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LES SYSTEMES SIMPLIFIES D'AEP
AEPS : Adduction d'Eau Potable Simplifiés au Burkina Faso
AEV: Adduction d'Eau Villageoise au Bénin
HVA: Hydraulique Villageoise Améliorée en Cote d'Ivoire
RECUEIL DEXERCICES ET DE TRAVAUX DIRIGES POUR LE
DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ET EQUIPEMENTS CONSTITUTIFS
3
Exercice sur la justification des AEPS
Le village de Ansoua d'une population de 4 000 habitants au recensement de janvier 2004, est
alimenté en eau au travers de 6 forages équipés de pompe à motricité humaine.
La demande actuelle en eau du village est de 80m3/j pendant la période chaude -jour de pointe-
pour la couverture complète des besoins en eau de la ville. A cette époque il n'existe pas
d'autres points d'eau en dehors des forages ci-dessus où l'eau est gratuite.
Malgré ces six forages, le village connaît des difficultés d'approvisionnement en eau en période
chaude: longue file d'attente, fonctionnement parfois nocturne.
1- Donner les raisons de ces difficultés d'approvisionnement -chiffres à l'appui-
N.B. : un équipement d’exhaure constitué d’une pompe à motricité humaine ne peut livrer plus de
0,6 à 0,8m3 /h.
Les fiches d'analyse des eaux des forages existants donnent les informations consignées dans
le tableau ci-dessous. Forage F1 F2 F3 F4 F5 F6
Débit Max (m3/h)
d'exploitation
15 1,0 2,5 6,0 6,5 4,0
Coliformes totaux
(N/100ml)
5 10 10 15 15 7
Coliformes fécaux
(N/100ml)
0 0 0 0 0 0
Manganèse 2,00 1,00 0,05 0,25 5,50 0,20
Fer (mg/l) 5,00 3,00 0,20 0,30 7,50 0,25
Arsenic (mg/l) 0,005 0,001 0,001 0,000 0,000 0,000
PH 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
TAC Eqg/l 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006
Ca++mole/l 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Résidu sec mg/l 600 600 600 600 600 600
T° C 25 25 25 25 25 25
Turbidité UNT 4 5 5 4 4 5
Les populations se plaignent d'usures très fréquentes des tuyaux en acier galvanisé équipant les
forages et des taches observées sur les vêtements lors des lessives.
2-Interprétation des résultats d'analyse
- Donner une (ou des) raisons des usures répétées des tuyaux en acier galvanisé; justifier
votre réponse avec des données quantitatives.
- Donner une (ou des) raison (s) des taches observées sur les vêtements après la lessive.
- Par rapport aux directives de qualité pour l'eau de boisson de l'OMS que dire de la
qualité micro biologique et biologique de l'eau de ces différents forages?
3-Si l'on opte de renforcer le système existant par la création de nouveaux forages équipés de
pompe à motricité humaine, combien de nouveaux forages faudrait-il en créer pour couvrir la
demande en eau du village pour l'horizon 2014?
4
A quel débit minimal peut-on déclarer ces nouveaux forages positifs? Pourquoi?
Le taux d'accroissement de la population est de 2,5% par an. Il est souhaité que la demande en
eau du village soit couverte au plus en 10 heures d'exploitation des forages équipés en pompes à
motricité humaine. La demande spécifique en eau reste constante jusqu'en 2014.
4- Il a été décidé de mettre en place un système simplifié d'AEP; Aussi le forage F1
sera récupéré à cet effet; il sera désormais équipé d'un groupe électropompe immergé.
Proposer une filière de traitement pour l'eau avant sa mise à la consommation en
indiquant les points d'injection des réactifs nécessaires.
5- Lors d'un contrôle de qualité de l'eau sur un réseau de distribution il ressort entre
autres les données ci-après:
pH = 8,0
Température: 20° C
Chlore libre résiduel: 0,4mg/litre
Donner la concentration en chlore libre actif de cette eau puis commenter.
5
Correction de l'exercice sur la justification des AEPS 1- Une pompe à motricité humaine ne livre guère plus de 0,80 à 1,0m3/h
Le temps nécessaire pour couvrir la demande en eau
61
80 nécessaire temps
0,80x6
80
x On voit qu'il faut entre 13,33 et 16,67 heures
d'exploitation des forages pour couvrir la demande du jour de pointe en eau du village.
2- Interprétation des résultats d'analyse
Des usures répétées des tuyaux en acier
La valeur 6,5 du pH fait suspecter des eaux agressives qui s'attaquent aux revêtements
intérieurs des conduites métalliques en acier galvanisé. L'équilibre chimique de ces eaux
avec les conduites n'étant réalisé si l'eau a un potentiel redox plus élevé que les
canalisations avec lesquelles elles sont en contact (du fait de la disparition de la couche
protectrice) il s'installent des phénomènes de corrosion. Les forages devraient être
équipés en tuyaux en PVC ou PEHD ou en acier inoxydable.
Ici la méthode de Larson et Buswell nous donnent un pH d'équilibre de 33,7)006,0()001,0(011,8121,10'pK' 2 LogLogTACLogCaLogpKpHs s
Le pH de l'eau est inférieur au pH d'équilibre: c'ets la confirmation que l'eau est
agressive.
Des concentrations excessives en fer et manganèse peuvent également conduire à des
phénomènes d'attaque des conduites métalliques.
Des taches observées sur les vêtements après la lessive
Les concentrations en fer et en manganèse sont à l'origine de ces phénomènes. L'OMS
recommande que les eaux de consommation (qui sont utilisées pour la lessive), les
concentrations en fer et en manganèse n'excèdent pas respectivement 0,3mg/l et
0,1mg/l
Or ici nous avons des concentrations qui sont plus élevées.
De la qualité biologique et micro biologique des eaux des différents forages
Nous sommes en situation d'un système sans adduction. Dans ce cas l'OMS recommande
0CF/ 100ml et ne pas excéder 10 Coliformes / 100ml. Dans ces conditions les eaux des
forges F4 et F5 seraient impropres à la consommation.
3-Renforcement des points d'eau existants
La population en 2014 est de tshabix tan5120025,14000 10
La demande en eau serait de 34,10251204000
80mx /jour
6
- Sur la base d'une exploitation de 0,80m3/h et à raison de 10 heures par jour il
faut 8,121080,0
4,102
x Il faut 13 forages donc il faut réaliser 7 autres forages.
- Sur la base d'une exploitation de 1,0m3/h et à raison de 10 heures par jour il faut
24,10100,1
4,102
x Il faut 11 forages donc il faut réaliser 5 autres forages.
Ces nouveaux forages seront déclarés positifs pour des débits 0,80m3/h
4- Filière de traitement pour les eaux du forage F1
Les eaux de ce forage,
- Sont agressives, donc contiennent un CO2 libre au-dessus du CO2 d'équilibre. Il
faut un traitement qui vise à ramener le pH de 6,5 au PH d'équilibre 7,33. Cela
peut être fait par une aération à l'entrée du réservoir; si cette technique simple
d'aération ne suffit pas, alors il faut procéder à un ajout d'une base; la chaux est
généralement utilisée.
- Contiennent du fer et du manganèse en excès: l'aération préconisée ci-dessus
participerait grandement à une diminution significative de la teneur en fer et en
manganèse.
- Impropres à la consommation (confères directives de qualité des eaux de
consommation pour les adductions avec distribution: 0CF/100ml et 0 coliformes
/100ml. Il faut appliquer un traitement de désinfection pour l'élimination des
coliformes mais aussi pour protéger l'eau au cours de son transport, stockage et
distribution contre d'éventuelles pollutions (nécessité d'avoir un résidu de
désinfectant)
5- Efficacité de l'action du chlore
La courbe de dissociation du chlore montre que pour un pH de 8,0 et pour une
température de 20°C une proportion de 22% de HCLO qui est la forme active: Le chlore
libre actif serait de 0,4x0,22= 0,088mg/litre.
La chloration faite dans cette situation de pH élevé (basique) n'est pas efficace. Il
faudrait ramener le pH entre 7 et 7,5 avant de faire la chloration.
7
Exercice sur l'évaluation des besoins et de la demande en eau
Le recensement général de la population de Kamboinsé de 2004 donne une population de
6000 habitants avec un taux d'accroissement annuel de 3%.
Le plan décennal (2005 - 2015 ) de développement du secteur de l'hydraulique fixe un
objectif de 25 litres par jour et par habitant dans les gros villages.
L'étude socio-économique révèle que les besoins solvables n'excèdent guère une
moyenne rapportée sur toute l'année) de 10 litres par jour et par habitant avec une
pointe journalière de 15 litres par jour et habitant pendant la période chaude (avril à
juin).
1- Il vous est demandé d'évaluer la capacité de production journalière requise à un
(des) ouvrage (s) de captage d'eaux souterraines pour la couverture des besoins en eau
de jour de pointe de la population de Kamboinsé jusqu'à l'horizon 2015.
Les différentes études et réalisations hydrogéologiques dans le village font ressortir un
débit moyen d'exploitation des forages de 8m3/heure pour une durée d'exploitation
recommandée de 15 heures par jour.
2- Combien de forages faudrait il réaliser pour l'horizon 2015?
Des analyses bactériologiques et physico-chimiques révèlent que l'eau des différentes
nappes répond qualitativement aux normes nationales. Le système de distribution retenu
est la borne fontaine. Les études prévoient un traitement au chlore avant distribution.
3- Maintenez-vous ou rejetez-vous cette disposition? Justifiez votre réponse.
8
Correction de l'exercice sur l'évaluation des besoins et de la demande
1- Demande en eau: Capacité de production requise à la ressource aux jours de
pointe
Population en 2015:
0,03entaccroissemd'taux a ;11n
2004en population P
2015en population P
)1(* 0
n
non aPP
L'application numérique donne habitants 305 8nP
Besoins solvables aux jours de pointe en 2015
8 305 habitants x 15 litres / jour /habitant = 124 575 litres /j soit 125m3/j.
Nous avons ici à faire à des eaux souterraines. Les pertes sur le système sont ceux sur
le réseau qui lui même est limité. Nous pouvons dans ce cas négligé les pertes.
Ici la production est appelée à couvrir les besoins solvables car en raison de la capacité
et de la volonté à payer des populations c'est cette quantité qui sera prise au système.
Donc la capacité de production requise à la ressource est égale aux besoins solvables
soit 125m3 par jour.
N.B.
Au cas où l'on voudrait prendre en compte les éventuelles pertes sur les réseaux
d'adduction et de distribution ne pas excéder 5% des besoins.
2- Nombre prévisionnel de forages nécessaires pour la production de 125m3/j
2.1- Hypothèse d'installation thermique
Production journalière d'un forage: 8m3/h x 15h/j = 120m3/j
Nombre de forage: 04,1/120
/1253
3
jm
jmn
On réalisera un forage et vers la fin de l'échéance le pompage pourrait s'étaler sur 16
heures. La réalisation d'un deuxième forage interviendra en 2015.
2.2- hypothèse d'installation solaire
En installation solaires il ne pas s'attendre à plus de 6 heures d'ensoleillement (1h
d'ensoleillement = 1000W par m2.
Le nombre de forage dans ce cas sera de 6,268
125
x Il faut réaliser 3 forages
3- Justification de la nécessité d'un traitement au chlore
Ici l'eau de la ressource est bactériologiquement propre à la consommation. Toutefois
cette eau est exposée à la pollution au cours de son transport et de son stockage.
Il est alors impératif de la protéger avec un désinfectant qui a une rémanence.
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Exercice sur les adductions Les ouvrages de mobilisation des eaux souterraines pour l’AEP du village de Kindi sont représentés
sur le schéma ci-dessous.
- Dimensionner les tronçons F2 – I , F1 – I, I – Bâche, Bâche – réservoir R , Réservoir R – Poteau
d’incendie.
- Calculer les éléments de choix des pompes pour l’équipement des forages F1 et F2
Sur la base de catalogues de constructeurs choisir les pompes appropriées et déterminer le point de
fonctionnement de l’installation. Donner le débit de chaque pompe dans ces conditions d’installation.
N.B.
10
Les pdc sur F1 – I = pdc sur F2 – I = 2,5m.
Les pdc sur I – Bâche = 0,5m
Correction de l'exercice sur les adductions et choix de pompes Choix de la PN des canalisations: HG la plus élevée = 20 - 252 = 38 m
En première approche l'on peut retenir une PN 10. Plus tard le calcul de la HMT le
confirmera ou l'infirmera.
Tronçon Q Dth (mm) par Dst Vpour Dst Dst retenu F2 – I 10 Bresse 79 81,4 0,53 90/81,4
Bresse modifié 112 99,4 0,36
Munier 69 67,8 0,77 F1 – I 7 Bresse 66 67,8 0,54 75/67,8
Bresse modifié 99 99,4 0,25
Munier 57 57 0,76 I – Bâche 17 Bresse 103 99,4 0,61 110/99,4
Bresse modifié 134 126,6 0,38
Munier 89 81,4 0,91
N.B. Bresse modifié donne des vitesses très faibles des coûts d'investissement très
élevés
Munier donne des vitesses qui ne respectent pas la condition de Flamand (vitesses
élevées)
Choix des pompes Données de Bresse Différentes pdc HG HMT Pompe
Grundfos
F2
10m3/h
F2 - I
1600m
I - bâche
500m
Sing Total 40,47
SP14A 7
5,70 1,77 3,00 10,47 30,00
F1
7 m3/h
F1 - I
800m
I - bâche
500m
Sing 46,47
SP14A 10
3,70 1,77 3,00 8,47 38,00
Données de Munier Différentes pdc HG HMT Pompe
Grundfos
F2
10m3/h
F2 - I
1600m
I - bâche
500m
Sing Total
53,61
SP14A 10
15,11 5,50 3,00 23,61 30,00
F1
7 m3/h
F1 - I
800m
I - bâche
500m
Sing
55,81
SP14A 10
9,31 5,50 3,00 17,81 38,00
Variation de la pression dans la conduite en cas de coup de bélier
mxG
Vah 70,23
10
77,0400
22
En cas de coup de 46,47 - 23,7 < P < 46,47 + 23,70 22,77m <P < 70,17m
11
Avec une canalisation PN10 il n'est pas besoin d'un dispositif anti-bélier
Exercice sur la désinfection au chlore Le système d’alimentation en eau potable d’une ville est composé des ouvrages ci-après :
une batterie de forages débitant ensemble 360 m3 / h
une bâche de stockage à la sortie de laquelle s’effectue l'injection de la
solution de chlore.
Un pompage de l’eau de la bâche vers un réservoir de stockage.
Pour la chloration on dispose d’une solution d’hypochlorite de sodium (eau de Javel)
titrée à 25° chlorométriques.
Pour couvrir les besoins de la ville qui s’élèvent à 7.200 m3 / jour les pompages ont lieu
en débit continu :
Le pompage des forages à la bâche de 0 h à 20 h,
Le pompage de la bâche vers le réservoir de 4h à 20 h.
Les essais de demande en chlore en laboratoire montrent que pour 0,4 mg/l de chlore
introduit on a au bout deux heures 0,3 mg de chlore libre résiduel /l :
pour la désinfection on souhaite avoir 0,3 mg/l de chlore résiduel libre dans l’eau
pompée vers le réservoir.
Qualités de l’eau brute :
Eléments Concentration Eléments Concentration Eléments Concentration
CO2 libre 12 mg / l CO—3 0 mg/l HCO-
3 15 mg/l
PH 6,2 CF : 0/100ml Fe+++ : 0,02mg/l
Mg++ 0,2 mg/l Ca++ : 51 mg/l
1. Proposer une solution simple pour diminuer la teneur en CO2 agressif ;
2. A quoi sert essentiellement la chloration dans cette chaîne de traitement ?
4. Pour une concentration de 5g de chlore par litre de la solution mère déterminer :
le volume du bac pour la préparation journalière de solution mère d'eau de javel
et préciser les proportions de solution commerciale de NaClO et d’eau de
dilution (volume de solution commerciale de NaClO à 25° - volume d’eau de
dilution).
le débit horaire de la pompe doseuse. NaClO
Réservoir
Bâche de stockage
12
Corrigé de l'exercice sur la désinfection 1°/ - Teneur en CO2 libre = 12 mg / l
La teneur en CO2 peut être diminuée par une opération d’aération par pulvérisation ou
par cascade. Ainsi l’eau dissoudra l’oxygène de l’air et libérera une partie de son CO2 en
excès. Il faut noter que cette opération d’aération favorisera la formation de précipité
de fer et de manganèse.
2°/ - Au vue des résultats d’analyse , l’absence de C.F. montre que la désinfection est
une mesure de sécurité de protection de l’eau contre d’éventuelles pollutions
bactériologiques au cours du transport et du stockage. Naturellement le chlore oxydera
le fer et le manganèse
3.1°/ Désinfection à l'eau de javel
Débit de pompage de la bâche vers le réservoir: 7.200 m3 / 16 h = 450 m3 / h
Masse de chlore dans un litre de solution d’eau de javel: 3,17g/degré chloromètrique
x 25° = 79,25g/l
Dose de traitement: l’étude de la demande en chlore montre que si l’on introduit
0,4mg/l l’on retrouve 0,3mg/l de chlore résiduel après deux heures. Comme l’on souhaite
avoir 0,3mg/l de chlore résiduel libre dans l’eau l’eau sera traitée à raison de 0,4mg/l
Masse journalière de chlore nécessaire: 0,4g/m3 x 7200m3 = 2880g
Volume journalier d’eau de javel: 2880g/ 79,25g/l = 36,34l
Volume journalier de solution mère nécessaire concentré à 5g de chlore par litre:
Vj = 2880g/5g/l = 576l
Modalité de préparation de la solution mère (solution dans le bac d'où puise la pompe
doseuse)
Volume d’eau de dilution: eau de dilution + solution d’eau de javel = 576l eau de
dilution = 576l - 36,34l= 539,66l
Débit Q de la pompe doseuse: les 576l de solution mère seront injectés en 16 heures
correspondant au temps journalier de refoulement vers le réservoir Q = 576l /
16heures = 36l /h.
3.2°/ Désinfection à l'hypochlorite de calcium titré à 65%
Masse journalière de chlore nécessaire: 0,4g/m3 x 7200m3 = 2880g
Masse journalière d'hypochlorite de calcium: 2 880g / 0,65 = 4431g
Volume journalier de solution mère nécessaire concentré à 5g de chlore par litre:
2880g/5g/l = 576l
Modalité de préparation de la solution mère (solution dans le bac d'où puise la pompe
doseuse).
Pour la préparation dissoudre 4431g d'hypochlorite de calcium titré à 65% de chlore
dans 576 litres d'eau de robinet.
13
Débit Q de la pompe doseuse: les 576l de solution mère seront injectés en 16 heures
correspondant au temps journalier de refoulement vers le réservoir Q = 576l /
16heures = 36l /h.
Autre méthode
- Soit C la concentration de la solution mère (solution dans le bac); soit c la
concentration en chlore de l'eau traitée: ici C = 5g/ litre et c = 0,0004g/ litre,
- Soit V le volume journalier de la solution mère injectée dans l'eau à traiter; soit v le
volume journalier d'eau à traiter en une heure: ici V est à rechercher et v est 7
200m3 .
Nous avons litrepar chlore de 5gcontenant solution de litres 5765
000 200 7*0004,0***
C
vcVvcVC
La masse journalière de chlore est 576*5 = 2 880g
Si l'on dispose de l'eau de javel titré à25° chloromètrique, il faut
javel deeau d' litres 6,34325*17,3
2880
Volume d’eau de dilution: eau de dilution + solution d’eau de javel = 576l
eau de dilution = 576l - 36,34l= 539,66l.
Si l'on dispose de l'hypochlorite de calcium titré à 65% de chlore, il faut en
dissoudre g443165,0
2880 dans 576 litres d'eau de dilution.
14
Exercice sur le dimensionnement de réseau de distribution détermination de la cote minimale exploitable: Zmine
calcul des pressions données par Zmine aux nœuds
Il vous est demandé de dimensionner le réseau de distribution (canalisation en PVC Kss
= 120 ) d’un système simplifié d’AEP pour l’équipement d’un gros village de 3000
habitants. Les informations disponibles sont celles ci-dessous.
Il est retenu un mode de distribution par point d’eau collectif (Borne fontaine BF)
Les enquêtes socio-économiques prévoient qu’il faut en moyenne 30 litres d’eau par
jour et par habitant pour la couverture de l’ensemble des besoins moyens journaliers
du gros village.
La pression minimale exigée au sol au niveau des bornes fontaines est 5.00m
Les bornes fontaines sont implantées sur la base de 500 habitants par borne fontaine
En sus des BF. ci-dessus il sera construit une au marché du village
Les besoins moyens journaliers seront fournis aux populations en 6,00 heures par
jour
Le coefficient de pointe journalier sera pris égale à 1,00
1- Equipement des BF
Donnez le débit minimal exigé à chaque B.F (donner le résultat en l/s) : déduire le
nombre de robinets de 0,50 l/s nécessaires à chaque B.F.
L’équipement retenu pour chaque B.F. est,
- un robinet de 0,50l/s pour les usagers prenant l’eau dans des seaux ou bassines
- un robinet de 0,80l/s pour les usagers et revendeurs prenant l’eau dans des fûts
Donner le DN de compteur à installer à chaque BF.
2- Dimensionnez le réseau alimentant les B.F. (le réseau doit permettre le
fonctionnement maximal et simultané des B.F. ) - 0.30 m/s V 0,90 m/s -.
3- Déterminez la côte minimale exploitable du réservoir: la hauteur de la crépine par
rapport au sol (Cote minimale exploitable) du réservoir ne devrait pas excéder 5,00m.
La cote TN en 1 (emplacement du réservoir est 326,00m
Tronçons 1- 2 2 -3 2 – 4 4 - 6 4 – 5 6 - 7 4 - 8 8 - 9
Côte TN(m)
Aval
302 300 299 305 295 310 300 290
Longueur(m) 1000 1000 1200 1600 1200 1000 800 800
N.B.
Les BF sont implantées aux nœuds 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; et 9
Le réservoir est au nœud 1 : Cote TN en 1 = 326,00m.
15
Correction de l'exercice sur le dimensionnement de réseau de distribution détermination de la cote minimale exploitable: Zmine
calcul des pressions données par Zmine aux nœuds
1- Débit minimal exigé à chaque BF
- Volume journalier par BF pour couvrir les besoins des 500 usagers: /j15m/j1500litresperonnepar litres 30personnesxlitres/ 500 3
- Débit horaire de chaque BF : les 15 000 litres sont servis à la population en 6 heures
0,70l/s3600s
litres 2500soit/h 2,5m
6
15Q 3 :
- Nombre de robinet de 0,5 litres: Si l'on décidait d'équiper les BF avec des robinets
de 0,5 litres / seconde, il en fallait deux par BF. Le débit par BF serait de 3,6m3/h.
N.B.
Beaucoup de professionnels utilisent le débit de 3,6m3/h pour dimensionner les
conduites desservant les BF
Diamètre nominal de compteur à installer
Le compteur est dimensionné pour le débit des deux robinets ouverts simultanément,
1,3l/s soit 4,68 m3 .
Le catalogue de constructeur
BF des équipementl'pour 32mmDn compteurs desretenu sera il /6mQn 32
/3,5mQn 25
3
3
hmmDn
hmmDn
16
Tableau de calcul de diamètres et de la côte minimale exploitable - Calcul des pressions au sol
Tronçons L(m)
Q
(l/s)
Dth
(mm)
Dst
(mm)
J (m) sur tronçon
(1)
R
J
X
(2)
CôteTN(m) (extrémité aval)
(3)
Pmine en X
(m)
(4)
Z Mine (m)
(imposé par X)
(5)=(2)+(3)+(4)
P en X (m) pour Max. des Zmine
(6)=Max(5)-(3)-(2)
V
(m/s)
1m/sV
l/sen Q
men Dth
avec *
*001,0*45,0
V
QDth
Dst est pris dans le catalogue des constructeurs. En première approche on prend le diamètre commercial immédiatement supérieur
au Dth. Par la suite des contraintes de hauteur de réservoir peuvent amener à prendre des diamètres encore plus grands.
1m/sV
l/sen Q
mmen Dst
avec )*001,0(*
*001,0*42Dst
QV
Colonne 4: il s'agit de la pression minimale de service exigée aux différents nœuds: Pour les AEPS, une pression de 6,00m par rapport au sol est suffisante.
17
Guide pratique de choix de Dst (diamètre intérieur ) sans calcul de Dth
Q (l/s) Dth
(calculé)
Dst (PVC, PN10)
Interplast
DN Observations
1 36 45,2 50 DN 50 est le
diamètre
minimal sur le
réseau
1,4 42 57,0 63
2,2 53 57,0 63
3,1 63 67,8 75
4,5 76 81,4 90
6,7 93 99,4 110
9,9 112 126,6 140
12,4 126 144,6 160
16,1 143 180,8 200
25,2 179 203,4 225
32,0 202 226,2 250
Ce tableau vous permet de passer très vite au choix des Dst (diamètre
intérieurs standard sans calcul des Dth.
19
Tableau de calcul de diamètres et de la côte minimale exploitable - Calcul des pressions au sol
Tronçons L(m)
Q
(l/s)
Dth
(mm)
Dst
(mm)
J (m) sur tronçon
(1)
R
J
X
(2)
CôteTN(m) (extrémité aval)
(3)
Pmine en X
(m)
(4)
Z Mine (m)
(imposé par X)
(5)=(2)+(3)+(4)
P en X (m) pour Max. des Zmine
(6)=Max(5)-(3)-(2)
V
(m/s)
1m/sV
l/sen Q
men Dth
avec *
*001,0*45,0
V
QDth
Dst est pris dans le catalogue des constructeurs. En première approche on prend le diamètre commercial immédiatement
supérieur au Dth. Par la suite des contraintes de hauteur de réservoir peuvent amener à prendre des diamètres encore plus grands.
1m/sV
l/sen Q
mmen Dst
avec )*001,0(*
*001,0*42Dst
QV
Colonne 4: il s'agit de la pression minimale de service exigée aux différents nœuds: Pour les AEPS, une pression de 6,00m par rapport au sol est suffisante
20
20
Exercice sur la qualité de l'eau et le réseau de distribution
Dans le cadre dans de l'étude de l'AEP de la ville de NDOROU les études socio-économiques
ont donné les informations ci-après à l'échéance du projet.
- Consommation moyenne journalière sur toute l’année : 3550 m3/jour
- Profil prévisionnel de répartition de la consommation journalière en %
Période
(heures)
0-5 5-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24
% 5 5 25 10 20 6 2 5 15 5 2
0- Donner le coefficient de pointe horaire
- Données prévisionnelles de consommation journalière du mois (de pointe) de plus forte
consommation en eau mesurées à la sortie du réservoir de distribution et de mise en pression
du réseau :
Jour 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Conso.
(m3/j)
4390 4980 4490 4870 5110 4920 4770 4440 4450 4470 2840 4280 4510 4410 4870
Jour 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Conso.
(m3/j)
4030 4460 4380 4590 4340 4510 5010 4810 4690 4400 4510 4300 4470 4330 4090
0.1- Donner le coefficient de pointe journalier
0.2- Donner le débit horaire de pointe.
1- La Ressource en eau:
La ressource en eau est constituée d'une source artésienne située sur un flanc de montagne.
Qualités physico-chimiques
Paramètres Unité Concentration
Température
PH
Turbidité
(due uniquement à une forte teneur en sable)
Résidu sec
Alcalinité (exprimée en CaCO3 )
Chlorures
°C
-
NTU
Mg/l
Mg/l
Mg/l
30
6.7
15
560
400
180
21
21
Sulfates
Calcium
Nitrates
Nitrites
Fer
Manganèse
Fluorures
Arsenic
Cuivre
Cyanures
Chrome total
Mercure
Nickel
Plomb
Mg/l
Mg/l
Mg/l
Mg/l
µg/l
µg/l
µg/l
µ/l
µg/l
µg/l
µg/l
µg
µg
µg
200
20
40
1
400
600
800
5
1000
50
30
0
2
0,1
Qualités bactériologiques:
Coliforme totaux: 2/100ml
Coliformes fécaux: 1/100ml
1.1- Interpréter (santé publique, protection des ouvrages et équipements hydrauliques) les
résultats d'analyse ci-dessus en rapport avec les normes du Burkina Faso complétées
éventuellement avec les directives de l'OMS: .
2- Conduite d'adduction
L'aménagement de la source permet par un déversoir de maintenir une cote constante de plan
d'eau de 375,00m. Cette source a un débit de 230m3/h.
Cette source est reliée à un réservoir par une conduite PVC pression DIN 8062/ISO 161 de
longueur 5000m. La cote de déversement au réservoir est 275,00m.
2.1- Quelle est la pression (donnée par rapport au sol), la plus élevée qui puisse être observée
au point A dans la conduite au pied du réservoir à la cote 264,50m. Dans quelle situation
l'observe-t-on?
2.2- Calculer le diamètre intérieur de la conduite ci-dessus pour le débit moyen journalier du
mois de pointe pour un fonctionnement de 20 heures par jour: la vitesse d'écoulement dans la
22
22
conduite est acceptée inférieure ou égale à 2,25m/s. Donner les caractéristiques techniques
des tuyaux: Classe/PN; Dextéieur/Dintérieur.
N.B. Les pertes de charges singulières seront prises égales à 5% des linéaires.
2.3- Pour les jours où la consommation journalière est supérieure à la moyenne, peut on
augmenter le débit d'écoulement dans la conduite et maintenir les 20 heures de
fonctionnement? Vérifier ou confirmer la réponse en prenant en exemple la consommation du
jour de pointe du mois de pointe.
3 Réseau de distribution
Le réseau de distribution est constitué de tubes en PE 100 PN 10 (Din 8074-75 / ISO 4427
3.1- Avec quel débit dimensionne-t-on un réseau de distribution?
3.2- déterminer les débits de dimensionnement des tronçons constitutifs du réseau primaire.
Voire les débits ponctuels et répartis sur la structure du système.
3.3- calculer et choisir des diamètres commerciaux (intérieurs et extérieurs).
3.4-Pour ces diamètres, donner la cote minimale exploitable (Zmine) pour que la pression de
service en tout point soit 10m (par rapport au sol). Les vitesses d'écoulement dans les
conduites devraient être 1,00m/s.
Les pertes de charges singulières sont négligées.
Données topographiques sur le réseau
Tronçons L(m) Z(m)TN aval
1 - 2 200 260,00
2 - 3 2 000 258,00
3 - 4 1 500 255,00
2 - 5 1 000 257,00
2 - 6 1 200 254,00
6 - 7 600 253,00
5 - 8 600 258,00
La cote TN au Nœud 1 au pied du réservoir est 264,50m
23
23
375,00m STRUCTURE DU SYSTEME D'AEP
275,00m 25l/s 20l/s
Zmine? 3 17,5l/s
4
1
A 264,5m 8
2 5 40l/s
25l/s
20l/s 10l/s
6 7
20l/s
25
25
Correction de l'exercice sur la qualité de l'eau et le réseau de distribution
1.1- Interprétation des résultats des analyses physico-chimiques et bactériologiques
Paramètres Concentration Normes Burkina Observations
Turbidité 15 NTU 5 Il est même souhaité pour une bonne
désinfection 1. Ici la turbidité est
uniquement due à la seule présence de sable; il
n'est donc besoin ni de traitement de
coagulation floculation ni de décantation. Par
contre il est nécessaire de disposer d'un
dessableur à l'entrée de la conduite.
PH 6,7 Fait craindre une eau agressive: étude au
graphique et normogramme de Hoover le
confirmera ou l'infirmera
Fer 400 µg/l 300µg/l Concentration élevée en fer/: risque de taches
sur le linge et dépôt dans les ustensiles.
Problème de couleur et de goût.
Manganèse 600µg/l Sans indication sur la norme du Burkina. Par
contre l'OMS recommande une concentration
500µg/l :inconvénients sur le linge. et dépôt
dans les ustensiles. Problème de couleur et de
goût
Fluorures 800µg/l - L'OMS recommande une concentration
1500µg/l
Coliformes
totaux
0:100ml 0/100ml Eau de la ressource bactériologiquement sans
risque sanitaire.
Coliformes
thermotolér
ants
0/100ml 0/100ml
Etude de l'équilibre calco-carbonique
L'étude de l'équilibre calco-carbonique par le graphique et normogramme de HOOVER
montre que l'eau a un pH de saturation 7,7. Le pH de l'eau étant de 6,7, inférieur au pHs,
cette eau est agressive.
26
26
1.2- Traitements de correction à apporter
Traitements Justificatifs
Aération L'eau contient un excès de CO2, de fer et de manganèse. Par une aération la
concentration en ces éléments pourrait significativement baisser. Si après l'aération
l'eau demeure agressive il envisager un traitement à la chaux
Désinfection de
protection
L'eau de la ressource est bactériologiquement sans risque. Toute fois au cours des
opération de stockage et de transport dans les conduites elle est exposée à des
risques de pollution. Aussi il est conseillé qu'elle contient un résidu de désinfectant.
Ici le traitement au chlore est recommandé.
Dessablage Il s'agit là de protéger la conduite d'adduction contre d'éventuels dépôts de sable
2.1- La pression maximale est observée en situation d'hydrodrostatique: pdc nulle pas
d'écoulement, vanne en aval de A fermée. Elle est de 375m - 264,5m = 110,50m. Cette
pression maximale qui peut être observée indique qu'il est conseillé de poser une PN16.
2.2- L'eau s'écoule de la source au réservoir sous l'effet de la dénivelée 375,0m - 275,0m
= 100,00m. Le calcul donne un diamètre théorique de 0,19091m On retient Une PN 16 225
/ 191,6mm en tenant compte de la pression statique évoquée plus haut.
2.3- Le calcul montre que la dénivelée ne permet pas l'écoulement de 5110/20x3600) m3/s
au jour de pointe Si ce débit passe pdc = 126,90m > 100,00m énergie disponible.
Aussi on conservera 4491/(20x3600) ce qui donne en 24 heures 5389m3. En
5110/(4491/20) = 22,76 heures on a couvert la consommation du jour de pointe.
3.1- Le réseau de distribution est dimensionné pour le transport du débit de l'heure de
pointe.
3.2 , 3.3 et 3.4 Voir tableau ci-dessous
27
27
Tableau de calcul de diamètres et de la côte minimale exploitable - Calcul des pressions au sol
Tronçons L(m)
Q
(l/s)
Dth
(mm)
Dst
(mm)
J (m) Sur tronçon
(1)
R
J
X
(2)
CôteTN(m) (extrémité aval)
(3)
Pmine en X
(m)
(4)
Z Mine (m)
(imposé par X)
(5)
P en X (m) pour Max. des Zmine
(6)
V
(m/s)
1 -2 200 177,5 475,52 494,0 0,19 0,19 260,00 10,00 270,19 12,63 0,93 2 – 3 2000 62,5 282,17 312,8 2,75 2,94 258,00 10,00 270,94 11,88 0,81 3 – 4 1500 28,5 190,54 198,2 4,88 7,82 255,00 10,00 272,82 10,00 0,92 2- 5 1000 65 287,75 312,8 1,49 1,68 257,00 10,00 268,68 14,15 0,85 2 – 6 1200 50 252,38 277,6 1,99 2,19 254,00 10,00 266,19 16,64 0,83 6 – 7 600 21 163,56 176,2 1,99 4,17 253,00 10,00 267,17 15,65 0,86 5 – 8 600 40 225,73 246,8 1,19 2,87 258,00 10,00 270,87 11,95 0,84
Le tableau de calcul donne une cote minimale exploitable de 272,82m.
28
28
I
ND= 55.00m F1 Qe= 5m3/h F2 Réseau d'adduction
Tronçon Longueur (m)
F2 – I 600
F1 – I 700
I - Réservoir 1000
BF4
Marché
1
2
3
4
5
6
7 8
9
10
11 12
C.E.G.
BF 2
BF 1
BF 7
BF6
BF 5
Z Trop plein = 118.60 m
Z Radier = 116.60 m
100 m
114.10
m
N.S.= 84.27 m
N.D.=22.93 m
Qe = 10 m3/h
BF 3
29
29
Données topographiques
N° Tronçon Désignation Tronçon
Longueur (m)
Cote TN aval
1 1 - 2 500 97,46
2 2 - 3 300 94,96
3 2 - 4 250 95,36
4 2 - 5 550 94,91
5 5 - 6 300 94,96
6 5 - 7 500 94,16
7 7 - 10 1000 93,96
8 10 - 11 500 93,86
9 11 - 12 600 93,76
10 7 - 8 500 94,71
11 8 - 9 600 95,46
Cote TN en 1 point d'emplacement du réservoir: 110,00m
La population de TINTOULOU est de 3130 habitants avec un taux d'accroissement annuel de 3% au recensement de janvier 2005. Les enquêtes socio-économiques font ressortir des besoins solvables pour la période sèche ( pointe journalière) de 20 litres par jour et par habitant. 1- Evaluer les besoins puis la demande en eau de Tintoulou en 2010 puis en 2015. Le mode de distribution retenu est le point d'eau collectif - la borne fontaine-. Il y a 7 bornes fontaines équipées chacune de 2 robinets de 0,5 litres par seconde (débit par BF = 1l/s). Le branchement du CEG sera assimilé à deux (2) BF (2l/s) Le réseau de distribution sera en PVC PN10. La pression minimale de service exigée en tout point du réseau est 6,00m 2- Dimensionner (DN / Dintérieur) les différents tronçons constitutifs du réseau de distribution puis déterminer - la cote minimale exploitable (cote crépine) du réservoir - les différentes pressions imposées par cette cote minimale aux différents nœuds - la pression maximale observée en hydrostatique 3- Adduction et pompage déterminer - sur la base de la hauteur géométrique la PN des canalisations PVC à installer - par la formule de Bresse les DN / D intérieur des canalisations - la HMT des pompes équipant les différents forages: La cote de remplissage du réservoir est 2,00m au-
dessus de la cote minimale exploitable
30
30
4- Source d'énergie La pompe équipant le forage F2 sera alimentée par de l'électricité produite par des installations photovoltaïques: La pompe équipant le forage F1 sera alimentée par de l'électricité produite par un groupe électrogène
31
31
CORRECTION 1- Evaluation des besoins journaliers de pointe en 2010 et en 2015
Population
2010 2015
Population 3 630 4210
Besoins (m3/j) 73 85
2- Dimensionnement des conduites d'adduction Par la formule de Bresse
Tronçon Q (m3/h) PN 16 DN/Dint V (m/s)
F1 - I 10,0 90 / 76,6 0,60
F2 - I 5,0 63 / 53,6 0,62
I - Réservoir 15,0 110 / 93,6 0,61
Courbe caractéristique de F1 - I (10m3/h sur 700m)
Q 4 6 8 9 10 11 12
0,55 1,24 2,21 2,80 3,45 4,17 4,96
Courbe caractéristique de F2 - I (5m3/h sur 600m)
Q 2 4 5 6 8 10 12
0,79 3,17 4,96 7,14 12,70 19,84 28,57
Courbe caractéristique de I - Réservoir (15m3/h sur 1000m)
Q 8 10 12 14 15 16 18
1,08 1,69 2,43 3,31 3,80 4,33 5,48
Détermination des HMT des pompes devant équiper chacun des forages Différentes pdc HG HMT Pompe
F1 10m3/h
F1 - I I - R Sing Total
3,45 3,80 3,00 10,25 93,67 103,92
F2 5 m3/h
F2 - I I - R Sing
4,96 3,80 3,00 11,76 61,60 73,36
32
32
