I – introduction :
L’eau est un bien public, chacun a le droit de l’acquérir en
quantité suffisante et en quantité satisfaisante.
Dans les temps anciens, le transport de l’eau se faisait par
des moyens rudimentaires, de nos jours, l’évolution a permis de canaliser l’eau
depuis la source jusqu’aux points d’utilisation, la conception et l’étude d’une
telle canalisation nécessitent la considération de tous les facteurs agissant
sur ce genre d’opération pour assurer un fonctionnement rentable et durable de
l’ouvrage.
Il est bien de rappeler les procédés à effectuer avant
l’introduction d’eau dans les canalisations de distribution dont voici
certains :
II- captage des eaux :
C’est une opération qui consiste à capter l’eau douce pour
la mettre en réserve, puis la distribuer après traitement; l’eau peut
provenir soit des eaux souterraines soit des eaux de surface.
II-1- eau souterraine : (captage par
puits)
La perméabilité de certains sols permet à l’eau de pluie de
pénétrer dans des profondeurs variables de la terre. Arrivant à une certaine
profondeur, l’eau se stagne pour former des nappes, cette nappe constitue la
source de prise d’eau pour l’adduction en eau potable.
II-2- eau de surface :
L’origine de cette eau est également la pluie sur les
bassins versants du milieu récepteur, elle finit par se déverser dans les cours
d’eau, les lacs,….etc, et qui constitue la source de captage des eaux de
surface.
III- traitement des
eaux :
C’est l’ensemble des opérations
qui consiste à traiter les eaux dans le but de les rendre potables,
l’élimination des éléments en suspension par décantation ou par filtration.
La stérilisation essentiellement
par l’action soit du chlore ou de dérivés chlores ou l’ozone.
L’amélioration qui consiste à
corriger les propriétés chimiques de l’eau captée, soit par addition de corps
chimiques consommables, soit par absorption de corps supprimés.
IV- considérations
générales :
Avant de passer aux dimensions du réseau de distribution
d’eau potable, il faut établir le bilan général des différents points de
consommation qui est déterminé sur la base des consommations spécifiques.
Ecole à 20 l/j/élève
Logement
à 150 l/j/hab.
Mosquée
à 5 l/j/m²
Locaux administratifs à 2 l/j/m²
IV-2- débit de pointe :
La plus grande consommation est enregistrée durant la
journée, d’autre part, il faut tenir compte des pertes admissibles liées au
rendement du réseau qui sont généralement estimées à 15 %.
L’expression qui donne le débit de pointe Qp pour alimenter
les points à usage d’habitation est :
l/s
Cj : Consommation journalière (l/j/hab.)
N : nombre d’habitant
P : coefficient de pointe.
86400 : secondes par jour
IV-3- vitesse d’écoulement :
On doit avoir une vitesse : 0,5 m/s < V < 1,5 m/s
V < 1,5 m/s pour éviter le bruit et les dégradations des
conduites.
V > 0,5 m/s pour éviter les dépôts.
IV-4- calcul des diamètres :
L’expression qui permet de calculer le diamètre est :
Qp = V.S
Qp : débit de pointe (m3/s).
V : vitesse [m/s].
S : section de la conduite (m²).
Sachant que :
S = p.D²/4
D (m) : diamètre de la conduite
N.B :
Le diamètre D calculé doit être normalisé par le diamètre f, par conséquent la vitesse réelle d’écoulement Vr est :
(m/s)
IV-5- pertes de charges :
Elles sont dues aux frottements des particules du liquide entre
eux et avec la paroi de la canalisation.
Elles sont données par la formule de Darcy Weisbash :
J : perte de charge linéaire.
L : Longueur de la conduite (m).
V : vitesse moyenne de l’écoulement (m/s)
D : Diamètre de la conduite. (m)
g : accélération de la pesanteur (m/s²)
l
: Coefficient de la perte de charge.
Le coefficient de perte de charge dépend du régime
d’écoulement (nombre de Reynolds), de la rugosité de conduite et de la
viscosité du liquide.
La formule de COLEBROOKE donne le coefficient de perte de
charge l :
D : diamètre intérieur de la conduite (m).
Re : nombre de Reynolds.
K : coefficient de rugosité (m)
Pour une conduite neuve
k = 0,1 mm
Pour une conduite ancienne
k = 0,03 mm
En pratique, on utilise les tables de COLEBROOKE qui donnent
les pertes de charges en fonction du débit, la vitesse et le coefficient k.
IV-5- ligne piézométrique H :
C’est la limite d’ascension de l’eau qui est entraînée par
une pression quelconque, cette limite est atteinte avec énergie cinétique
nulle.
La cote piézométrique est donnée par l’expression suivante.
H = Z + P
Z : cote altimétrique de l’eau
P : pression entraînée en m c E
H : cote piézométrique
IV-6- pression :
C’est une grandeur physique qui s’exerce sur un liquide dans
une conduite pour lui apporter l’énergie nécessaire qui permet de vaincre les
différentes pertes de charges rencontrées dans cette conduite.
Pression nécessaire au point de piquage :
Les normes exigent que la pression minimale pour le
fonctionnement normal d’un :
chauffe-bain
|
5 mce
|
Robinet de puisage
|
2 mce
|
5 mce ≤ P ≤ 40 mce
mce ou mH2O: mètre colonne d‘eau
1mce = 9806.7 Pa
= 0.09867 bar
V/ réseau de distribution
d’eau potable :
V-1/ définition :
C’est un assemblage de plusieurs conduites en série ou en
parallèle accompagne d’un ensemble d’accessoires (coudes, robinets, bouche
d’incendie,…), qui sont appelées à remplir des fonctions bien spécifiques.
V-2/ différents types de réseaux :
On distingue deux types de réseaux :
V-2-1/ réseau ramifié :
C’est le système le plus ancien, l’écoulement des eaux
s’effectue dans le même sens, c’est à dire pas d’alimentation en retour des
canalisations ; c’est un système économique mais il présente un grand
inconvénient en matière de sécurité et ne souplesse lorsqu’un arrêt se produit
en un point ; il nous oblige d’isoler toute ou une partie d’un réseau
située en aval, il a comme avantage, la facilite de réalisation et de calcul.
V-2-2/ réseau maillé :
Il présente l’avantage de simplifier considérablement
l’exploitation car les coupures peuvent se faire en isolant une seule maille le
reste étant toujours alimenté, aux
heures de pointe les surcharges en point sont absorbées par les
possibilités multiples d’alimentation.
Avantage : la sécurité est garantie en cas de panne
Inconvénient : coûteux et calcul complexe
V-3-1/ débit fictif équivalent (débit de calcul
Qc) :
C’est le débit rencontre sur un réseau des tronçons de
conduite présentant des prises d’eau, ceci fait que le débit de ces tronçons
varie autant de fois qu’il ait des prises d’eau on distingue trois débits sur
ce tronçon :
Qs : débit d’entrée
P : débit de sortie (en avale)
Qr : débit en route (consomme)
Le dimensionnement de la conduite par ces débits peut être
surdimensionné ou sous dimensionne, donc il faut déterminer le débit fictif
équivalent dit “ débit de calcul Qc ” qui est considéré
uniforme le long de la conduite, tel que :
P ≤ Qc ≤ P+Qr
Pour le calcul on adopte pour la valeur de Qc tel que :
Qc = P + 0,55 Qr
V-2-2/ loi de KIRCHHOFF : (équation de
continuité)
å
Q1 = 0
les débits entrants égaux aux débits sortants en chaque
nœud.
· équation des pertes de
charge :
å
j1 = 0
j1 : perte de charge en chaque tronçon compte en valeur
algébrique selon le sens positif choisi.
V-3-3/ calcul du débit correctif :
Par l’application des deux lois de KIRCHHOFF, on
obtient :
Formule de FAIR
Les valeurs de j/Q sont prises en valeur absolue
Les valeurs de j sont prises en valeur algébrique
a- détermination des diamètres :
· méthode d’HARDY
CROSS : (méthode d’égalisation des charges)
Avec les itérations, on peut déterminer les débits exacts
qui circulent avec leur sens.
b- démarche à suivre :
· Etablir la répartition
forfaitaire du débit en respectant les lois de KIRCHHOFF.
· Calcul des diamètres
provisoires.
. Calcul des pertes de charges (Darcy Weisbash).
· Calcul des débits
correctifs.
· Correction des débits
provisoires.
· Continuer les itérations
jusqu’à DQ ≤ 0,001.
c- vérification de la maille :
å ABCF
- å AEDF
est acceptable
0,5 bar ≤ p
≤ 4 bars
0,5 m/s ≤ V
≤ 1,5 m/s
V-3-5/ ramification du réseau maille :
Le transport de l’eau depuis les canalisations principales
(maille) jusqu’aux points d’utilisation (pieds des bâtiments) se fait par des
ramifications.
V-3-6/ caractéristique hydraulique d’une
conduite :
D’après les lois de l’hydraulique
Hi = Zi + Pi
Hj = Zj + Pj
Hj = Hi + Hy
Hi, Hj : cotes piézométriques
Pi, Pj : pressions exercées sur l’eau sur les
extrémités i, j
Zi, Zj : cotes altimétriques
Hij : pertes de charge totales dans la conduite i j
V-4/ calcul et recommandations pratiques :
La pression demandée à partir du point de piquage est
fournie par les services publics.
Connaissant les caractéristiques du point de piquage :
P – Z – H en se faisant un calcul par récurrence moyennant les formules, on
peut déterminer la pression qui sera disponible au sol de chaque immeuble.
VI-4-1/ établissement de la comparaison :
Pa > Pmax à réducteur de pression
Pmin ≤ PO ≤ Pmax à fonctionnement normal
Po < Pmin à surpresseur au sol du bâtiment
VI/ trace en plan
(recommandations générales) :
. Toutes les canalisations
sont posées en tranchée sous trottoir
. Limiter le nombre de
traversée de la chaussée
. Occupation de la voirie qui
ne contient pas le réseau d’assainissement.
. Prévoir une protection en
béton en cas de traversée de la chaussée et en cas où la profondeur est
inférieure à 80 cm.
VII/ protection du
réseau :
Problèmes
fréquents :
1- formation des poches d’air dues à l’augmentation de la
température (T°) et la diminution de la pression (P).
2- coup de bélier due à la propagation d’une onde de pression (ou
dépression).
3- détérioration des coudes due aux grandes vitesses d’écoulement.
Solution :
1- prévoir une ventouse (purgeur) aux points hauts du réseau,
2- prévoir des robinets vannes à ouverture et fermeture progressive
(à vis),
3- prévoir en face des coudes, des butées pour absorber les effets
de vitesse,
VIII/ organes annexes :
1/ les canalisations : sont en acier
galvanise ou autre, ont pour objet le transport de l’eau du point de piquage
jusqu’aux points d’utilisation.
2/ joints : l’assemblage de deux
conduites successives.
3/ bouche d’incendie : utilisées pour
satisfaire les besoins de lutte contre les incendies, rayon de balayage de 150
à 200 m, le débit est de 17 l/s.
4/ bouche d’arrosage : besoins en eau
pour les espaces verts, lavages des trottoirs,…….etc. le débit d’alimentation
est de 0,4 l/s.
5/ ventouse : placée aux points hauts du
réseau, permet l’évacuation de l’air entraîne à l’intérieur des conduites.
6/ vidange : existe aux points le plus
bas du réseau, permet de vider la maille pour l’entretien ou la réparation,
elle est reliée au réseau d’assainissement.
7/ robinets :
a) robinet vanne : l’isolation des conduites.
b) Robinet de branchement : commande le branchement des
immeubles.
8/ surpresseur : l’augmentation de la pression.
9/ dépresseur :
les réductions de la pression.