Chapitre I : Etude Bibliographique
II. Dimensionnement du réseau
II.4. Débit spécifique
II.4.2. Calcul des débits aux nœuds (heure de pointe)
Qnd =0.5ΣQroute i +Qconc II.4.3. Calcul des débits aux nœuds (heure de pointe +incendie) : Ce débit est déterminé par l’expression suivante :
Qnd = 0.5ΣQroute i +Qinc II.4.4. Heure de pointe + incendie
Dans ce cas il faut assurer le débit d’incendie dans le point le plus défavorable.
Nœud tronçons 0.5ΣQroute Qconc Qnd
Pour le dimensionnent des conduites, nous prenons la formule économique avec la condition suivante :
0.5m/s ≤ Vcond. ≤ 1,5m/s
On sait que : Qph = Vcond * Scond ⇔ Scond. = Qph / Vcond On a: 2/3 m/s ≤ 1/Vcond ≤ 2 m/s
Qph * 2/3 m/s ≤ Qph /Vcond ≤ 𝑄𝑝ℎ * 2m/s ⇔ Qph ∗ 2/3 m/s ≤ 𝑆𝑐𝑜𝑛𝑑. ≤ Qph *2m/s Avec: Qph = 240.15m3/h= 0.0667 m3/s
A.N: 0.0667 ∗ 2/3 ≤ Scond ≤ 0.0667∗2 0.0445 ≤ Scond ≤ 0.1334
On calcule alors le diamètre du conduit avec la formule : Scond. = (∗ 𝐷²)/4 𝐷 = √ ((4 ∗ Scond)/𝜋)
√ ((4 ∗ Scond min)/𝜋) ≤ 𝐷 ≤ √ ((4 ∗ Scond max)/𝜋)
√ ((4 ∗ 0.0445)/𝜋) ≤ 𝐷 ≤ √ ((4 ∗ 0.1334)/𝜋) 0.06 ≤ 𝐷 ≤ 0.16
*Résultat :
Nous choisirons une conduite PEHD PN 10 de ∅63 jusqu’a ∅160
*Remarque
Pour le dimensionnent des conduites nous avons utilisé la méthode de Hardy Cross IV. Dimensionnement du réservoir
Qconc = 3842.7 m3/j = 44.476 l/s Pert = 20%Q = 8.895 l/s
Kp = 1.3
Alors : Q = Kp *(Qc+pert) Q = 1.3*(44.476+8.895)
Qtotale=3842.7+120 =3962.7 m3/j Re = 3962.7*0.2=792.54 m3
*Résultat :
Le volume d’eau généralement associé à la réserve d’équilibre correspond à environ 20% du volume d’eau consommée au cours de la journée de consommation moyenne Re = 0.2 Qmoyj Le réservoir d’équilibre calculé ce donc un volume de 800 m3
V. Conclusion
L’objectif du cette partie est de calcul d’un réseau de distribution est la détermination des paramètres géométriques et hydrauliques des canalisations formant le réseau de distribution.
Puis par Epanet faire la vérification de la pression au sol au niveau de chaque nœud
Nous avons estimé la consommation et calcule les débits et en fin nous avons calculé la capacité de réservoir telle que le réseau est unitaire (distribution + incendie)
Le débit consommé journalier est égal 3842.7 m3/
Le débit total est égale 3962.7 m3/j
Le volume de réservoir est de volume 800 m3
CHAPITRE
IV
I. Introduction
La modélisation hydraulique consiste à effectuer la simulation du comportement d’un fluide à travers un système d’écoulement.
Le modèle hydraulique doit fournir une vision globale et juste du réseau, afin de reproduire au mieux la réalité En élaborant des scénarios qui seront simulés sur le modèle hydraulique du réseau, il sera possible de mieux comprendre et de prévoir son comportement afin d’anticiper certainsdysfonctionnements.
La modélisation hydraulique fait partie des étapes les plus intéressantes de la conception d’un réseau d’AEP. C'est à ce niveau que l'on peut apprécier son comportement dans le temps.
EPANET et COVADIS sont le logiciel utilisé.
II. Présentation du logiciel EPANET
EPANET est un logiciel de simulation du comportement hydraulique et qualitatif de l’eau sur de longues durées dans les réseaux sous pression. Un réseau est un ensemble de tuyaux, nœuds, pompes, vannes, bâches et réservoirs. EPANET calcule le débit, la vitesse et les pertes de charge dans chaque tuyau, la pression à chaque nœud, le niveau d’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. Il a été développé par l'EnvironnementalProtectionAgency.
EPANET a pour objectif une meilleure compréhension de l’écoulement et de l’usage de l’eau dans les systèmes de distribution Il peut être utilisé pour différents types d'application dans l'analyse des systèmes de distribution.(ROSSMAN, 2003)
II.1.Capacités de modélisation hydraulique d’EPANET EPANET a de nombreux avantage tel que :
•Taille de réseau illimitée.
•Formules de Hazen-Williams, Darcy-Weisbach et Chezy-Manning.
• Sait calculer les pertes de charge singulières aux coudes, joints.
• Sait modéliser les pompes (même à vitesse variable), l’énergie consommée et le coûtde fonctionnement.
vannes d’arrêt, etc.).
•Sait modéliser les réservoirs à forme variable.
• Sait modéliser un profil de consommation variable à un nœud ou une consommation dépendante de la pression (asperseur).
• Permet la simulation du réseau par commandes simples ou horodatées.
•Le logiciel présente également un module qualité qu’on ignorera dans notre étude, qui permet de calculer les concentrations en substances chimiques et les temps de séjourde l’eau dans différentes parties du réseau.
II.2. L’EPANET calcule
Plus de ces avantages, EPANET calcule :
•Le débit dans chaque tuyau
• La pression à chaque nœud
•Le niveau d’eau dans les réservoirs
• La concentration en substances chimiques dans les différentes parties de réseau et le temps de séjour
Le logiciel EPANET permet une analyse hydraulique de réseau à partir des caractéristiques physiques des tuyaux et dynamiques des nœuds. Il peut être utilisé pour différents types d'application dans l'analyse de systèmes de distribution. EPANET offre aussi une aide à la recherche de stratégies alternatives pour gérer un réseau (modification du régime de pompage, précision d'usage des stations de recoloration, planification des entretiens et des remplacements des éléments du réseau, etc.). Il propose aussi de maintenir et d'améliorer la qualité d'eau distribuée aux consommateurs. (ARNALICH, 2016)
II.3.Les objets du logiciel EPANET :
sortir du réseau. Cette sortie se caractérise en lui assignant une demande ou consommation.
La bâche infinie : elle représente une rivière, un lac ou un aquifère souterrain.
Elle se caractérise par sa hauteur totale.
Le réservoir : c’est un nœud avec une capacité de stockage limitée.
Il se caractérise par : l’altitude de son radier, son diamètre, ses niveaux (maximal, minimal et moyen).
Le tuyau : il permet de véhiculer l’eau dans le système.
EPANET suppose que les tuyaux sont pleins à tout instant. De plus, il est possible d’ouvrir, de fermer, ou de limiter le débit à une seule direction sans nécessité d’ajouter des vannes.
La vanne : les vannes seront probablement des éléments à éviter dans notre contexte, car nous avons déjà précisé que les clapets anti-retours et les vannes d’ouverture et de fermeture s’intègrent comme une propriété du tuyau sur lequel elles seront installées.
La pompe : elle permet de pressuriser l’eau dans le réseau. (ARNALICH, 2016) II.4. Les étapes de l’utilisation d’EPANET
Les étapes classiques de l’utilisation d’EPANET pour modéliser un système de distribution d’eau sont les suivantes :
Le réseau préalablement tracé avec l’outil Autocad, a été exporté vers Epanet, grâce à l’outil Epacad permettant ainsi de conserver les coordonnées, les côtes altimétriques des nœuds, ainsi
que les longueurs respectives des tronçons.
II.4.1.Construction du réseau
Pour tracer un réseau nous devons utiliser la barre d'outils présentée en figure:
Figure IV. 1:Barre d'outils d'Epanet
• Les nœuds (sources et demandes) : Positionner les bâches, les nœuds de demande, les réservoirs.
• Positionner les tuyaux.
• Positionner les singularités (pompes, vannes).
II.4.2. Saisie des propriétés des objets
• Définir les propriétés de la bâche tel que : l’altitude (charge totale)
• Définir les propriétés du réservoir : altitude du radier, niveau initial, niveau minimal et maximal, diamètre
• Définir les propriétés des tuyaux : longueur, diamètre, rugosité.
• Définir les demandes de base et altitudes aux nœuds de demande.
II.4.3. Ajouter une courbe caractéristique
EPANET accepte la représentation de la courbe dela pompe sous la forme Q-V, Q-H, Q-ΔH, Q-ƞ.
II.4.4. Sauvegarder et exporter un projet
Enregistrer le projet sous format binaire (Fichier*.NET)
II.4.5. Simulation d’un régime permanent (simulation instantanée)
Elle permet de calculer les paramètres de fonctionnement pour des conditions initiales
données. Ce mode de calcul est généralement suffisant pour vérifier le bon dimensionnement du réseau dedistribution à partir d’un réservoir, où il s’agit surtout de s’assurer que le réseau estcapable de supporter la demande de pointe. (AZZI, 2015)
II.4.6. Calcul d’un réseau en régime permanent
• Exécuter la simulation statique ;
• Observer les :
•Codes couleurs aux nœuds et arcs dans : Affichage => Légende.
•Valeurs calculées sur les nœuds et arcs.
• Ajouter les nœuds à représenter et définir le paramètre concerné.
II.4.8.Simulation à longue durée Courbe de modulation de la demande :
• Définir les options de temps.
• Définir la Durée Totale de la simulation.
• Définir l’intervalle Courbes Modulation.
II.4.9.Définir la courbe de modulation de la demande II.4.10.Exécution de la simulation longue durée
Elle permet de simuler l’évolution des paramètres de fonctionnement sur une période donnée (24H, 48H, etc.) avec un pas de temps déterminé. L’intérêt est de suivre la réponse du système à la modulation de la demande : variation de niveau des réservoirs, variation des pressions (ou des débits) en tel point du système, fonctionnement des pompes, etc. Ce type de simulation permet de tester des scénarios d’exploitation en vue d’optimiser la gestion hydraulique du système.
• Exécuter la simulation ;
• Visualiser l’évolution des débits et pressions aux arcs et aux nœuds du réseau pendant la simulation longue durée.
• Remarquer aussi les inversions d’écoulement dans certains tuyaux.
• Créer un graphique de type Graphe d’évolution et ajouter les nœuds à représenter et définir le paramètre concerné.
II.3.Limites du logiciel EPANET
Malgré ses capacités, EPANET a beaucoup de limites tel que :
• EPANET ne calcule pas les coups de bélier.
• Il ne simule pas les ruptures de tuyauterie, il détermine seulement le débit d’une fuiteou ses effets sur la pression, la vitesse, etc.
•Les clapets anti-retours sont modélisés de manière simplifiée.
•Il n’évalue pas les conséquences de la présence d’air au sein du réseau.
En résumé, EPANET ne permet pas de traiter les changements brusques dans le réseau.(ARNALICH, 2016)
La perte de charge ou charge hydraulique perdue à cause du frottement de l’eau avec les parois du tuyau peut être calculée en utilisant une de ces trois formules :
• Formule de Hazen-Williams
• Formule de Darcy-Weisbach
• Formule de Chezy-Manning
IV. Les résultats de la simulation :
Le schéma suivant représente notre réseau
Figure IV. 2: Le schéma de réseau dans Epanet
On mettre un nœud N9 comme un forage
On saisit les propriétés des objets :
l’altitude (charge totale) de la bâche d’eau
les propriétés du réservoir : l’altitude du radier 470m, le niveau initial 4.5, le niveau minimal 0.5 et lemaximal 5, diamètre 12
les propriétés des tuyaux : les longueurs sont de 330.38 a 816.92, les diamètres sont de 63 a 200, la rugosité est 150 lorsque on choisit tuyaux en PEHD dans tous le réseau
les demandes de base sont de 2.584l/s à 12.713l/s et altitudes aux nœuds de demande sont deFigure IV. 3: Propriétés des tuyaux et des nœuds.
Après la simulation on trouve que les pressions aux nœuds sont négatives, Donc on suppose qu’il ya un noud N11 entre le forage et le château d’eau pour l’enlevé de pression
Figure IV. 4 : la simulation qui présente le débit et la pression.
Figure IV. 5: Présentation des pressions et vitesses
Les vitesses aux tuyaux sont normalisé de 0.27 m/s jusqu’à 1.25 m/s
Figure IV. 6: Présentation des demandes base et Diamètres.
Figure IV. 8: présentations des demandes et des débits a 12 :00 h
Figure IV. 9: présentations des demandes et débits a 24 :00 .
Table IV. 1: Résultats aux nœuds.
Table IV. 2: Résultats aux tuyaux
Résultats pour les courbes :
Figure IV. 10: Graphe d’évolution
D’après le graphe on observe la variation de débit pour l’arc T2 pendant 24 h
Figure IV. 11: Courbe de distribution
Figure IV. 12: Courbe balance en eau pour le système.
D’après la courbe de balance on observe la variation de débit pendant 24 h
Figure IV. 13: Courbe de distribution Les principaux résultats :
D’après la dernière simulation on trouve les résultats suivants :
Les pressions aux nœuds sont tous positives sauf que la pression de forage est négative
Les débits aux tuyaux sont de 0.84 l/s jusqu’à 24.14 l/s
Les vitesses aux tuyaux sont normalisé de 0.27 m/s jusqu’à 1.25 m/s
V. Présentation du logiciel COVADIS
Le logiciel COVADIS est un logiciel de CAO/DAO adaptés aux métiers des travaux publics et de VRD. Sa particularité est qu'il n’admet pas de clé physique et est lié au logiciel Autocad.
Il utilise l’interface graphique d’Autocad. Ces menus déroulants sont ceux d’Autocad auxquels s’ajoutent Cov.calculs, Covadis 2D, Covadis 3D, Cov.Echange et Cov.Editions.
V.I.Construction des axes en plans
- On calcule le modèle numérique du terrain naturel sur la base des levés topographiques qui ont été faits à l’aide la commande Covadis 3D/Calcul de M.N.T/Calcul et dessin de MNT.
3d/Projets routiers/Axe en plan/Définition de l’axe pour définir le tracé comme axe en plan.
- Ensuite il faut créer les tabulations pour cela il faut lancer la commande COVADIS 3d/Projets routiers/Tabulation de l’axe et suivre les instructions.
V.2.Construction des profils en long
- On dessine le profil en long du terrain naturel à partir de la commande Covadis 3D -Projets routiers - Profil en long TN.
- On dessine ensuite le profil en long de la route en faisant Covadis 3D – Projets routiers – Construction du projet.
- On définit comme profil en long projet la ligne construite en faisant Covadis 3D - Projets routiers - Profil en long projet - Définition du projet.
- Puis on tabule le profil en long à partir de la commande Covadis 3D - Projets routiers - Profil en long projet – Nouvelle tabulation.
- Puis on remplit le cartouche à partir de la commande Covadis 3D - Projets routiers - Profil en long projet - Remplisse. Cartouche.
V.3. Construction des profils en travers types
- On définit les demis-profils en travers types (en remblai et en déblai) à l’aide de la commande Covadis 3D - Projets routiers - demi-profils types - Définition des profils.
- Une fois terminée on affecte les demi-profils types aux profils en long avec la commande Covadis 3D - Projets routiers - Calcul du projet.
V.5. Profil En Long
Figure IV. 14: profil en long entre les nœuds N1et N2
Figure IV. 15: profil en travers entre les nœuds N1et N2 Annexe
V.7. Les résultats :
Notre réseau se compose de collecte de conduites devisées comme suite :
La conduit d’adduction est de 198 m et de diamètre 200mm, Le premier tronçon est de 583m de diamètre 110mm, Puis deuxième tronçon est de 331m et de diamètre 90mm,Troisième est de 721m et de diamètre 63mm ,Quatrième est de 484m et de diamètre110mm Le cinquième est de 700m et de diamètre 9mm Le sixième est de 508m et de diamètre 110mm
Le septième est de 817m et de diamètre 160mm Le huitième tronçon est de 487m et de diamètre 120mm, Le neuvième est de 506m et de diamètre 90mm, Le dixième est de 487m et de diamètre 63mm
VI. Conclusion :
En fin, dans ce dernier chapitre nous avons vérifié les débits, les vitesses et les pressions par logiciel Epanet .nous avons montré les schémas de réseau et les tableaux qui présentées le résultat de la simulation
Il y’a une vitesse faible est égale 0.27 m/s et la vitesse maximale de 1.25 m/s
Les pressions sont normalisées le minimale égale 22m.c.e jusqu’à 41.12m.c.e
Aussi nous avons fait la modélisation de réseau d’AEP vers logiciel Covadis 13, nous avons présenté les profils en long et les profils en travers
Notre zone d’étude été caractérisée par un terrain très accidenté mais après l’aménagement le terrain devient stricte
CONCLUSION
GÉNÉRALE
planification et gestion rationnelle des réseaux.
Notre travail nous a permis d’avoir un aperçu sur les modèles hydrauliques existants, notre objectif n’était pas de faire une sélection et choisir le meilleur des modèles, mais de montrer l’intérêt qu’apporte la modélisation à la conception et la gestion des réseaux surtout les plus complexes d’entre eux.
Dans le calcul de ces derniers, on a fait usage de logiciels élaborés et adaptés aux domaines de l'hydraulique notamment Covadis et Epanet Ainsi selon les caractéristiques et les performances recherchées et ces réseaux sont accompagnés d'ouvrages tels que, les réservoirs …etc ; dont leur choix et leur dimensionnement a été déterminant. Les principaux résultats à l'issu de cette étude sont pour l'alimentation en eau:
Le débit consommé journalier est égal 3842,7 m3/j.
l'obtention d'un réseau long plus de 50000 Km de conduite avec des diamètres allant de 63 à 160 mm mais aussi une pression minimale de 22 m.c.e pendant les heures de pointe au niveau de tous les nœuds de demande .
vitesses d'écoulement acceptables.
la mise en place de un réservoir d'équilibre d'une capacité 800 m3.
Le terrain de site est très accidenté.
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