base sont aussi utilisés : le système pseudoséparatif et le système composite

Drain de Fondation

Egout Pluvial

Egout eau usée

Figure 1 : Système séparatif (Egouts séparés) Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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Système séparatif : Il consiste à réserver un réseau à l'évacuation des eaux usées domestiques (Les eaux vannes et les eaux ménagées) et, sous certain réserves, de certains effluents industriels alors que l'évacuation de toutes les eaux météoriques est assurée par un autre réseau.

Système Unitaire : L'évacuation de l'ensemble des eaux usées et pluviales est assurée par un seul réseau généralement pourvu de déversoirs permettant en cas d'orage le rejet direct, par sur verse, d'une partie des eaux dans le milieu naturel.

Bouche d’égout

Drain de Fondation

Egout combiné

Figure 2 : Système unitaire (Egout combiné)

Système Mixte : On appelle communément système mixte un réseau constitué suivant les zones en partie en système unitaire et en partie en système séparatif.

Système Pseudo séparatif : L'usage a prévalu de désigner sous ce vocable des réseaux séparatifs ou le réseau d’eaux usées peut recevoir certaines eaux pluviales provenant des propriétés riveraines

Bouche d’égout

Drain de Fondation

Egout Pluvial Egout eau usée

Figure 3 : Le système pseudo séparatif

Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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Le système composite : C’est une variante du système séparatif qui prévoit, grâce à divers aménagements une dérivation partielle des eaux les plus polluées du réseau pluvial (première averses), vers le réseau d’eaux usées en vue de leur traitement. Comparaison technico-économique des systèmes de base

D’une façon générale le système unitaire présente les avantages suivants : Il nécessite en général, des investissements plus faibles que les systèmes séparatifs, puisque les écoulements des eaux pluviales et usées se font dans la même canalisation. Il s’accommode d’une place plus réduite dans le profil transversal de la rue. Ceci est un critère très important pour le cas des agglomérations denses à rues étroites. Il nécessite moins de travaux d’entretient que le réseau séparatif : le nettoyage des réseaux sont naturellement réalisés par les flots des eaux pluviales. Le système séparatif présente quant à lui les avantages suivants, par rapport au système unitaire : Il évite en principe tout rejet direct d’eau usée dans le milieu naturel. Il réalise des économies sur les coûts des pompages et des traitements des eaux : les stations de pompage et d’épuration sont calculées pour les débits des eaux usées uniquement. Il s’adapte mieux aux extensions et aux travaux en phase. Il permet d’exploiter au mieux le ruissellement superficiel. Les conduites des eaux pluviales peuvent être enfouies à des profondeurs plus faibles que le réseau des eaux usées.

Critères de choix des systèmes d’assainissement

Plusieurs critères peuvent intervenir dans le choix du système d’assainissement : nature de l’habitat et de sa densité, la topographie du terrain, l’importance du

Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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milieu récepteur, l’objectif de qualité, fonctionnement de la station d’épuration, encombrement du sous sol,… Si la population est dense et les dénivellations assez marquées pour qu’une évacuation gravitaire apparaisse possible avec les pentes minima exigées des égouts en unitaire, ce système se recommandera généralement par sa simplicité de conception. Par contre le système séparatif se recommande dans tout les cas suivants : La population étant dispersée le ruissellement peut être évacué par voie superficielle dans une large mesure. L’équipement séparatif permet d’éviter les recours à des postes de pompage, car les eaux usées s’accommodent de pentes nettement plus faibles que les réseaux unitaires. Quand les relèvements des eaux usées restent inévitables en tout état de cause les eaux de ruissellement peuvent être rejetées gravitairement dans le milieu récepteur. Le cours d’eau (milieu récepteur) desservant l’agglomération est d’une importance si réduite que sa pollution par les déversoirs d’orage en unitaire risque d’être inadmissible. L’utilisation des écoulements naturels dans les caniveaux ou superficiels sur les voies de circulation est possible. III- Facteurs Influant sur les projets d'Assainissement : 1- Les donnés naturelles du site : 1.1. LA PLUVIOMETRIE :

L’eau que nous devons évacuer dans nos ouvrages (canaux ou égouts) dépend directement des précipitations. La pluviométrie est donc un facteur principal du coût du réseau. Pour des raisons économiques et pratiques, nous ne pouvons, en général, pas dimensionner les ouvrages pour les précipitations les plus intenses. Nous admettons volontairement des débordements de temps à autre, en prenant comme critère : le coût du sur-dimensionnement est plus grand que les dégâts provoqués par l’insuffisance des structures de drainage. Le choix d’une protection est donc une évaluation du risque pris vis à vis du montant d’un accident si une crue plus importante que celle choisie est rencontrée. Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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1.2. LES VENTS

La direction du vent dominant est un facteur déterminant pour l'emplacement des stations d'épuration, station de pompage. 1.3. LA TOPOGRAPHIE :

Elle est imposé et son rôle est essentiel en effet comme il s'agit d'évacuer les eaux aussi rapidement que possible pour éviter les dépôts, l'évacuation sera d'autant plus aisée que le terrain présentera des pentes plus importantes. 1.4. L’HYDROGRAPHIE ET LE REGIME DES NAPPES SOUTERRAINES :

A l'aval de tout réseau d'assainissement, l'effluent, quel qu'il soit, atteint un milieu récepteur constitué normalement soit par les voies et cours d'eau plus ou moins importants, soit par les étangs ou les lacs, soit par la mer, soit par le sol (épandage) Le rejet dans les étangs ou les lacs peut éventuellement accélérer leur eutrophisation, il est donc souhaitable de rechercher, dans toute la mesure du possible, une solution comportant la mise en place d'un collecteur de ceinture qui rejettera les effluents traités en aval du lac ou de l'étang. Le rejet en bordure de mer devant être évité, la pose d'un émissaire émergé sera généralement nécessaire. Les conditions d'un tel rejet doivent faire l'objet d'études préalables très complètes comportant notamment un examen approfondi du régime des courants marins s'il s'agit d'un rejet direct par le canal d'une rivière. Le point de déversement devra se trouver le plus en amant possible de l'exutoire en mer afin que puisse s'exercer normalement le pouvoir auto - épurateur de la rivière. Enfin, le retour des eaux traitées à l'intérieur des terres peut offrir une solution intéressante. La règle générale est que le traitement des effluents doit être poussé à un degré tel qu'il permette le maintien ou l'amélioration de la qualité admise pour le milieu récepteur. Avant d'implanter les ouvrages du réseau, de fixer le point de rejet et la nature de l'épuration à faire, le concepteur doit procéder aux études nécessaires, comprenant notamment l'examen des circulations superficielles et le régime des nappes souterraines. Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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Cette étude doit viser : à connaître les caractéristiques des nappes traversées où devra être particulièrement surveillée l'étanchéité des canalisations. à analyser le degré d'agressivité des eaux des nappes traversées pour procéder au choix du matériau de la canalisation. à choisir autant que possible, pour les ouvrages à créer, des sites ne nécessitent pas de coûteux rabattement de la nappe phréatique. à apprécier les risques de pollution des nappes susceptibles de concourir à l'alimentation en eau potable et à respecter les périmètres de protection des captages ou projetés qui ne doivent pas être traversés. 1.5- LA GEOLOGIE :

Pour les ouvrages importants et ceux qui doivent être exécutés en souterrain, une étude géotechnique de la structure des terrains doit être faite pour tout site susceptible de recevoir des ouvrages importants d’assainissement notamment des émissaires gravitaires dont le profil en long conduit à l'adoption de profondeurs locales importantes, d'importantes économies pourrant résulter du choix d'un profil en long permettant d'éviter les terrains difficiles. 2- Les donnés relatives au développement futur des agglomérations :

Ce développement est nécessairement aléatoire et ne peut être prévu avec quelque précision que s'il est plus ou moins étroitement subordonné à une volonté d'urbanisme or comme c'est le cas pour l'ensemble des équipements d'infrastructure, l'assainissement doit précéder l'apparition des besoins qu'entraîne l'urbanisation. 3- Les donnés relatives a la consommation en eau potable : * Les différents secteurs des besoins sont : Les besoins privés : (Besoins domestiques)

Les besoins privés sont très variables dans une même ville selon le niveau de vie des habitants. La consommation domestique moyenne en Tunisie est de l'ordre de 80 litres/jours/habitant.

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L'organisation mondiale de la santé fixe la consommation domestique à 55litres/Jour/habitant comme valeur minimale. Les besoins publics : (Collectifs)

Les besoins publics sont variables suivant les milieux intéressés : Ecole, municipalité, administration, hôpital etc. La consommation collective est fixée à 10-15 litres/Jour/usager. Les besoins touristiques :

La consommation touristique représente un pourcentage parfois non négligeable de la consommation totale annuelle dans certaines régions touristiques, elle atteint ou dépose les 2/3 de la consommation totale annuelle. La consommation touristique en Tunisie varie de 300 à 400 litres/jour/lit. Les besoins industriels :

Les besoins industriels varient selon qu'il s'agit des petites ou des grandes industries généralement en estime la consommation en eau potable industrielle entre 20 m3/jours/ha et 40 m3/jours/ha. Prévisions :

Afin d'éviter toute insuffisance dans le réseau d'assainissement nous devons tenir compte des projets des extensions prévues par la politique de l'aménagement du territoire, sans oublier le développement progressif de la consommation spécifique en eau potable généralement on estime son taux d'accroissement à 1%. IV- détermination des débits de pointe des eaux pluviales : 5.1. Choix des méthodes de calcul :

Le dimensionnement des réseaux et des structures de drainage des eaux pluviales nécessite l’estimation du débit à évacuer. Ce débit dépend surtout de la pluviométrie, de la surface topographique contribuant à l'écoulement (appelé bassin versant) et le taux d’imperméabilisation. Un bassin versant, est par définition, une surface délimitée topographiquement par une ligne de crête sur laquelle l’eau d’une averse ruisselle et atteint directement ou indirectement un point unique en aval appelé exutoire. Selon que l’on soit dans un basin versant urbain ou extérieur, les lois qui régissent l’estimation des débits sont légèrement différentes. Le choix d'une méthode de calcul peut être représenté par l'organigramme de l'étude hydrologique suivant: Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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Délimitation des bassins versants

Détermination des caractéristiques des bassins versants Bassin urbanisé

Bassin non urbanisé

Formule superficielle (Caquot)

Méthode rationnelle

-Assemblage des bassins si nécessaire Débit de pointe -Choix de la période de retour Débit du projet

5.2. Choix de la période de retour :

Le degré de protection à assurer résultera d’un nécessaire compromis entre l’aspiration à une protection absolue pratiquement irréalisable et le souci de limiter le coût de l’investissement que les

sujétions d’exploitation. Donc, on cherche une

protection contre une averse de fréquence déterminée. 5.3. FORMULE RATIONNELLE : 5. 3.1 Principe de la méthode :

La méthode consiste à calculer le débit de pointe provenant d’un bassin versant à partir de l’intensité de pluie calculée sur le temps de concentration. Elle se présente sous la forme Qp = C . i . S

en m3/s

i = intensité de la pluie m/s S = Superficie du bassin en m² C = coefficient de ruissellement du bassin, qui dépend de la perméabilité du sol.

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On peut la résumer par l'organigramme suivant: Caractéristiques du bassin

Superficie

S

Nature de terrain

Coefficient de ruissellement C

Nature de Végétation Pente

I

Longueur

L

Temps de concentration tc

Q=C.i.S

Intensité maximal e

Climatologie Courbe intensité- Durée- Fréquence

Paramètres a et b

a. Coefficient de ruissellement :

Le coefficient de ruissellement est par définition le rapport entre le volume d’eau ruisselé et le volume précipité. Il dépend par conséquent de plusieurs paramètres : nature de sol, intensité de pluies, pente étc … Plusieurs formules ou abaques sont proposés pour sa détermination. En Tunisie, la Direction des Ponts et Chaussées du Ministère de l’Equipement et de l’Habitat publie le tableau présenté ci-après pour la détermination directe du coefficient de ruissellement en fonction du période de retour, de l’indice de pente Ip et du type de végétation pour des bassins de superficie inférieure à 25 km². Tableau 1: Valeurs de coefficient de ruissellement en fonction du couvert végétale, de la pente et de la période de retour.

Ip < 0.15 >0.15

Végétation Type 1 Type 2 Type 1 Type 2

Période de retour 10 à 20 ans 50 à 100 ans 0.4 0.5 0.5 0.6 0.5 0.6 0.6 0.7

Les types de végétation 1 et 2 correspondent respectivement à plus et à moins de 30% du bassin couvert d’arbres et d’arbuste.

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b. Temps de concentration :

Le temps de concentration est, par définition, le temps pris par une goutte d’eau tombée au point le plus éloigné du bassin pour arriver à l’exutoire des formules empiriques sont en usage pour la détermination du temps de concentration. Une formule empirique publiée par la Direction des Ponts et Chaussées du Ministère de l’équipement et de l’Habitat, son expression est : tc = 76* S I

pour S < 25 km²; ( tc en minutes)

tc = 1.1*3 S.L pour 25 km² < S < 250 km²; I

( tc en heures)

Avec : S : Superficie du bassin en km², I : La pente en % et L : Longueur de l’oued en km. c. L’intensité

L’intensité est directement déterminée à partir des courbes IDF (intensité, durée, fréquence (annexe 1). En absence des courbes IDF des formules empiriques sont disponibles pour l’estimation de l’intensité de la pluie sur un bassin versant donné. Une des expressions analytiques les plus utilisées pour l’estimation de l’intensité maximale de précipitation est connue sous le nom de la loi de Montana exprimée de la manière suivante : i (t, T) = a (T) tc b(T)

Où

tc : temps de concentration en minutes ; T : période de retour. i : intense maximale de précipitation exprimée en mm/mn. Et a et b sont des coefficients dont leurs valeurs dépendent de la pluviométrie de

la région et de la période de retour choisie.

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Tableau 2: Coefficients a et b pour le pluviométrie de quelques régions de la Tunisie Période de retour T Région

1

2

5

10

20

50

Tunis

a(T) b(T)

3,3 - 0,71

5,0 -0,72

7,3 -0,71

9,1 -0,70

10,8 -0,68

12,0 -0,64

Kairouan

a(T) b(T)

15 -0.73

18.5 -0.72

24 -0.73

28.5 -0.71

35 -0.72

42 -0.72

Sfax

a(T) b(T)

--

9.87 -0.79

11.2 -0.74

12.4 -0.71

13.53 -0.69

Enfida

a(T) b(T)

17 -0.68

22 -0.67

29 -0.68

35 -0.67

40 -0.66

48 -0.66

Bizerte

a(T) b(T)

---

7.7 -0.83

10.4 -0.81

12.3 -0.82

10.69 -0.75

---

Makthar

a(T) b(T)

14.8 -0.73

26.31 -0.73

34.37 -0.73

41.43 -0.73

49.34 -0.73

---

Finalement, il est important de noter que la formule rationnelle ne peut être appliquée que pour des petits bassins versants, de superficies inférieures à 25 km², sur lesquelles l’intensité de précipitation est supposée uniformément répartie avec le temps et l’espace. 5.4 Méthode superficielle : Modèle de Caquot

La méthode de Caquot représente une évolution par rapport à la méthode rationnelle en évitant d'être limitée par l'estimation des temps de concentration d'une part et en prenant en compte les possibilités de stockage des eaux sur le bassin versant et dans les canalisations d’autre part. La formule superficielle du débit de période de retour «T»

prend l’aspect

suivant: Q(T)=k1/u Iv/uC1/u Aw/u Dans laquelle les divers paramètres sont des fonctions de a(T) et de b(T) qui sont eux-mêmes les paramètres de la relation : i(t,T)=a(T)tb(T) Où : Q est le débit exprimé en m3/s

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C est le coefficient de ruissellement A est la superficie du bassin en ha k est un coefficient d’expression : [0,5b(T)a(T)]/6,6 u est un coefficient d’expression : 1+ 0,287 b(T) v est un coefficient d’expression :-0,41 b(T) w est un coefficient d’expression :0,95 + 0,507 b(T) 5.4.1 Effet de l’allongement du bassin :

L’allongement d’un bassin versant est défini comme étant le rapport du plus long cheminement (L en hm) au coté du carré de la même surface que celle du bassin versant (en ha). M =

L S

La méthode superficielle de Caquot correspond aux bassins versants d’allongement moyen (M = 2). Puisque la forme d’un bassin versant a un effet sur le débit de pointe correspondant, ce dernier doit être corrigé par un facteur correcteur m dans le cas où M≠ 2. Ce facteur correcteur est donné par : 0,84 b(T) 1  M  - b (T) . f

m =   2

5.4.2 Assemblage des bassins hétérogènes :

Dans le cas des bassins hétérogènes, il est proposé dans la méthode de Caquot de décomposer le bassin initial en sous bassins, qui sont ensuite assemblés, en série ou en parallèle.

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Bassin 1

Bassin 2

Bassin 3 Bassin 4

Bassin 5

Figure 4: découpage d'un bassin versant en sous bassins versants et assemblage

les bassins 1 et 3 sont en série et donnent B13 ; les bassins 2 et 4 sont en série et donnent B24 ; les bassins B13 et B24 sont en parallèle et donnent B13//24 ; le bassin B13//24 est en série avec le bassin 5 . Tableau 3 : Assemblage des bassins en série ou en parallèle : Assemblage Série

Parallèle

Seq

Ceq

∑Sj

∑Sj.Cj. ∑Sj

∑Sj

∑Sj.Cj. ∑Sj

Ieq

I. equi

Leq

    =  Σ Lj   Σ Lj   I j  

I. equi =

∑(I Q ∑Q j

2

)

pj

L. equi = Σ L j

L. equi = max ( L j)

pj

5.4.3 Le domaine de validité de la formule de Caquot: Il est nécessaire de remplir les conditions d'application de la formule de Caquot, indiquées dans le tableau V.4, pour pouvoir l'appliquer. En effet les paramètres ont été utilisés sur la base d'études statistiques, correspondant à des bassins versant ayant certaines caractéristiques

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ASSAINISSEMENT URBAIN Tableau 4: les limites de la formule de Caquot Variable Superficie Taux imperméabilisation Pente

gamme de valeur moins de 200 ha supérieure à 0.2 0.2% < I < 5%

V- CALCUL DE DEBIT DE POINTE DES EAUX USEES : 6.1 Evaluation de débit moyen :

Il s’agit de déterminer, à partir des données relatives à la population et à la consommation en eau potable à un horizon préalablement fixé(généralement pris entre 20 et 30 ans durées correspondant a la durée de vie des canalisations) , le débit qui parviendra au réseau d’assainissement. Le débit moyen journalier des eaux usées est calculé à partir de la formule suivante : Qmj=Cs.Nhab. Tr/24.3600 (en litres/seconde) Avec

Qmj = débit moyen journalier des eaux usées (l/s) ; Cs = consommation spécifique en l/j/hab ; Nhab : nombre d’habitant ; Tr = taux de rejet à l’égout, généralement pris égal à 0,8 pour les eaux usées

domestiques et 0,95 pour les eaux industrielles.

6.2 Evaluation des débits de Pointe

Deux pointes caractérisent les rejets d’eaux usées domestiques et collectives : une pointe journalière Kpj :correspondant au rapport du rejet de la journée la plus chargée de l’année au rejet du jour moyen. Dans le cas des localités de moyenne taille, ce rapport est pris égal à 1,5 à 2. Qpj=Kpj.Qmj (en litres/seconde) avec Qpj : Débit de pointe journalière du tronçon Une Pointe horaire Kph: elle exprime le rapport du débit de l’heure la plus chargée sur le débit horaire moyen du jour de pointe. Ce rapport est calculé par la formule suivante :

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2,5

K ph = inf (1,5 +

Q pj

; 3)

Qph=Kph.Qpj (en litres/seconde) Qph : Débit de pointe horaire du tronçon 6.3 Débit des eaux usées industrielles :

Les eaux usées d’origine industrielle sont considérées comme débits centralisés qui ne sont pas régies par les mêmes pointes journalières et horaires que les eaux d’origine diffuse (eau usée domestique ou collective). On peut distinguer deux type d’industries : les industries existantes et les zones industrielles projetées. Pour les industries existantes, l’évaluation des débits est déterminée à partir d’enquête ou évaluations directes en connaissant les produits fabriqués, leurs qualités et leurs consommations en eau. Pour les zones industrielles projetées, on adoptera le débit spécifique de 20 m3/ha/j à 40 m3/ha/j qui correspond à la consommation en eau d’industrie de moyenne importance. On adoptera les coefficients de pointe suivants pour les eaux usées industrielles. Coefficient de pointe journalière : Kpj=3 Coefficient de pointe horaire : Kph=2 V.II- CALCUL HYDRAULIQUE DES OUVRAGES D’ECOULLEMENT :

L’écoulement dans les égouts se fait d’une façon semblable à l’écoulement dans des canaux ouverts. Le dimensionnement des réseaux d’évacuation des eaux usées et eaux pluviales est effectué alors sur la base d’un écoulement permanent complètement développé d’un fluide incompressible le long d’une canalisation à surface libre régi par l’équation de Chezy : Q = S. C Rh I

⇒

avec

C =

Q = S ⋅ ks ⋅ Rh 1/6 ⋅ Rh1/2 ⋅ I1/2 ⇒

ks ⋅ Rh1/6 Q = ks ⋅.Rh 2 / 3 ⋅ S ⋅ I1/2

Où Q = le débit Rh = le rayon hydraulique Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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I = la pente moyenne de la canalisation C = le coefficient de Chezy qui dépend non-seulement de la nature de la paroi mais aussi de la répartition des vitesses, c’est à dire des éléments de la section (dimension, forme) Ks = coefficient de Strickler qui dépend de la nature des parois. Ks=100 à120 pour les conduites en PVC et en polyéthylène Ks = 70 à 60 pour les conduites en béton Le dimensionnement des canalisations d’eaux usées et d’eaux pluviales peut être directement effectué à l’aide des abaques (annexe 2 et 3) développés sur la base de la formule de Bazin avec des coefficients de 0,25 (Ks=70) et 0,46 (Ks=60) respectivement pour eaux usées et eaux pluviales. VIII- CRITERES DE CONCEPTION DES SYSTEMES D’EGOUTS : 8.1 Choix des types de canalisations :

Plusieurs types de tuyaux usuellement employés pour l’assainissement sont disponibles sur le marché. On distingue surtout : les tuyaux en béton armé ; les tuyaux en PVC ; les tuyaux en polyéthylène (PE). Le choix parmi ces types dépend de plusieurs facteurs dont : la classe de résistance ; la résistance aux sollicitations externes et internes (eau, sol) ; la résistance à la corrosion ; le diamètre intérieur de la canalisation ; le coût et la disponibilité sur le marché. Les tuyaux en Polychlorure de Vinyle (PVC) sont disponibles avec des diamètres qui varient de 160 à 600 mm. Ils se caractérisent par une rugosité intérieure assez faible qui limite la perte de charge linéaire et facilite l’auto-curage du réseau. De plus les tuyaux en PVC peuvent être posés en tous terrains et présentent une bonne résistance à l’écrasement et à la corrosion. De même pour les conduite en polyéthylène

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(PE haute densité (PEHD) et le PE basse densité (PEBD), la rugosité intérieure est faible et les diamètres varient de 160 à 250mm. Quant aux tuyaux en béton armé, les diamètres commercialisés vont de 250 jusqu’à 2000 mm. Cependant, ils nécessitent une protection particulière dans un milieu corrosif surtout en présence des sulfates. Les critères techniques adoptés dans le choix du type de canalisation (rugosité intérieure minimale, bonne résistance à l’écrasement et à la corrosion et la facilité de mise en œuvre) favorisent le choix des tuyaux en PVC et en polyéthylène pour les petits diamètres, et les tuyaux en bétons pour les diamètres importants. 8.2. Dispositions Constructives : 8.2.1 Prétraitement des rejets spécifiques :

Le réseau d’assainissement ainsi que le fonctionnement de la station d’épuration doivent être protégés contre toute obstruction, produits corrosifs ou agressifs. Il convient, par conséquent, que des établissements tels que les stations-services, restaurants, hôpitaux, abattoirs et tanneries disposent d’équipements en pré-traitement privés. L’abattoir doit être équipé d’un système permettant de récupérer le sang, d’un dégrilleur et d’un dessableur. Les stations - services et les garages doivent disposer d’un séparateur d’hydrocarbure et d’un déshuileur. Quant aux hôpitaux, ils doivent disposer d’un incinérateur ou stérilisateur pour éviter le rejet de tout effluent contagieux et dangereux pour le personnel d’exploitation. Le cas des huileries n’est pas traité puisqu’on n’envisage pas leur raccordement au réseau (problème de margine). 8.2.2. Calage du réseau :

Le calage est une opération primordiale dans l'assainissement, il permet de définir la ligne du projet du réseau des eaux a évacuer et d'avoir les profils en long. Pour placer tous les riverains dans la même situation, l'exécution des branchements conduit à placer les collecteurs généralement dans l'axe des chaussées. Profondeur

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Il est à noter que le regard de tête de chaque collecteur aura généralement une profondeur qui varie entre 1,3 m et 1,5m et ce pour tenir compte d’une part des futures extensions et de garantir le raccordement de la quasi-totalité des riverains d’autre part. En ce qui concerne la protection du collecteur, il est nécessaire d'assurer un recouvrement minimum de 80 cm entre la génératrice supérieure de la conduite et la cote du terrain naturel, si le profil du terrain naturel ne permet pas, des considérations techniques doivent êtres envisagées (dallette de protection, enrobage de la conduite etc.) Pour des raisons économiques, on essaie de ne pas placer les canalisations à très grande profondeur ; il faut respecter une profondeur minimale pour : éviter tout risque d’écrasement par des charges roulantes ; l’égout doit résister à la charge des roues des véhicules nécessitant un remblai de 80 cm sous la chaussée. éviter tout risque d’intercommunication entre les égouts et les conduites d’adduction d’eau potable. Généralement l'égout est toujours plus bas que les autres réseaux (SONEDE, STEG, PTT) Assurer le raccordement gravitaire de la quasi-totalité des logements. Dans la pose des conduites, il faut respecter aussi certaines conditions.

Pentes minimales :

Les pentes minimales sont ceux qui permettent de satisfaire la condition d’autocurage

du

réseau.

L’instruction

française

technique

relative

aux

réseaux

d’assainissement des agglomérations fixe la pente minimale d’un réseau à 4 ‰. Les valeurs adoptées des pentes sont celles qui suivent la pente du terrain naturel. Cependant, ces pentes ne doivent pas être inférieures à 3 ‰, valeur considérée dans le cas d’un terrain plat pour les eaux usées, quant aux eaux pluviales on peut descendre jusqu'à 1 et 1.5‰. diamètre minimal :

Le diamètre minimal des conduites des E.U est le Ø 250 mm et le Ø 400 pour les E.P.

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Les diamètres disponibles sur le marché sont le Ø250, Ø 300, Ø 400, Ø 500, Ø 600, Ø 800, Ø 1000, Ø 1200, Ø 1400 et le Ø 1600 Distance partielle entre regard :

L'espacement des regards devra tenir compte des possibilités affectés par le matériel moderne de nettoyage des réseaux et leurs ouvrages annexes pour cela la distance maximale entre 2 regards d'E.U est de 40 m et pour les E.P elle est de 60m. Condition d’auto-curage :

Vu la présence de matériaux transportés en suspension avec les eaux usées le réseau doit assurer la propriété "d’auto-curage". On admet que l’auto-curage est satisfait si : à pleine ou à demi-section, un tuyau circulaire doit assurer une vitesse d’écoulement de 0,7 m/s ou à l’extrême rigueur 0.5 m/s ; Pour un remplissage égal à 2 du diamètre, la vitesse d’écoulement doit être 10 au moins à 0,3 m/s. Cela entraîne et remet en suspension les sables fins qui aurait pu se déposer en dehors des périodes de consommation (pendant la nuit par exemple) ainsi que les matériaux qui auraient commencé à adhérer à la conduite (vases organiques par exemple). La vitesse à pleine section doit être inférieure à 4m/s. Pour chercher la vitesse à des différentes hauteurs de remplissage on utilise les courbes suivantes ( rQ et rV en fonction de Y/D) Avec rQ : est le rapport du débit transporté (Q) au débit à pleine section (Qps); rV : est le rapport de la vitesse d’écoulement (V) à la vitesse à pleine section (Vps). Y : hauteur de remplissage ; D : Diamètre de la conduite.

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Figure 6 Courbe de remplissage

Autres les conditions déjà cités il faut veillez a respecter les directifs suivants : Pas plus de quatre branchements sur un seul regard. Pas plus de deux boites de branchement en série. La longueur maximale de la conduite de branchement est de 15 m. Le diamètre de la conduite de branchement est le Ø 160 pour une simple habitation et le Ø 200 pour les immeubles. 8.3 Les ouvrages annexes

8.3.1 Poste de relèvement ou de refoulement : Les postes de pompage sont surtout utilisés sur le réseau eaux usées, éventuellement en réseau unitaire. Ces postes ont pour but de relever les effluents lorsque le relief du terrain n'offre pas des pentes suffisantes pour l'écoulement par gravité. Suivant les cas on distingue : les postes de relèvement pour relever les effluents sur une faible hauteur et une courte distance (exemple vis d’Archimède :le cas des stations d’épuration). les postes de refoulement pour relever sur de forte dénivelée et de grande longueur (exemple pompe centrifuge : le cas des stations de pompage). Les éléments constitutifs d’une station de pompage sont principalement : Élaboré par : Mme ZAIRI Kaouther et Mme CHAABANE. Narjes

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la bâche de pompage ; la motopompe ; la canalisation de refoulement. La canalisation de refoulement

La bâche de pompage

La motopompe

Figure 7 station de pompage

8.3.2. Regards : On distingue les types suivants : les regards de visite ; les regards de brise-charge ; les regards de chute ; Bouches d’égout. a- Regards de visite :

Ils seront obligatoirement construits : Aux changements de direction ; Aux changements de diamètre ; Aux changements de pente ; Aux raccordements de deux conduites primaires ou d’une conduite primaire sur l’émissaire général. Leur espacement moyen, en tronçon rectiligne et sans singularité, est de l’ordre de 35 mètres. Ils sont construits en béton (ciment H.R.S vue le dégagement du soufre provenant des eaux usées), recouverts d’une dalle en béton armé supportant un tampon en fonte. (Semi-lourde sous accotement et légère sous trottoir. Les diamètres des regards sont fonction de leur hauteur.

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Si H ≤ 1.5m le diamètre est Ø 800 mm. Si H ≥ 1.5m le diamètre est Ø 1000 mm. Pour les conduites de diamètre>= Ø 800 mm on utilise des regards Carrées 1.20 x 1.20 m

B

Figure 8 : Regard de visite à section circulaire

b- Regard de vannage :

Ce type de regard permet l’isolement de la station de pompage lors d’un entretien ou de réparation. Il peut également avoir pour rôle la jonction de collecteur gravitaire arrivant à la station de pompage. Le regard de vannage est toujours implanté dans un point bas avant la station de refoulement.

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Figure 9 : Regard de vannage

c- Regard de brise charge :

Le regard de brise charge qui est construit à l’extrémité des conduites de refoulement issu de la station de pompage. Il assure la continuité entre l’écoulement en charge et l’écoulement gravitaire. Construit en béton armé, il est composé de deux compartiments séparés par un saule. Le premier bassin assure la disposition d'énergie liée à la vitesse d’amenée de l’effluent avant de se tranquilliser dans le second bassin pour s'écouler éventuellement d'une façon gravitaire dans la conduite avale. Le regard de brise charge est implanté dans un point haut de l'extrémité de la conduite de refoulement.

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C 20

3.5

60

43

3.5

60

20

S

VOIR CAS DE CONDUITE DE SORTIE SORTIE SUR PLAN TRACE DU RESEAU

10 20

80

20

20 10

70

C

Figure 10 : Regard de brise charge

e- Regard de chute :

Cet ouvrage se construit suite à une chute ≥ à 80 cm sur le collecteur, changement de calibre et raccordement d’un réseau secondaire sur un réseau primaire. Il assure l’écoulement gravitaire et dissiperait l’énergie cinétique à l’aval afin d’éviter des ressauts et formation des dépôts. Il permet également aux personnels d’exploitation de travailler sans gènes. 140 60

30

20

ENROBE OU BETON

HAUTEUR VARIABLE

5 20 5

20 10

CONDUITE DE CHUTE EN PVC

BUTEE EN B.A

10

20

BETON ARME DOSE A 350Kg/m3

BETON DE PROPRETE DOSE A 150Kg/m 3

Figure 11 : Regard de chute

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f-Les boites de branchement :

Ils ont pour but de collecter les eaux issues des logements et de les véhiculer jusqu’au regard de visite. g- Les bouches d’égout :

Ce sont des ouvrages destinés à collecter en surface les eaux de ruissellement, ils permettent par l'intermédiaire d'une canalisation d'acheminer ces eaux jusqu'à l'égout, on distingue : Les bouches d'égout à accès latéral –ou avaloirs) : Ces sont des ouvrages à ouverture

latérale largement dimensionnée. Ils sont préférables aux grilles de caniveaux assez fragiles, souvent glissantes, que l'apport des feuilles et déchets divers risque d'obstruer au début du ruissellement et de les rendre par la suite inefficaces. Sauf cas particulier et surtout si le réseau risque de ne pas faire l'objet d'un entretien permanant, les bouches seront toujours du type à décantation à fin d'éviter l'intrusion des sables dans le réseau. Les bouches d'égout à accès par le dessus (bouches à grilles) : Ces ouvrages

collectent les eaux de ruissellement au niveau du sol, en général en dehors de celles rassemblées dans les caniveaux de trottoirs. Elles pourront dans les mêmes conditions que les bouches à avaloir être munies de puisards de décantation. Ceuxci sont d'autant plus indispensables que le sol environnant est recouvert de sable ou de gravillons. Il sera Judicieux de placer ces bouches à grille en des points accessibles aux engins de curage et d'orienter les barreaux de grille perpendiculairement au sens de circulation. h- Déversoir d'orage :

Les déversoirs d'orages sont destinés à laisser passer, en direction du milieu récepteur le plus proche une fraction importante du débit d'orage au dessus d'un seuil prédéterminé correspondant en général au niveau supérieur de la tranche équivalente au débit des eaux usées de petite pluie.

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Les déversoirs d'orage comportant en particulier, une chambre de partage dimensionnée hydrauliquement dont les seuils de déversement seront réglables pour permettre l'intervention sur le réseau. 8.4- Branchements des constructions :

Les branchements doivent assurer les meilleures conditions d'hygiène pour l'habitation tout en sauvegardant le bon fonctionnement du réseau de collecte. En particulier, ils devront répondre aux prescriptions du règlement sanitaire qui -stipule que pour éviter le reflux des eaux d'égout dans les caves, sous-sols et cours, les branchements doivent être équipés de dispositifs étanches et de canalisations capables de résister à la pression correspondant à la dénivellation mesurée depuis le niveau de la voie publique.

Regard de visite

Regard de visite Collecteur Distance ≤ 35 m

Φ 200 PVC

Φ 200 PVC

Φ 160 PVC

Φ 160 PVC

Boite de branchement

Figure 10 : Branchement des constructions

Le branchement s’effectue directement sur un regard de visite si ce dernier existe à proximité, ou sur la boite de branchement avoisinante (en série) pour limiter le coût.

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ANNEXE 1

Courbe Intensité Durée Fréquence de la région de Sfax

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ANNEXE 2 Détermination des diamètres des ouvrages (eaux pluviales)

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ANNEXE 3 Détermination des diamètres des ouvrages (eaux usées)

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ANNEXE 4 Profil en long

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