PARTIE I :
Chapitre 8 : Dimensionnement des ouvrages et choix des équipements
1. Détermination du débit et de la durée journalière de pompage
A l’étape des études préliminaires, le débit de pompage auquel sera soumis le forage afin de couvrir la consommation journalière est estimé de la manière suivante:
En prenant la durée moyenne de pompage égale à 10h/j et celle maximale égale à 16h/j, on calcule le débit d’exploitation moyen et maximal suivant les horizons du projet par l’expression :
L’application de la formule donne pour chaque horizon, une valeur minimale et une valeur moyenne du débit d’exploitation respectivement pour la durée consommation journalière répartie sur 24h.Ce qui signifie que le forage devra être Commune
Capacité du réservoir
(m3)
Débit d’exploitation attendue en m 3/h
2016 2023 2031 2036
à même de fournir pendant la durée calculée l’équivalent de la consommation journalière.
Tableau 11 : détermination de la durée de pompage
Source : Joachim
Les durées moyennes de pompages ont été calculées en supposant 5% de perte dans le réseau.
En arrêt de consommation, le château d’eau pourra être rempli en moins de quatre heures de temps avec un débit de 12m3/h en pompage continu
3. Calcul de la capacité utile Cu du réservoir
Le débit de pompage n’est pas varié au cours des différentes heures de pompage. Il reste constant pendant que la consommation varie tout au long de la journée. Cela a pour conséquence le déficit aux heures de pointes (heures de forte consommation) et un excédent de production aux heures de faible consommation.
L’un des rôles essentiels du réservoir est de stocker ce surplus d’eau afin de combler le déficit causé par la forte consommation. La capacité utile s’obtient donc par la formule suivante :
Où Smax (surplus maximal) et Dmax (déficit maximal) sont respectivement les valeurs maximale et minimale obtenues en faisant la différence entre le volume
Désignation Débit de pompage
Durée de pompage par jour (heures)
2016 2023 2031 2036
cumulé d’eau pompée et le volume cumulé d’eau consommée suivant la grille horaire de pompage. Il résulte trois (03) périodes de consommation dans la journée à savoir :
Les heures de faible consommation pendant lesquelles la consommation est quasi nulle ou inférieure à la normale.
Les heures de consommation normale où la consommation est égale au besoin horaire exprimé par la population.
Les heures de pointe où on observe une consommation atteignant 3fois le besoin horaire.
Vec : Volume d’eau consommée, Cc : coefficient de consommation Soit le tableau ci-après :
Tableau 12 : Grille journalière de pompage
Périodes
Source : Joachim
En considérant le tableau 9, on a : 𝑪𝒖 = 36.07 + 0 = 𝟑𝟔, 𝟎𝟕 𝒎𝟑. L’évolution de la consommation et du pompage au cours d’une journée est représentée ainsi que la courbe de détermination de la capacité du réservoir sont donnés par les figures suivantes :
Figure 8 : Courbes Consommation – pompage Source : Joachim
Figure 9 : Courbes de détermination de la capacité Source : Joachim
Nous retenons une capacité utile de 40 𝑚3, ceci dans l’avantage d’une extension du réseau pour alimenter les localités voisines. Soit Cu = 40 m3. Avec ce volume, la cuve sera de forme cylindrique. Ainsi, il nous revient de dimensionner la hauteur et le diamètre de la cuve. Prenons une hauteur utile (𝐡𝐮) de 3,60 m et déterminons le diamètre. On sait que le volume du cylindre est donné par la formule
On a donc 𝐷 = √4𝑉
𝜋ℎ. Notons que le volume V porte ici le nom de capacité utile (Cu). On trouve D = 3,78 m. On retient alors un diamètre de 4,00m pour la cuve du château d’eau. La revanche R qui est une caractéristique du château permet la stabilité de celui-ci.
Elle est calculée par la formule suivante : R = 40cm
4. Choix du forage à exploiter
L’estimation des besoins en eau de la population exige un débit d’exploitation de 13,15m3/h avec dix(10) heures de pompage par jour ou 8,22m3/h pour seize(16) heures de pompage par jour à l’horizon du projet en 2036(+20).
La recherche documentaire sur les forages recensés a permis de retenir le forage d’AZADJI dont les caractéristiques sont les suivantes
.Débit fin foration = 25 m3/h .Profondeur équipée = 319,11 m .Niveau statique = 59,65
Nous retenons 12m3/h pour une fonctionnalité de 16 heure de pompage 5. Conduites de refoulement
Le site abritant le forage s’est révélé comme étant le point le plus haut du réseau lors des études topographique. Le château d’eau restera donc au voisinage de ce forage. Nous retenons en guise de prévision sécuritaire une longueur totale de refoulement de vingt (20) mètre linéaires pour un débit de pompage de 12m3/h.
Nous retenons donc pour la conduite de refoulement les caractéristiques suivantes : PVC 110 PN 10 (conduite en PVC de diamètre 110 mm et de pression nominale 10 bar) avec une longueur totale de 20 m
D1théorique 86,66mm
Dmoyen 110mm
D2théorique 119,50
𝑫𝟏(𝒎) = 𝟏, 𝟓 × 𝑸𝒑𝒐𝒎𝒑𝒂𝒈𝒆𝟎.𝟓 (1) (Formule de BRESSE)
𝑫𝟐(𝒎) = 𝟎, 𝟖 × 𝑸𝒑𝒐𝒎𝒑𝒂𝒈𝒆1/3 (2) (Formule de BRESSE modifiée)
6. Conduites de distribution
6.1. Détermination des débits de dimensionnement des conduites 6.1.1. Détermination des débits
Les débits ont été déterminés par tronçons (nœud en nœud) grâce à une feuille de calcul Excel conçu à cet effet. Ils ont été obtenus par la formule suivante :
- q est le débit en m3/h à considérer pour un point d’eau
- Cs est la consommation spécifique à l’horizon du projet en 10-3 m3/h.
Ils sont obtenus à l’aide des formules :
Avec :
- 𝑩𝒔 le besoin spécifique en L/j/hbt à l’horizon du projet ;
- 𝑵𝒃𝒓𝒆 𝒉𝒃𝒕𝒔/𝑩𝑭 le nombre d’habitants par bonne fontaine ; Cph le coefficient de pointe horaire.
- N est le nombre de BF et BP à considérer pour le tronçon - Nt est le nombre total de BF et BP pour le réseau.
Voici consignés dans le tableau suivant les résultats obtenus 𝒒 = 𝑩𝒔 × 𝑵𝒃𝒓𝒆 𝒉𝒃𝒕𝒔/𝑩𝑭 × 𝑪𝒑𝒉
𝟐𝟒 × 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑪𝒔 = 𝑩𝒔. 𝑪𝒑𝒉
𝟐𝟒
𝑸𝒕 = 𝒎𝒂𝒙 {(𝒒 × 𝑵); (𝑵 × 𝑪𝒔 𝑵𝒕 )}
Tableau 13 : Débits minima par BF (Qmin/BF), Consommations spécifiques (CS), et débits spécifiques par tronçon (Qt)
Tronçon Longueur Nbre
N28-N30 110 2 0 2 1,92 0,96 1,92
En nous basant sur les diamètres théoriques, nous avons choisi les diamètres commerciaux correspondants et nous avons aussi déterminé les diamètres intérieurs par la formule suivante :
Avec :
Dint : Diamètre intérieur (mm) Dext : Diamètre extérieur (mm) Epai : Epaisseur (mm)
Tableau 14 : Dimensionnement des conduites par tronçon, choix des conduites
N6-N7 0,96 18,4263546 110 5,3 99,4