II.2 GENERALITES SUR LES AEV
II.2.4 L’avantage d’un réseau d’AEV
Les AEV présentent de nombreux avantages par rapport aux ouvrages simples.
Ceux-ci se présentent par :
la suppression du pompage manuel ;
la diminution d’attente aux points de distribution ;
les points de distribution plus proches des consommateurs ;
la possibilité, sous certaines conditions, de disposer de branchements particuliers à domicile ;
la possibilité d’extension du réseau sans investissements lourds ; II.2.5 Les différents systèmes de réseau d’adduction d’eau villageoise
Il existe deux différents systèmes de réseau d’adduction d’eau potable en générale et villageoise en particulier. On a :
Réseau ramifié ou arborescent ou en antenne
Un réseau est dit ramifié quand les conduites se divisent successivement depuis un point commun d’alimentation sans se refermer jamais en circuit. Ce type de réseau est économique mais manque de souplesse car, une rupture prive d'eau tous les branchements en aval. Ainsi, l’écoulement se fait dans un seul et unique sens. C’est le cas de notre réseau d’AEV d’Ogoukpatè.
Figure 6: Exemple du schéma d’un réseau ramifié Source : Réalisé par ATEGUI T. A. Franck
Réseau maillé
Ce système rend possible, par un simple jeu de robinets-vannes, l'alimentation en retour et permet ainsi d'isoler uniquement le tronçon défectueux.
Figure 7 : Exemple du schéma d’un réseau maillé Source : Réalisé par ATEGUI T. A. Franck
Réseau mixte
Nous parlons de réseau mixte lorsqu’on mélange les deux réseaux cités précédemment.
II.2.6 Modes de fonctionnement d’une AEV (Type de refoulement)
Le refoulement simple
Nous utilisons ce type de refoulement lorsque la source à exploiter (forage ou puits) se trouve proche du château d’eau et que la conduite de refoulement ne traverse pas du tout la population à approvisionner. Ainsi, l’eau est directement refoulée dans le réservoir du château avant d’être distribuée par force gravitaire vers les points de desserte (BP, BF).
Le refoulement – distribution
Ce type de refoulement est surtout utilisé pour des raisons d’ordre économique lorsque la source est très distante du château d’eau et de plus qu’une portion de la conduite de refoulement traverse la population à desservir.
Ainsi, l’eau pompée avant d’arriver au château est directement distribuée à la population par les BF ou BP et le reste est stocké au niveau du réservoir. Donc, il en ressort que la conduite de refoulement joue ainsi le rôle de la distribution.
II.3 PRESENTATION DES ACTIVITES MENEES.
II.3.1 Cadre et orientation du projet
Cadre du projet
Ce projet entre dans le cadre de la mise en œuvre du Programme Pluriannuel d’Appui au secteur de l’Eau et de l’Assainissement (PPEA) en sa Phase II dans les départements de l’Ouémé et du Plateau, plusieurs villages ou groupe de villages ont bénéficié des Adductions d’Eau Villageoises. Le présent volet concerne la réalisation des études et le contrôle des travaux de deux (02) Adductions d’Eau Villageoise (AEV) et le contrôle d’une troisième dans le département. Il est financé par le Royaume des Pays-Bas. De plus, ce projet entre parfaitement dans le cadre général de la politique de la Direction Générale de l’Eau (DG-Eau) de satisfaire au maximum les besoins en eau potable exprimés par les populations.
Objectif principal du projet
L’objectif principal du projet est de contribuer à la réduction de la pauvreté à travers l’alimentation en eau potable des communautés rurales, et partant de la disponibilité de l’eau potable, ce projet contribuera à développer toutes autres activités pouvant améliorer l’accès des communautés aux autres services sociaux de base (éducation, santé, électricité, micro finance, commerce, etc.).
II.3.3 Les intervenants du projet
Outre l’Ingénieur–conseil et l’entreprise qui aura en charge la fourniture et l’exécution des travaux, ce projet sera réalisé avec la participation active des intervenants dont :
le Maître d’ouvrage est désigné par la Préfecture des Départements de l’Ouémé et du Plateau.
le Maître d’ouvrage délégué est désigné par la Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolifères et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables de l’Ouémé et du Plateau ;
le Coordonateur du Programme PPEA II ;
les élus locaux et le Service Technique de la mairie d’Adja-Ouèrè ;
les populations Bénéficiaires ;
l’Agent chargé de l’intermédiation dans la commune d’ADJA-.OUERE.
II.3.4 Consistance du projet
A la suite de l’appel d’offres lancé pour deux lots, SETEM-BENIN a été adjudicataire du lot 2 qui concerne les études techniques préliminaires, les études de faisabilité, l’Avant- Projet Détaillé et le contrôle des travaux de réalisation de l’Adduction d’Eau Villageoise de Ogoukpatè dans la commune d’Adja-Ouèrè.
Il sera exécuté conformément aux principaux objectifs de la nouvelle stratégie de l’alimentation en eau potable et de l’assainissement en milieu rural qui consiste à réaliser des ouvrages et d’en assurer la durabilité à travers les principes de décentralisation du processus de décision (approche participative).
Pour atteindre ces objectifs , le projet a prévu une série d’actions à travers les études techniques préliminaires, les études de faisabilité, l’Avant-projet Détaillé et le contrôle des travaux. Conformément aux termes de référence, SETEM-BENIN devra effectuer les études qui permettront d’analyser le contexte de la demande pour confirmation des critères de base d’éligibilité et analyser le degré de difficulté pour trouver la ressource, de collecter des informations sur les possibilités de réalisation de l’AEV d’OGOUKPATE, les atouts et contraintes techniques, physiques, économiques et sociologiques et surtout hydrogéologiques liés aux options techniques envisagées.
Compte tenu de la durée impartie à notre stage, nous n’avons pas pu assister au projet dans sa totalité. Le présent rapport ne traite que les études techniques (Etudes techniques préliminaires et les études de faisabilité, APD, DAO).
Elles consistent à :
l’évaluation de la ressource en eau disponible ;
l’analyse de la faisabilité technique de l’AEV ;
le dimensionnement du réseau, la quantification et l’estimation des coûts ;
l’évaluation de la rentabilité du système et du prix de vente minimum de l’eau pour le (ou les) mode(s) de gestion retenu(s) par la commune ;
l’élaboration du DAO.
Du faite du laps de temps dont nous disposons pour effectuer notre stage, nous n’avons pas eu l’opportunité d’atteindre les deux derniers points à savoir L’évaluation de la rentabilité du système et du prix de vente minimum de l’eau pour le (ou les) mode(s) de gestion retenu(s) par la commune et l’élaboration du DAO.
II.3.4 Démarche de mise en œuvre des travaux menées avant et au cours de notre stage
II.3.4.1 Etapes d’activités
L’exécution de ces études techniques nécessite une série de travaux à organiser afin de parvenir aux objectifs énumérés ci-dessus. Ainsi, il est donc indispensable de passer par :
une identification des localités et une collecte d’informations liées à celles-ci (paramètres démographiques, données sur les ouvrages existants...etc.)
une étude topographique et sociologique sur les différents sites retenus pour recevoir l’AEV.
un traitement des données au cours duquel nous avons déterminé les coordonnées et altitudes des points particuliers (Forage, BF, BP, château…etc.) d’une part afin de réaliser la vue en plan ainsi que les profils en long à partir des logiciels et d’évaluer la ressource disponible et d’estimer la demande en eau des populations d’autre part.
le dimensionnement des réseaux de conduites, des équipements de pompage et du réservoir (château d’eau) envisagés à partir des résultats précédemment obtenus.
une estimation du coût global des différents éléments de l’AEV.
II.3.4.3 Les activités réalisées avant notre arrivée concernant ce projet d’AEV.
Avant notre arrivée, plusieurs activités ont été réalisées sur le système d’adduction d’eau villageoise de Ogoukpaté. Il s’agit de :
La prise des coordonnées
Dans la réalisation de ces études topographiques, nous avons utilisés des données prises sur le terrain avant notre arrivé. Ces données sont prises grâce aux matériels suivant :
une chaine de 50 m pour la prise des distances entre deux points ;
deux mires ;
un niveau porté sur un trépied pour la lecture des altitudes ;
un GPS pour la prise des coordonnées des points levés ainsi que celles des points d’eau. De plus, dans le but de faciliter la prise des données, l’on utilise le pack matériel. Celui-ci comporte certains outils de chantier à savoir : un coupe-coupe, des pots de peinture et un pinceau.
Objectifs visés
Les levés topographiques sont d’une importance capitale pour la réalisation d’un projet d’AEV. Ceux-ci doivent être réalisés avec la plus grande précision possible afin de réduire les erreurs. L’objectif premier visé par cette opération est d’obtenir après traitement des données la fiche de nivellement (annexe 1) qui informe sur : Les points visés, les distances, la lecture sur moires (arrière et avant), les dénivelés puis les altitudes de chaque point et les observations qui y sont associés. Ensuite, le second objectif visé est la prise des coordonnés (x, y, z) à partir du GPS qui est d’une grande importance dans la réalisation de la vue en plan et les profils.
Méthode et mode opératoire
Les levés ont été effectués au sens opposé du réseau électrique c’est – à dire à droite des pistes (endroit où passera la canalisation) à intervalle régulier de 50m et de sorte à éviter les obstacles afin de faciliter la réalisation des tranchées dans lesquels l’on déposera la canalisation.
Les deux méthodes de nivellement direct à savoir le nivellement par rayonnement et celui par cheminement ont été combinées pour cette opération (nivellement mixte).
Le nivellement direct, ou nivellement géométrique consiste à mesurer la différence d’altitudes à partir de visées horizontales. Cette opération s’effectue à l’aide d’un niveau permettant de matérialiser une ligne de visée horizontale et d’une règle graduée verticale appelée mire.
Pour le nivellement par cheminement, on procède par cheminement composé de n dénivelées élémentaires. Pour ce fait on effectue des stationnements successifs entre les points et à chaque stationnement correspond une seule lecture arrière « LAR » et une seule lecture avant « LAV » tandis que le nivellement par rayonnement consiste à viser plusieurs points en une seule
station. On effectue une lecture arrière en un point R et d’autres lectures avant en d’autres points R1, R2, R3 par exemple.
L’association de ces deux méthodes vise à optimiser la durée des opérations sur des chantiers linéaires comme le nôtre. Les coordonnées des différents points sont prises au GPS au fur et à mesure que l’on évolue.
Emplacement des BP et BF
Les Branchements particuliers (BP) et les Bornes Fontaines sont les points d’eau où s’approvisionnent respectivement les services publics (Ecoles, centre de santé, bureaux publics etc.) et les habitants non abonnés c’est-à-dire ceux qui ne sont pas branchés au BP. De plus, le débit au niveau de ces deux types de branchements est grand et ceux-ci possèdent la plupart du temps un, deux ou trois robinets).Ainsi, concernant notre AEV, le débit au niveau des BF est Q1=3.6m3/h et celui des BP est Q2=1.2m3/h.
Au cours de l’étude topographique, on associe l’étude sociologique qui nous permet d’échanger avec la population afin de choisir les zones ou seront implantés les points d’eau d’approvisionnement. Ensuite, certains facteurs comme : la proximité de puits Modernes, les FPMH, la densité de la population et aussi le respect de la distance minimale de 500m entre deux BF.
Les Bornes Fontaines et les Branchements particuliers à réaliser seront en massif de béton ou maçonnerie avec robinet simple, ce qui facilitera leurs entretiens. Après des échanges avec les populations et les autorités locales, les emplacements prévisionnels des bornes fontaines et branchements particuliers dans les services publics sont présentés dans le tableau suivant :
Tableau3:Emplacement des Bornes Fontaines et Branchements Particuliers
II.3.4.3 Les travaux menés au cours de notre stage
Hypothèse de base des calculs à effectuer
Pour les différents calculs à effectuer au cours de ces études, nous nous sommes basés sur les hypothèses de bases qui se présentent de la façon
suivante :
Horizon du projet : 2034 (20 ans) conformément aux Termes de référence ;
Taux d’accroissement : 4,28% (source : RGPH-3) ;
Ratio BF/ EPE/ Nombre d’habitants : 1BF pour 2EPE à raison de 1EPE pour 250 habitants. Soit donc un ratio de 1 BF pour
500habitants ; [2]
Besoin spécifique : 12l/j/habitant à l’an initial et 15l/j/habitant à l’horizon du projet (sur la base des enquêtes sociologiques) ;
Durée de vie des ouvrages et équipements : 20 ans pour les forages, 35 ans pour les conduites, 50 ans pour les châteaux d’eau et bornes n° code villages localisation
coordonnées
Kokorokonhoun terrain 02° 38' 08.3" 06° 57' 06.3" 2 BF+ 01BP
17 BP4 EPP Kokorokonhoun 02° 38' 26.7" 06° 56' 59.8"
fontaines, 12000 heures de fonctionnement pour les groupes électrogènes et 18000 heures pour les pompes immergées ; [2]
Capacité du réservoir : 20 à 25 % de la consommation journalière (ratio généralement appliqué pour les AEV) en considérant la grille journalière de pompage ; [2]
Pression de Service : 10 mCE soit 1 bar ; [2]
Durée journalière de pompage : 10 h/j en moyenne et 12 h/j au maximum ; [2]
Débit par BP et Débit par BF : Respectivement 1,20 m3/h et 3,60 m3/h ; [2]
Condition de vitesse (V) : 0.3m/s ≤ V ≤ 1.5m/s ; [2]
Condition de pression (P) : 10 mCE ≤ P ≤ 100 mCE ; [2]
Etudes techniques réalisées
Estimation de la demande actuelle en eau et celle à l’horizon du projet
Effectif de la population actuel et future à approvisionner en eau
Dans le but de déterminer la demande en eau de la population actuelle et à l’horizon de 20 ans, il est indispensables de déterminer le nombre de la population actuelle et celle à desservir à l’horizon .Cela se calcule à partir de la formule suivante : 𝑷𝒏 = 𝑷𝒊 𝟏 +𝟏𝟎𝟎𝑻 (𝒏−𝒊) [3] Avec :
Pi est l’effectif de la population à l’année initiale
Pn est l’effectif de la population à l’horizon de projection
T est le taux d’accroissement en %
i est l’année initiale et n l’année de projection.
D’après le RGPH-3 l’arrondissement de d’OKO-AKARE possède un taux d’accroissement de la population qui est de 4.28% et un effectif par village en 2002 qui est consigné dans le tableau 2 (p.4). Ces données nous ont permis de calculer, grâce à la formule énoncée ci-dessus, l’effectif en 2014(année initiale) ; en 2019 (an+5) ; en 2026 (an+12) et celui en 2034 (horizon du projet : an+20).
Cela se résume dans le tableau qui suit :
Tableau 4 : Estimation de la population à l’horizon (an+20)
Commune d'ADJA-OUERE/Arrondissement d'OKO-AKARE aux normes des nombres d’habitants qu’il faut pour la réalisation d’une AEV.
En plus, la réalisation d’une BF par endroit exige une population de 500 personnes (voir les hypothèses de base).Ainsi, on a :
𝒏𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑩𝑭 = 𝑵𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆𝒔 𝒅′𝒉𝒂𝒃𝒊𝒕𝒂𝒏𝒕𝒔 à 𝒍′𝒂𝒏 𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍
𝟓𝟎𝟎 [2]
Après avoir effectué l’opération précédente, nous obtenons (13) BF à réaliser pour le compte de cette AEV.
Estimation des besoins en eau de la population par année
La population de la commune d’Adja-Ouèrè vit en grande partie en milieu rural et en conséquence ne dispose pas d’assez d’eau potable. Pour le moment la grande partie de la population se contente de l’eau des puits traditionnels qui n’est pas du tout potable eu égard à la qualité de la nappe phréatique et aux conditions d’hygiène peu recommandables observées autour de ces puits. En ce qui concerne l’eau courante, les localités d’Adja-Ouèrè, d’Ikpinlè, d’Ologo, de
Banigbé-Fouditi, de Tatonnonkon, de Logou-Djidagba et de Massè bénéficient déjà de mini-réseaux d’adduction d’eau. C’est ainsi que l’arrondissement OKO-AKARE ne possède que des PEAP et des FPM. Pour ce fait, nous avons pu réaliser un récapitulatif des différents points d’eau existant dans cet arrondissement. Il se résume de la manière suivante :
Tableau 5 : Point des ouvrages existants (forages, puits modernes et PEA)
N° VILLAGE LOCALITE OUVRAGE COORDONNEES
X Y l/j/habitant à l’horizon du projet. En prenant en compte ces données à l’effectif de la population, combinant ces données à l’effectif de la population, les besoins journaliers et horaires ont été déterminées et récapitulés dans le tableau ci-après grâce à la formule : 𝑪𝒋 (𝒎𝟑/𝒉) = 𝑷×𝒃𝒔
𝟐𝟒𝟎𝟎𝟎 [2]
Avec P l’effectif de la population et bs le besoin spécifique en l/j/habitant.
Tableau 6 : Résumé des besoins en eau de la population aux différents horizons
Etudes topographiques réalisées
Il ressort du traitement des informations recueillies sur le terrain, les altitudes du terrain naturel (TN), une vue en plan du réseau montrant l’emplacement du réservoir, des points de desserte ainsi que celui des éléments de régulation (vannes, ventouses, vidanges…etc.) et les profils en long des différents tronçons du réseau.
Ainsi, Entre deux points, la dénivelée est égale à la différence des lectures sur la mire soit : ∆𝑯 = 𝑳𝑨𝑹 − 𝑳𝑨𝑽 [𝟑] ; Avec : LAR la lecture arrière et LAV la lecture avant. En un point P, l’altitude est calculée par la formule :
𝑯 = 𝑯𝒊 + ∆𝑯 [𝟖] ; Avec Hi l’altitude du point précédent. L’altitude du point P0 a été prise au GPS et les autres altitudes ont été déterminées par calcules.
Dimensionnement des ouvrages et choix des équipements
Le forage qu’on utilisera pour alimenter le réseau est à 4060 mètres du réservoir. Ainsi, vue l’importance de la distance qui le sépare du réservoir et aussi de l’existence des ramifications sur cette conduite (Forage-château d’eau), notre AEV fonctionnera en <<Refoulement – Distribution>>.
Caractéristique du réservoir de stockage
Le château d’eau joue un rôle de réserve et d’organe régulateur de la pression dans le réseau. Ainsi, les caractéristiques du château d’eau de l’AEV
d’Ogoukpatè sont : La capacité utile (Cu) de sa cuve et la hauteur sous cuve (Hsc).Pour les déterminer, nous devons calculer le débit d’exploitation attendu au forage ainsi que les durées de pompage.
Débit d’exploitation attendu au forage
La production d’eau brute des forages doit pouvoir couvrir les besoins de la population, même s’il y a des pertes sur le réseau. En supposant que le rendement du réseau est de 95%, nous avons défini la production d’eau qu’il faudrait avoir au niveau des forages. Cela se calcule à partir de la formule suivante : 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒅′𝒆𝒂𝒖 𝒃𝒓𝒖𝒕𝒆 = 𝑩𝒆𝒔𝒐𝒊𝒏 𝒆𝒏 𝒆𝒂𝒖 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒐𝒑𝒖𝒍𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏
𝑹𝒆𝒏𝒅𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕 𝒅𝒖 𝒓é𝒔𝒆𝒂𝒖 𝒆𝒏 % [2]
Ainsi, la production en eau brute par année de l’AEV se présente dans le tableau ci-après :
Tableau 7: Production d’eau brute par la population à l’horizon du projet
Désignations Nom de l'AEV Unité
ANNEES obtenus en s’appuyant sur les hypothèses de base, suivant lesquelles :
Durée moyenne de pompage = 10 heures par jour (débits moyens)
Durée maximale de pompage = 12 heures par jour (débits minimal attendus)
Donc, le débit minimal d’exploitation se calcule de la manière suivante : 𝑸𝒎𝒊𝒏𝒊𝒎𝒂𝒍 𝒅′𝒆𝒙𝒑𝒍𝒐𝒊𝒕𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 = 𝟏,𝟎𝟓×𝒄𝒐𝒏𝒔.𝒋𝒐𝒖𝒓𝒏𝒂𝒍𝒊è𝒓𝒆
𝒅𝒖𝒓é𝒆 𝒎𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂𝒍𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒎𝒑𝒂𝒈𝒆 [2]
Et le débit moyen d’exploitation se détermine à partir de la formule qui suit : 𝑸𝒎𝒐𝒚𝒆𝒏𝒅′𝒆𝒙𝒑𝒍𝒐𝒊𝒕𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏. = 𝟏,𝟎𝟓×𝒄𝒐𝒏𝒔.𝒋𝒐𝒖𝒓𝒏𝒂𝒍𝒊è𝒓𝒆
𝒅𝒖𝒓é𝒆 𝒎𝒐𝒚𝒆𝒏𝒏𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒎𝒑𝒂𝒈𝒆
[2]
Les résultats se présentent comme indiqué dans le tableau ci- dessous : Tableau 8:Débit minimal et moyen attendu
Débits d'exploitation attendus (m3/h) au forage Horizon 2021 (+7 ans) Horizon 2034 (+20 ans) Q Minimal Q moyen Q Minimal Q moyen
Les durées de pompage sont le nombre d’heure qu’il faut par jour pour pomper un débit donné. Elle se calcule de la façon suivante :
𝑫𝒖𝒓é𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒎𝒑𝒂𝒈𝒆 𝒉 d’OGOUKPATE, les durées de pompage vont se présenter comme suit :
Tableau 9 : Durée moyenne de pompage par jour.
ARRONDISSEMENT NOM DE L'AEV
A partir des résultats obtenus, à l’horizon de projet (an+20) nous avons obtenu 12h de pompage par jour repartir de la façon suivante : 6h de pompage dans la matinée de 04h à 10h et 6h de pompage dans la soirée de 14h à 20h.Cela se présente suivant le profil du pompage journalier ci-après :
Figure 8: Profil du pompage utilisé pour la détermination de la capacité utile du château
Capacité utile de la cuve
La capacité utile (Cu) du château est le volume d’eau maximal que doit supporter le réservoir pour desservir la population. Le débit de pompage reste constant à chaque heure de pompage tandis que la consommation varie tout au long de la journée. Cela entraîne l’observation d’un déficit aux heures de pointes (heures d’intense consommation) et un surplus aux heures de faible consommation (voir figure 16).Alors, l’un des rôles importants du réservoir est de stocker ce surplus d’eau afin de combler le déficit causé par la forte consommation enregistrée. Ainsi, la capacité utile du réservoir du château d’eau se calcule grâce à la formule suivante : 𝑪𝒖 = 𝑺𝒎𝒂𝒙 + 𝑫𝒎𝒂𝒙 [𝟑] ; Avec
d’eau consommée (∑VCi) suivant la grille horaire de pompage. Les résultats issus de ces calcules dans le cas de l’AEV de OGOUKPATE sont consignés dans la grille journalière de pompage à l’horizon du projet (annexe2).Celle-ci a été réalisée sur la base des habitudes de consommation d’eau des populations concernées par cette AEV suite à l’enquête sociologique menée parallèlement à l’étude topographique. A cet effet, trois cas se dégagent, à savoir :
la consommation est nulle ou inférieure à la normale pendant certaines
la consommation est nulle ou inférieure à la normale pendant certaines