2.2 PRESENTATION DU PROJET
2.2.3 Présentation de la zone d’étude
2.2.3.1 Localisation et situation démographique
Situé dans le département du ZOU, la commune de Bohicon est comprise entre 6°55’ et 7°08’ de latitude Nord, 1°58’ et 2°24’ de longitude Est. Couvrant une superficie de 4 400 ha soit 44 km2, elle est limitée au Nord par la commune de Djidja, au Sud par la commune de Zogbodomey, à l’Est par les communes de Zakpota et de Covè et à l’Ouest par les communes d’Abomey et d’Agbangnizoun.
(Voir figure1).
Figure 1 : Carte de situation de la zone d’études
Selon le dernier découpage administratif, cette commune est composée de 50 villages et quartiers regroupés en dix (10) arrondissements dont l’arrondissement de SODOHOME constitue notre zone d’étude. Les villages de cet arrondissement concernés par cette étude sont : Madjè, Todo, Zounkpa.
La situation démographique de ces villages, présente une population totale de 2 830 habitants en 2002, avec un taux d’accroissement de 1,04% l’an selon les données du recensement effectué par l’Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique (INSAE). En 2013, cette population s’élève à 3 171habts en considérant le taux d’accroissement.
Le tableau qui suit, résume la taille de la population générale de ces trois (3) villages concernés par ce réseau d’Adduction d’Eau Villageoise.
Tableau 1 : Effectif total de la population de chaque village
Source : RGPH3 de 2002 2.2.3.2 Climat
La commune de Bohicon jouit d’un climat subéquatorial de transition, caractérisé par deux (2) saisons de pluie (avril à juin et septembre à novembre) et deux (2) saisons sèches (juillet à août et décembre à mars). La hauteur des pluies atteint en moyenne 1.025 mm par an. Leur maximum se situe entre juin et octobre.
Cette période humide et pluvieuse, se caractérise par des précipitations assez bien réparties. La pluviométrie y est largement excédentaire (parfois 349 mm en 12
Par contre, le minimum des hauteurs de pluie se situe entre janvier et mars.
Cette période, relativement chaude et ensoleillée est caractérisée par une pluviométrie presque nulle : 5 mm de pluie en quatre (4) mois parfois. Le mois le plus chaud est le mois de mars où la température monte à plus de 34°C.
2.2.3.3 Végétation et sol
Les formations végétales constituent une autre variable très importante de l’environnement. De type équato-soudanien, la végétation est formée d’arbres à feuilles coriaces, verdissantes qui résistent à la chaleur. Le couvert végétal est, en général dégradé et on distingue plusieurs strates : une strate arborescente, une strate arbustive, une strate herbacée supérieure et une strate herbacée inférieure.
Quant au sol, il est formé de terre de barre et apparaît comme le résultat d’une altération intense et profonde. Il est aussi constitué d’un vaste plateau argilo-sableux homogène. Presque partout, il manifeste une grande homogénéité physique. De vocation agronomique, il est pauvre en matières organiques, et se caractérise par une grande perméabilité. Le relief peu accidenté présente quelques pentes par endroit.
Source : Monographie de la commune de BOHICON Avril 2006.
2.2.3.4 Hydrogéologie
L’aquifère capté dans la zone de Sodohomè est le Maëstrichtien. C’est un aquifère de nature sableuse à granulométrie variée. Les forages existants dans la zone d’études fournissent les caractéristiques hydrogéologiques suivantes :
Profondeur moyenne des forages : 75 m Niveau statique moyen des forages : 45 m
Débit moyen d’exploitation des forages dans la zone: 20 m3/h.
Le taux de réussite pour la réalisation des forages : 95%.
Les coupes techniques des forages étudiées montrent une alternance d’argile, de sable meuble et de grès sur sédiment du crétacé. (Voir page suivante)
Coupes sur quelques forages
COUPE TECHNIQUE DU FORAGE DE LOKOZOUN
COUPE TECHNIQUE DU FORAGE DE DAKOGON (LOKOZOUN)
2.3 ETUDES TECHNIQUES 2.3.1 Hypothèse de base
Population de base : Effectif de la population du RGPH3 de 2002.
Taux d’accroissement : 1,04% pour l’arrondissement de SODOHOME.
(source : RGPH3) personnes donc une BF pour 500 habitants.
Consommation spécifique : 12,0 Litres/Jour/Habitant en 2013
15,0 Litres/Jour/Habitant à l’horizon du projet
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 fontaines, 12000 heures de fonctionnement pour les groupes électrogènes et 18 000 heures pour les pompes immergées.
Capacité du réservoir : 20 à 25 % de la consommation journalière (ratio généralement appliqué pour les AEV) tout en tenant compte de la grille de pompage.
Pression de service : 10 mètres de colonne d’eau (MCE) Conditions de vitesse (V) : 0.3m/s ≤ ≤ 1.5/
Conditions de pression (P) : 10 MCE ≤ ≤ 100
2.3.2 Collecte des données
Au cours de cette phase, une recherche documentaire a permis de capitaliser les informations relatives au domaine de l’approvisionnement en eau potable. Pour y parvenir, il a été pris en considération les documents relatifs à la zone d’étude, au forage choisi pour alimenter l’AEV et les rapports d’études techniques des AEV existants.
2.3.3 Travaux de terrain et de bureau
Dans le cadre de la réalisation de cette étude, nous avons suivis et participé à des travaux de levé topographique, de dimensionnement du réseau et des équipements de l’AEV et au tracé de la vue en plan et du profil en long du réseau.
2.3.4 Analyse et traitement des données
L’analyse a permis de cibler les données utiles à l’étude et le traitement de ces données a été effectué à l’aide des logiciels :
Excel pour le traitement des données topographiques et le dimensionnement du réseau ;
MapSource dans lequel sont déchargées les coordonnées GPS pour le traitement des données géographiques ;
AutoCAD pour le tracé de la vue en plan du réseau ; Covadis pour le tracé du profil en long du réseau.
2.3.5 Levé topographique
La méthode utilisée est le nivellement topographique.
2.3.5.1 Le nivellement
Encore appelé altimétrie, le nivellement est l’ensemble des opérations permettant de déterminer la différence d’altitude entre deux ou plusieurs points et de calculer par la suite, l’altitude de ces points par rapport à une surface de référence (le géoïde). Il existe trois (3) types de nivellement : le nivellement directe (différentiel ou géométrique), le nivellement indirecte (trigonométrique) et enfin le nivellement barométrique (basé sur la pression atmosphérique). Dans le cas de notre étude nous avons utilisé le nivellement direct qui possède deux (2) modes opératoires :
- Le nivellement par cheminement - Le nivellement par rayonnement
2.3.5.2 Matériels utilisés
Pour l’exécution de cette tâche, nous avons utilisé les matériels suivants : - Niveau : appareil de mesure
- Trépied sur lequel est posé le niveau
- Mires (deux) sur lesquelles sont effectuées les lectures - Chaine (50m) : elle permet la mesure des distances
- GPS : pour prendre « in situ » l’altitude des différents points levés. Ce dernier est corrigé au bureau après traitement des données.
- Coupe-coupe, Pots de peinture rouge et Pinceau : matériels secondaires.
2.3.5.3 Mode opératoire
Figure 2 : Mode opératoire de nivellement
Le levé topographique a été effectué tout au long du parcourt du réseau, à des intervalles réguliers de 50m, à gauche ou à droite des routes, de façon à ce qu’il n’y ait aucun obstacle à la réalisation des tranchées pour le passage des canalisations.
L’opération commence d’un point P0 ; et à 50m de ce point on place un autre point P1 ainsi de suite. La mire est placée successivement sur les deux points.
L’opérateur stationne entre les deux points. Il lit en suite la valeur LAR qui est une lecture arrière sur la mire posée en P0 et la valeur LAV sur la mire posée en P1. La
différence des lectures sur mire est égale à la dénivelée entre P0 et P1 Cette dénivelée est une valeur algébrique dont le signe indique si P1 est plus haut ou plus bas que P0. Soient les formules suivantes :
Néanmoins, il peut arriver que d’un même point de stationnement, l’opérateur vise plusieurs points (P2, P3, P4 par exemple) et effectue sur chacun d’eux une lecture unique qui est donc une lecture avant. Il effectue ensuite un deuxième stationnement où il fait la lecture arrière du dernier point visé (P4) avant de continuer son parcourt. C’est donc un nivellement mixte car il combine les deux (2) méthodes de nivellement (nivellement par rayonnement et par cheminement).
2.3.6 Estimation de la population
Les données du 3ème Recensement Général de la Population et de l’Habitat (RGPH3) en 2002 de l’Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique (INSAE) ont été la source principale, utilisée pour la projection des effectifs des villages concernés par la présente étude. Ainsi, à partir du taux d’accroissement (TA) de l’arrondissement (SODOHOME) et de l’effectif de sa population en 2002, nous avons pu estimer les populations en 2013, 2020, 2023 et 2028.
'-Le tableau 2 montre la taille de la population générale des trois (3) villages concernés par ce réseau d’Adduction d’Eau Villageoise.
Tableau 2 : Effectif de la population actuelle et à l’horizon du projet
VILLAGES POPULATION
Remarque : L’effectif des populations concernées par ce réseau d’AEV au début du projet est de trois Mille Cent soixante-onze (3171) Habitants.
On constate que l’effectif des populations répond au critère minimal de Deux Mille (2 000) habitants fixé par la Direction Générale de l’Eau. Les indicateurs démographiques sont donc favorables à la réalisation de l’ouvrage dans les villages.
2.3.7 Estimation des besoins de la population actuelle et à l’horizon du projet Les besoins en eau sont évalués à partir de l’effectif de population et du besoin spécifique de celle-ci. Des enquêtes sociologiques réalisées auprès des ménages, afin d’évaluer les besoins réels susceptibles d’être couverts par l’AEV, ont permis de constater que l’eau du réseau sera essentiellement destinée à la boisson et à la cuisson. Ainsi, le besoin spécifique de la zone du projet est estimé à 12 l/j/Hab. en 2013 et à 15 l/j/Hab. à l’horizon du projet. Le tableau 3 nous présente l’estimation du besoin en eau (consommation journalière) de la population actuelle (2013) et aux différents horizons du projet (2020, 2023, 2028).
Tableau 3 : Les besoins en eau de la population actuelle et à l’horizon du projet
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2.3.8 Mobilisation de la ressource en eau
La zone d’étude dispose plusieurs forages existants équipés de pompe à motricité humaine. Compte tenu de l’urgence du projet le S/Eau du ZOU a recommandé de choisir le plus productif parmi les forages existants. C’est ainsi que le forage du CEG SODOHOME été retenu pour alimenter le réseau. Ces caractéristiques à la foration sont les suivantes :
- Débit d’exploitation 12 m3 /h ; - Profondeur équipée 80 m ; - Niveau statique : 32 m ; - Côte crépines : 62 m – 66 m.
2.3.9 Dimensionnement des ouvrages et choix des équipements 2.3.9.1 Réservoir de stockage
• Capacité du réservoir (cuve)
La capacité de la cuve est soit égale à 20 ou 25% de la consommation journalière de la population ou soit à la somme en valeur absolue des déficits et du surplus observés au cours du pompage suivant une grille horaire de la journée. Pour
Désignations Unité ANNEES
2013 2020 2023 2028
la détermination de la capacité de la cuve de notre château, nous avons choisi la deuxième méthode.
Détermination du débit et de la durée de pompage
Le tableau 4 retrace l’estimation des débits attendus au forage aux différents horizons du projet.
Tableau 4 : Débit d’exploitation attendu par horizon 2020, 2023 et 2028
Les débits minima de pompage sont obtenus en faisant le rapport de la consommation journalière en m3/j (majorée de 5% qui représente les pertes éventuelles sur le réseau) et de la durée maximale journalière de pompage (12h). Les débits moyens sont obtenus de la même manière à la différence qu’ici il s’agit de la durée moyenne de pompage (10h).
Nous avons retenu un débit de pompage Qpompage= 5,83m3/h ≈ 6,00 m3/h qui représente le débit moyen d’exploitation attendu à l’horizon du projet et par conséquent 10h de pompage par jour, réparties comme suit : 5h le matin (de 5h à 10h) et 5h le soir (de 16h à 21h).
Tableau 5 : La grille journalière de pompage à l’horizon.
Période
Débits d'exploitation attendu (m3/h) au forage Horizon 2020 (+7
03 - 04 1 0 - - - - -
Figure 3 : Courbe consommation-pompage
Calcul de la capacité utile
Le débit de pompage est constant (6,0 m3/h) pendant les heures de pompage, alors que la consommation varie suivant les heures (voir figure 2). Cela explique l’observation des déficits aux heures de pointe et les surplus aux heures de faible consommation. Les surplus sont stockés dans le château pour combler les déficits aux heures de points. La capacité de la cuve est donnée par la formule :
5) = >;? + |$;?|
Où :
- Cu est la Capacité utile du réservoir ;
- Smax le Surplus maximal, qui représente la valeur maximale obtenue en faisant la différence entre le volume cumulé d’eau pompée et le volume cumulé d’eau consommée suivant la grille horaire de pompage ;
- Dmax le Déficit maximal. Il représente la valeur minimale obtenue en faisant la différence entre le cumul du volume d’eau pompée et le cumul du volume d’eau consommée suivant la grille horaire de pompage.
Le surplus maximal du projet est Smax= 10,37m3 et le déficit maximal Dmax= -4,65 m3 ce qui donne une capacité utile théorique Cu= 15,02m3.
Pour favoriser une extension future du réseau vers d’autres localités environnantes, nous avons retenu une capacité utile Cu= 30 m3.
Les thèmes de référence définissent la section de la cuve à partir de sa capacité utile. Ainsi pour Cu= 30 m3, nous avons une cuve de forme parallélépipédique dont les dimensions sont les suivantes :
- Hauteur utile Hu= 2,50m ; - Côté C =3,50 m.
• Hauteur sous cuve
A: = 5ô( ;'& ?3. 2) *é:*1'* − 5ô( CD # 2) 8â()
La côte minimale exploitable du réservoir est la valeur maximale obtenue en additionnant la côte TN aval, la pression de service et le cumule des pertes de charge dans les conduites au niveau de chaque tronçon.
Elle est égale à 122,27 m dans notre cas et la côte TN aval du château est 112,19m. Nous avons obtenu après calcul, une valeur théorique de la hauteur sous cuve Hsc= 10,07m et nous avons retenu Hsc= 12 m. Le tableau 6 résume les caractéristiques du château d’eau :
Tableau 6 : Caractéristiques du château d’eau
2.3.9.2 Dimensionnement de la conduite de refoulement
Le château d’eau est situé à 1 570 ml de la station de pompage. Le dimensionnement de la conduite de refoulement a été fait à partir de la formule de BRESSE et de la formule de BRESSE modifiée. On choisit après calcul un diamètre normalisé en tenant compte de la moyenne des deux diamètres théoriques obtenus à partir de ces deux formules.
Avec Qpompage en m3/s soit Qpompage= 1,67m3/s.
Les résultats obtenus après calcul sont les suivants : D1 (mm) = 61,24
Dmoy = 78,04 mm D2 (mm) = 94,85
La conduite de refoulement aura une longueur L=1 570 ml et sera en PVC de diamètre nominal (DN) 90mm avec une pression nominale (PN) de 10 bars.
FORME Cu (m3) S (m2) C (m) Hu (m) r (cm) HT (m) HSC (m) Parallélépipédique 30 12 3.5 2.5 20 2.7 12
FGHIJKL ML NOPQQP ∶ $- S;T = -, V 9 W31;3XY.V
FGHIJKL ML NOPQQP IGMZ[ZéL: $\ S;T Y, ] 9 W31;3X1/31/31/31/3
2.3.9.3 Equipement de pompage
• Choix de la pompe
Le choix de la pompe s’est fait dans le catalogue du constructeur GRUNDFOS sur la base de la hauteur manométrique totale (HMT) et du débit de pompage préalablement calculé et qui est égale à 6,0 m3/h
La hauteur manométrique totale est déterminée par la formule suivante : A^C = AXé1+ ∆_
Où :
- Hgéo : hauteur géométrique qui est la distance verticale en mètre entre la côte d’installation de la pompe et la hauteur totale du château. Elle est déterminée par l’expression :
- ∆_ : Perte de charge totale dans la conduite de refoulement en mètre. Elle est donnée par l’expression suivante :
∆_ S;T = S-, - × 6 × ) . i
Avec L la longueur de la conduite de refoulement en mètre et j la perte de charge unitaire dans la conduite, obtenue à partir de la formule de MANING STRICKLER
6 (;/;) f(-Y i⁄ )W\ k\l>\$'&((-m in )
Dans laquelle Q est le débit de pompage en m3/s ; Dint le diamètre intérieur en m et Ks le coefficient de STRICKLER, pris égal à 120 pour les conduites en PVC.
Après calcul nous avons obtenu HMT= 79,01 m ≈ 80 m. Avec ces données (HMT et Q) nous a avons choisi le type de pompe grâce aux courbes de performances des pompes (figure 4) extraites du catalogue du constructeur GRUNDFOS.
Figure 4 : Courbe de performance de la pompe SP8A-18
La pompe immergée choisie est la SP8A-18 et ses caractéristiques sont les suivantes :
- Puissance : P = 3,0 KW,
- Intensité en pleine masse : In=7,85 A - Facteur de puissance : cosρ = 0,77
La zone d’étude ne disposant pas d’un réseau d’énergie électrique de la SBEE, la station de pompage sera alimentée en énergie par un groupe électrogène.
• Puissance réactive du Groupe électrogène Sa formule générale est la suivante :
4* \ × 4 sGt u
L’application de cette formule, nous a permis d’obtenir une valeur théorique égale à 7,79 KVA. La puissance normalisée qui suit est 10 KVA, soit un TR2 (deux cylindres).
2.3.9.4 Réseau de distribution
Le réseau de distribution est un réseau ramifié puisque les conduites se ramifient partant toutes d’une conduite maîtresse et le sens de l’écoulement est unique. Son dimensionnement a été fait à partir d’un programme Excel conçu à cet effet.
• Bouches d’eau : Bornes Fontaines (BF) et Branchements Particuliers (BP)
A partir des travaux préalablement effectués sur le terrain, les différents points d’eau de l’AEV ont été provisoirement positionnés. Le choix des sites de positionnement des BF tient compte de la proximité d’un Forage équipé d’une Pompe à Motricité Humaine (FPMH) fonctionnel ainsi que de la distance minimale entre deux BF qui est de cinq cent mètres (500 m) et de la densité de la population dans la localité. Par contre, celui des BP ne présente aucune contrainte car on les positionne au niveau des services publics (CEG, EPP, Bureau Arrondissement,
centre de santé etc…). Les coordonnées de ces points d’eau sont consignées dans le tableau ci-après.
Tableau 7 : Répartition géographique des Bouches d’eau positionnées sur le réseau
Nom de
l'AEV Villages Localités concernées
• Détermination du débit de dimensionnement des conduites par tronçon v = wx /Sy 9 zT; |z 9 }
z~ Avec :
- = : Le débit en m3/h à considérer pour un point d’eau. Il est obtenu à l’aide de l’expression :
= = 7: 9 D7* 87(: 9 \`4` 9 53
\f 9 -YYY
ù ac
d t: besoin spécifique de la population Sl/j/habtT
HL t: nombre dhhabitant par EPE S250habtsT PP: equivalent point d′eau SrobinetT
: coefficient de pointe horaire
- N : le nombre de BF et de BP à desservir en aval du tronçon considéré - Nt : le nombre total de BF et de BP, positionné sur le réseau
- CS: consommation spécifique en m3/h, elle est obtenue par l’expression 5>,569 53
\f 56: 1&:1;;('1& 61)*&#'è* S;i/6T 53: 1<<' '&( 2 31'&(
Les résultats obtenus après calcul sont consignés dans le tableau 8 ci-dessous Tableau 8 : Calcul des débits appelés aux différents nœuds
• Détermination des diamètres des conduites
Connaissant les débits (Q m3/s) par tronçon et en fixant la vitesse d’écoulement V=1 m/s nous avons déterminé les diamètres théoriques à partir de la formule ci-dessous.
En sus, nous avons choisi les diamètres extérieurs nominaux correspondants aux diamètres théoriques. Le résumé des résultats obtenus est présenté dans le tableau 9 ci-contre.
Tableau 9 : Diamètre des conduites par tronçon
Tronçons Point TN
• La perte de charge totale par tronçon
Elle est obtenue à partir de la formule suivante : _S;T = -, - × 6 ×
Où : j représente la perte de charge unitaire déterminée par la formule de MANING STRICKLER et L la longueur du tronçon.
• La côte minimale imposée (côte piézométrique) en chaque nœud x ;'&.';3 ∑_¢ . ô( CD2) &1)2 + 4:*'
• Vitesse réelle d’écoulement
La vitesse du premier tronçon qui part du réservoir au premier nœud (R-1), a été déterminée par la formule ci-après :
S;/:T = f 9 W
k 9 $'&(\ / £: débitSm¤/sT
¥Z¦ ∶ diamètre intérieurSmT
Par contre celle des tronçons restants a été déterminée en appliquant le théorème de BERNOULLI sur chaque tronçon :
= \XS;1&(− #T + \ 94;1&(− 4#
u + ;1&(\ − \X_
Où :
- Z amont et Z aval représentent respectivement la côte TN en amont et en aval du tronçon considéré ;
- P amont et P aval sont respectivement la pression en amont et en aval du tronçon considéré ;
- V amont la vitesse en amont du tronçon ;
- J la perte de charge totale sur le tronçon considéré.
• Vérification des conditions de vitesse et de pression
Les conditions de vitesse et de pression sont vérifiées. Ce qui implique que le réseau a été bien dimensionné (voir tableau 10 ci-après).
Tableau 10 : Conditions de fonctionnement au niveau des nœuds
• Récapitulatif du dimensionnement
Le récapitulatif des conduites est présenté dans le tableau ci-après.
Tableau 11: Récapitulatif des linéaires du réseau
Tronçons Longueurs
• Récapitulatif des éléments de régulation
Les éléments de régulation positionnés sur le réseau sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Tableau 122: Récapitulatif des éléments de régulation
Désignation Unité Quantité
Robinet vanne pour PVC 90 U 09 Robinet vanne pour PVC 75 U 13 Robinet vanne pour PVC 63 U 05
Ventouse U 07
Vidange U 07
2.4 ESTIMATION DU COUT DU PROJET
Le coût global hors taxes du réseau s’élève à cent dix-sept million sept cent soixante-cinq mille francs CFA (117.765.000 F CFA) soit cent-vingt-un millions deux cent quatre-vingt-dix-sept mille neuf cents cinquante (121.297.950) Francs CFA toutes taxes comprises.
Matière / Diamètre Extérieur (mm) / Pression Nominale (Bar)
TROISIEME PARTIE
DIFFICULTES RENCONTREES ET SUGGESTIONS
3.1 DIFFICULTES RENCONTREES
Il est important de préciser qu’il nous a été compliqué de trouver une structure
Il est important de préciser qu’il nous a été compliqué de trouver une structure