Etude et Dimensionnement du Réseau d’Assainissement du Chef Lieu de la Daira d’Ain Bessem, Wilaya de Bouira, Algérie

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N°

Ordre.../F.S.S.A/UAMOB/2019

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE AKLI MOHAND OULHADJE-BOUIRA

Faculté des Sciences et Sciences Appliquées Département de Génie Civil

Mémoire de fin d’étude

Présenté par :

Mansouri Abd el wahab Akliouche Fahim

En vue de l’obtention du diplôme de Master en :

Filière : Hydraulique

Option : Ressources Hydrauliques

Thème :

Etude et Dimensionnement du Réseau d’Assainissement du Chef Lieu de

la Daira d’Ain Bessem, Wilaya de Bouira, Algérie

Devant le jury composé de :

Année Universitaire 2018/2019

KHALDI Ramzi UAMOB Président

GHERNAOUT Redhouane UAMOB Encadreur

MERIDJA Madani UAMOB Examinateur

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DEDICACE

Je dédie ce mémoire:

A ma très chère mère qui a été la lumière de ma vie

A mon père qui a été d’un apport très appréciable durant toute ma vie et en

particulier durant toutes mes amés estudiantines

A mes frères et A ma très chère sœur : Ahmed, Abdel Wadoud, Chayma

A toute la famille MANSOURI

A

Tous mes amis

Ma famille de département d'hydraulique de Bouira. Et a toute la promotion

2018/2019 de L’hydraulique

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DEDICACE

Je dédie ce travail:

Avant tout à mes chers parents AMAR et ADIDI,

Qui m’ont soutenue durant toutes ces années de

Formation.

A mon chère frère SAID

A mes chères sœurs

A toute la famille AKLIOUCHE

A tous mes amis

Ma famille de département d'hydraulique de Bouira. Et a toute la promotion

2018/2019 de L’hydraulique

A toutes mes adorables que j’ai connu pendant toute

Ma vie …

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Remerciements

En préambule à ce mémoire, qui est un aboutissement à de longues et

fastidieuses années d’études universitaire, nous remercions

ALLAH

le tout

puissant de nous voir aidé et fourni le courage nécessaire, qui m’ont permis de

surmonter les difficultés durant ce parcours universitaire.

Nous tiens à exprimer en premier lieu, nos remerciements notre promoteur, Dr.

GHERNAOUT Redhouane qui dirigé notre travail, pour ses précieux

conseils, pour son esprit d’ouverture et sa disponibilité, grâce à lui, notre

travail s’est déroulé dans les meilleures conditions.

Nous voudrons également remercier et exprimer nos profonds respects à

l’ensemble de DRE.

Que toutes les personnes qui ont participé à ce projet de près ou de loin en

soient pleinement remerciées.

Nos vifs remerciements vont également aux nombres du jury pour l’intérêt qu’ils

ont porté à ns recherche en acceptant d’examiner notre travail et de l’enrichir par

leur propositions .

(5)

Résumé

ةسارد

ميمصتو

ةكبش

فرصلا

يحصلا

زكرمل

ةرئاد

نيع

ماسب

،

ةيلاو

ريوبلا

،ة

رئازجلا

صخلم

اذه لمعلا ءزج نم ةمهاسم يف ميمصت ةكبش فرصلا يحصلا زكرمل ةرئاد نيع ماسب ةيلاوب ةريوبلا . دعب عمج تانايبلا ةمزلالا نم عقوملا ، ميدقتو ةقطنم ةساردلا ؛ تأدب ةساردلا ةقباطمب راطملأا ةيمويلا ىوصقلا ينوناقل لماك ،نوتلاغو نم لجأ روثعلا ىلع ةدش راطملأا ةدمل ةريصق ( 15 ةقيقد ) ةرتفو ةدوع 10 تاونس . تنّكم جئاتنلا يتلا مت لوصحلا اهيلع نم مادختسا رطملا ىصقلاا يمويلا ةرتفل ةدوعلا T = 10 يتلا مت لوصحلا اهيلع ةطساوب طخ نوتلاغ (167mm) باسحل ةدش راطملأا ةدمل ةريصق ةرتفلو ةدوع 10 تاونس 320) رتل / ةيناث / راتكه ( . نّكم باسحلا يساسلأا نم داجيإ ددع ناكسلا نيذلا نومدخيس ىلع ىدملا ليوطلا لولحب ماع 2049 يذلاو لصي ىلإ 62927 ةمسن . امك حمس ميسقتب عقوملا ىلإ ةعبس ( 7 ) ضاوحأ ،ةيعرف رايتخاو ماظن فيرصت ؛يداحا اًرظن نلأ ةكبش بصملا يتلا متيس ليصوت ةكبش ةيلمعلا اهب يه يف دح اهتاذ ،ةيداحأ عم مدع دوجو لامتحا روطتلل يف ىدملا ريصقلا وأ طسوتملا ، لصتمو ةطحمب ةجلاعم . رهظأ مييقت تلادعم نايرجلا يحطسلا فيرصتو يراجملا ضاوحلأل ةيعرفلا ةعبسلا ةددحملا يف ةقطنم ةساردلا نأ تاقفدت فرصلا يحصلا لا لثمت ىوس ءزج ريغص نم فيرصت هايم ،راطملأا يلاتلابو نإف هايم راطملأا يه يتلا مكحتت ىلإ دح ريبك يف داعبأ ةكبش بيبانأ فرصلا يحصلا انيدل . دنتسا ميمصت ةكبش فرصلا يحصلا يف طسو نيع ماسب ىلإ تاقفدتلا بجاولا اهفيرصت تاردحنمو لكايهلا مادختساو ةغيص نيزاب ةفَّيكملا عم هايم راطملأا وأ طوطخ بيبانلأا ةيداحلأا . ترهظأ جئاتنلا يتلا مت لوصحلا اهيلع نأ راطقأ بيبانلأا حوارتت نيب 300 و 2400 مم . رهظأ ديدحت عملا ملا ةيكيلورديهلا نأ طسوتم تاعرس قفدتلا يف عيمج ماسقأ ةكبشلا لوبقم يهو حوارتت نيب 0.6 و 4 م / ث ءانثتساب ماسقلأا 34 _ 36 ( 1400mm مم ) نم ضوحلا يعرفلا 1 ماسقلأاو 128 _ 131 ( 1200mm مم ) و 131 _ 69 ( 1400mm مم ) نم ضوحلا يعرفلا 4 ثيح زواجتت تاعرس قفدتلا ًلايلق دحلا ىلعلأا . ةبسنلاب ماسقلأل ةثلاثلا يتلا مت ،اهتراثإ متي رايتخا بيبانأ ديدحلا رهزلا بنجتل لكآت بيبانلأا ببسب تاعرسلا ةطرفملا . ترهظأ جئاتنلا يتلا مت لوصحلا اهيلع اًضيأ نأ فيظنتلا يتاذلا بيبانلأ ةكبش فرصلا يحصلا يف زكرم نيع ماسب نومضم يف عيمج ماسقأ ةكبشلا اًبيرقت ءانثتساب ماسقلأا : 8 _ 9 ( Vps = 1.43m/s ) و 29 _ 30 (Vps=1.26m/s) و 34 _ 35 (Vps=1.36m/s) نم ضوحلا يعرفلا 1 ، ماسقلأاو : 156 _ 157 (Vps=1.22m/s) و 157 _ 104 (Vps=1.26m/s) ةكبشلل ةيعرفلا ضوح 2 ، يتلاو ىلع اهاوتسم يصون ءاشنإب قرافم ةدراط بعلت رود تانازخلا ةيرودلا . اًريخأ ، تنكم جئاتنلا يتلا مت لوصحلا اهيلع نم حارتقا عاونأ ةنيعم نم بيبانلأا ةفلتخملا اًقفو داومل ،ءانبلا رايتخاو بناوج ةنيعم اهتيبثتل ىلع ةكبش فرصلا يحصلا ةنيدمل نيع ماسب زكرم نامضل ليغشت يكيلورديه نود تاقافخإ ىلع نييدملا ريصقلا ليوطلاو . تاملكلا ةيحاتفملا : فرصلا ،يحصلا ،بيبانلأا هايم ،فرصلا هايم ،راطملأا ماظنلا ،يودحولا عملا ملا ،ةيكيلورديهلا ،ةعرسلا فيظنتلا ،يتاذلا نيع ،ماسب ةريوبلا .

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Etude et Dimensionnement du Réseau d’Assainissement du Chef Lieu de

la Daira d’Ain Bessem, Wilaya de Bouira, Algérie

Résumé

Ce présent travail s’inscrit dans la cadre d’une contribution à l’étude et dimensionnement du réseau d’assainissement du chef lieu de la daira d’Ain Bessem, Wilaya de Bouira. Après avoir récolté les données nécesaire du site et présenté la région d’étude, l’ étude a été entamé par l’ajustement des pluies max journalières aux lois de Gumbel et de Galton en vue de l’obtention de l’intensité pluviale fréquentielle de courte durée (15mn) et de période de retour 10 ans. Les résultats obtenus ont permis de retenir et employer la pluie max journalière de période de retour T=10 obtenue par la droite de Galton (167mm) pour le calcul de l’intensité pluviale de courte durée et de période de retour T=10 (320 l/s/ha).

Le calcul de base a permis de trouver une population à desservir à long terme à l’horizon 2049 de l’ordre de 62927 habitants. Il a permis également à découper le site en sept (7) sous bassins et de choisir le système d’évacuation unitaire, étant donné que le réseau aval (ou le collecteur principal drainant les sous bassins limitrophes du chef lieu d’Ain Bessem) sur lequel sera branché le réseau de l’opération est lui-même unitaire, sans perspective d’évolution à court ou moyen terme et est déjà raccordé à une station d’épuration.

L’évaluation des débits d’évacuation des eaux de ruissellement et des eaux usées pour les sept sous bassins délimités de la région d’étude a montré que les débits des eaux usées ne représentent qu’une faible fraction des débits pluviaux. Ce sont donc les eaux de pluie qui contrôlent en grande partie les dimensions des collecteurs de notre réseau d’évacuation unitaire.

Le dimensionnement du réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem a été fait en se basant sur les débits à évacuer et les pentes des ouvrages et en utilisant la formule de Bazin adaptée aux canalisations d’eaux pluviales ou unitaires. Les résultats obtenus ont montré que les diamètres des collecteurs varient entre 300 et 2400mm. La détermination des paramètres hydrauliques a montré que les vitesses moyennes d’écoulement dans tous les tronçons du réseau sont acceptables ; elles sont comprises entre 0.6 et 4m/s à l’exception des tronçons 34_36 (1400) du sous bassin 1 et des tronçons 128_131 (1200) et 131_69 (1400) du sous bassin 4 où les vitesses d’écoulement dépassent légèrement la limite supérieure. Pour

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Résumé

les trois tronçons suscités, on opte pour des conduites en fonte pour éviter l’abrasion des tuyaux due aux vitesses excessives.

Les résultats obtenus ont montrés également que l’auto-curage des canalisations du réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem est vérifié dans pratiquement tous les tronçons du réseau à l’exception des tronçons : 8_9 (Vps=1.43m/s), 29_30 (Vps=1.26m/s) et 34_35

(Vps=1.36m/s) du sous bassin 1, et des tronçons : 156_157 (Vps=1.22m/s) et 157_104

(Vps=1.26m/s) du sous bassin 2, sur lesquels on préconise l’installation des regards de chasse

jouant le rôle de réservoirs périodiques.

Enfin, Les résultats obtenus ont permis de proposer certains types de conduites qui sont différentes selon le matériau de construction, et de choisir certains regards à installer sur le réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem afin d’assurer un fonctionnement hydraulique sans défaillances à court et long terme.

Mots clés : Assainissement, conduite, eaux usées, eaux pluviales, système unitaire,

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Study and Design of the Sanitation Network of Ain Bessem town center,

Bouira, Algeria

Abstruct

This work is part of a contribution to the study and design of the sanitation network of Ain Bessem center, Bouira. After collecting the necessary site data and presenting the study area, the study was started by fitting the daily maximum rainfall to the Gumbel and Galton distributions, in order to obtain the short duration rain intensity (15min), and 10 years return period. The results obtained made it possible to retain and use the 10 years return period maximum daily rainfall obtained by the Galton law (167mm) for calculating the short-term rainfall intensity and return 10 years return period (320 l / s / ha).

The basic calculation made it possible to find the population to be served in the long term at the study horizon (2049) of about 62927 inhabitants. It also made it possible to divide the site into seven (7) sub-basins and to choose the unit evacuation system, since the downstream network (or the main collector draining the sub-basins bordering Ain Bessem center) on which will be connected the network of the operation is itself unitary, without perspective of evolution in the short or medium term and is already connected to a purification plant.

The assessment of runoff and sewage discharge rates for the seven delineated sub-basins in the study area showed that sewage flows represent only a small fraction of storm flows. It is therefore the rainwater that largely controls the dimensions of the collectors of our unit evacuation network.

The sizing of the sanitation network of Ain Bessem center was based on the flows to be evacuated and the slopes of the structures, and using the Bazin formula adapted to rainwater or single-unit water pipes. The results obtained showed that the diameters of the collectors vary between 300 and 2400mm. The determination of the hydraulic parameters has shown that average flow velocities in all sections of the network are acceptable; they are between 0.6 and 4m/s, except the sections 34_36 (1400mm) of sub-basin 1 and sections 128_131 (1200mm) and 131_69 (1400mm) of sub-basin 4, where the flow velocities exceed slightly the upper limit. For the three sections evoked, it is opted for cast iron pipes to avoid abrasion of the pipes due to excessive velocities.

Also, the results obtained showed that the self-cleaning of the pipes of the sanitation network of Ain Bessem center is verified in practically all the sections of the network except the

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Résumé

basin 1, and sections: 156_157 (Vps = 1.22m/s) and 157_104 (Vps = 1.26m/s) of sub-basin 2, on which it is recommended the installation of hunting looks playing the role of periodic tanks.

Finally, the results obtained have made it possible to propose certain pipe types that are different according to the construction material, and to choose certain manholes to install on the sanitation network of Ain Bessem town center, in order to ensure a hydraulic operation without short and long term failures.

Key words: Sanitation, pipe, wastewater, rainwater, unitary system, hydraulic parameters,

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SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE ... 1 CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA REGION D’ETUDE ... 3 I.1 Introduction ... 3 I.2 Situation Géographique ... 3 I.2.1 Relief……….4 I.2.2 Nappe phréatique ... 5 I.3 Situation Climatique ... 6 I.3.1 Pluviométrie : ... 6 I.3.2 Humidité relative : ... 7 I.3.3 Température moyenne de l’air : ... 7 I.3.4 Le vent ... 8 I.3.5 Le siroco : ... 9 I.4 Aperçu géologique ... 9 I.5 Situation topographique : ... 10 I.6 Urbanisme ... 10 I.7 Population ... 13 I.8 Conclusion ... 13 CHAPITRE II : ETUDE HYDROLOGIQUE ... 14 II.1 Introduction ... 14 II.2 Objectif de l’étude hydrologique ... 14 II.2.1 Période de retour ... 14 II.2.2 Notion de bassin versant ... 14 II.2.3 L’intensité moyenne maximale de précipitation ... 15 II.3 Description du bassin versant ... 15 II.4 Etude des précipitations ... 16 II.4.1 Analyse des données pluviométriques... 16 II.4.2 Choix de la loi d’ajustement ... 18 II.4.2.1 Vérification de l'homogénéité de la série ... 19 II.4.2.2 Ajustement de la série pluviométrique à la loi de GUMBEL ... 19 II.4.2.3 Ajustement de la série pluviométrique à la loi de GALTON (log‐normal) ... 21 II.4.2.4 Calcul de l’intensité pluviale fréquentielle de courte durée (15mn) et de période de retour 10 ans ... 23

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II.5 Conclusion ... 24 CHAPITRE III : CALCUL DE BASE ... 25 III.1 Introduction ... 25 III.2 Situation démographique ... 25 III.3 Dimensionnement du réseau d’assainissement ... 27 III.3.1 Découpage de l’aire d’étude en sous bassins élémentaires ... 27 III.4 Systèmes d’assainissement ... 28 III.4.1 Système unitaire ... 29 III.4.2 Système séparatif ... 30 III.4.3 Système pseudo‐séparatif ... 32 III.4.4 Système individuel ... 33 III.5 Choix entre les systèmes d’assainissement ... 34 III.6 Différents schémas d’évacuation ... 35 III.6.1 Schéma Perpendiculaire ... 35

III.6.2 Schéma par déplacement latéral ... 35

III.6.3 Schéma de collecteur par zone étagée ... 36 III.6.4 Schéma radial ... 36 III.7 Choix du type et du schéma du réseau d’évacuation ... 37 III.8 Principes du tracé des collecteurs ... 38 III.9 Evaluation de coefficient de ruissellement Cr ... 39 III.10 Coefficient de ruissellement pondéré Cp ... 39 III.11 Détermination du nombre d’habitant pour chaque sous bassin ... 40 III.12 Conclusion ... 42 CHAPITRE IV : EVALUATION DES DEBITS A EVACUER ... 43 IV.1 Introduction ... 43 IV.2 Evaluation des débits des eaux usées ... 43 IV.2.1 Généralités ... 43 IV.2.2 Nature des eaux usées à évacuer ... 43 IV.2.3 Evaluation de la quantité d’eaux usées a évacué ... 44 IV.3 Evaluation des débits d’eaux pluviales ... 46 IV.3.1 Méthode rationnelle ... 47 IV.3.1.1. Temps de concentration ... 49 IV.3.1.2 Hypothèses de la méthode rationnelle ... 49

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IV.3.2 Méthode superficielle (méthode de Caquot) ... 50 IV.3.2.1 Hypothèse et base de calcul du modèle ... 50 IV.3.2.2 Validité de la méthode superficielle ... 50 IV.3.3 Choix de la méthode et calcul des débits pluviaux ... 51 IV.4 Débit total de pointe ... 51 IV.5 Conclusion ... 53 CHAPITRE V : CALCUL HYDRAULIQUE ... 54 V.1 Introduction ... 54 V.2 Dimensionnement des canalisations ... 54 V.2.1 Formule de CHEZY (Ecoulement uniforme) ... 54 V.2.1.1. Canalisation d’eaux usées ... 55 V.2.1.2. Canalisation d’eaux pluviales (Unitaire)... 55 V.2.2 Formule de MANNING‐STRICKLER ... 55 V.2.2.1 Valeurs courantes de K utilisées pour les études ... 56 V.3 Contraintes de calage des réseaux ... 56 V.3.1 Canalisations d’eaux usées ... 56 V.3.1.2 Conditions d’autocurage ... 56 V.3.2 Canalisation d’eaux pluviales (unitaire) ... 57 V.3.2.1 Conditions d’autocurage ... 57 V.4 Abaques de l’instruction technique de 1977 ... 58 V.4.1 Utilisation des abaques ... 60 V.4.1.1 Choix du diamètre D ou ∅ ... 60 V.4.1.2 Hauteur de remplissage – vitesse d’écoulement ... 60 V.4.1.3 Débit capable d’une canalisation usée ... 62 V.5 Calcul hydraulique du réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem ... 62 V.5.1 Dimensionnement des collecteurs du réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem ... 62 V.5.2 Détermination des paramètres hydrauliques du réseau d’assainissement du chef lieu d’Ain Bessem ... 63 V.5.3 Vérification des conditions d’auto curage ... 77 V.6 Conclusion ... 79 CHAPITRE VI : ELEMENTS CONTITUTIFS DE RESEAU D’EGOUT ... 78 VI .1 Introduction ... 80 VI.2 Eléments constitutifs du réseau d’égout ... 80

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VI.2.1 Ouvrages principaux ... 80 VI.2.1.1 Canalisations ... 80 VI.2.1.2 Type de canalisation ... 82 VI.2.1.3 Choix du type de canalisation ... 86 VI.2.1.4 Joints ... 87 VI.2.1.4 .1 Joints des conduites en béton armé ... 88 VI.2.1.4 .1.1 Différentes actions supportées par la conduite ... 90 VI.2.1.4 .1.2 Protection des conduites ... 90 VI.2.1.4 .2 Assemblage des tubes PVC ... 91 VI.2.1.4 .3 Canalisations en PEHD ... 93 VI.2.1.5 Essais des tuyaux préfabriqués ... 93 VI.2.1.5.1 Essai à l’écrasement ... 93 VI.2.1.5..2 Essai à l’étanchéité ... 94 VI.2.1.5 .3 Essai de corrosion ... 94 VI.2.2 Ouvrages annexes ... 95 VI.2.2.1 Ouvrages normaux ... 95 VI.2.2.1.1 Branchements ... 95 VI.2.2.1.2 Fossés ... 96 VI.2.2.1.3 Caniveaux ... 96 VI.2.2.1.4 Bouches d'égout... 97 VI.2.2.1.5 Regards ... 98 VI.2.2.1.6 Les siphons ... 101 VI.2.2.2 Ouvrages spéciaux ... 102 VI.2.2.2.1 Déversoirs d’orage ... 102 VI.2.2.2.2 Détermination selon le nombre de seuils ... 104 VI.2.2.2.3 Détermination selon la position du seuil par rapport à la conduite amont ... 106 VI.2.2.2.4 Dimensionnement des déversoirs d’orage ... 109 VI.3 Règles générales de la mise en œuvre des éléments de l’assainissement ... 110 VI.3.1 Fond de fouille ... 110 VI.3.2 Lit de pose (figure VI.27) ... 110 VI.3.3 Remblaiement et compactage ... 111 VI.4 Conclusion ... 111 CONCLUSION GENERALE ... 113

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Figure (I.1) : carte de situation géographique d’ain bessem , échelle (1/500000) ... 4

Figure (I.2) : Situation géographique de village Aine bessam. ... 4

Figure (I.3) : Graphique des pluies en (mm) ... 6

Figure (I.4) : Graphique de l’humidité moyenne ... 7

Figure (I.5) : Graphique de la température moyenne mensuelle ... 8

Figure (I.6) : Graphique des vitesses moyennes mensuelles du vent (m/s) ... 9

Figure (II.1) : Ajustement des pluies max journalières à la loi de Gumbel ... 20

Figure (II.2): Ajustement des pluies max journalières à la loi de Galton ... 22

Figure (III.1) : Diagramme dévolution de la population. ... 27

Figure (III.2) : Découpage de l’aire d’étude en sept sous bassins élémentaires. ... 28

Figure (III.3) : Schéma du système unitaire ... 29

Figure (III.4) : schéma de système séparatif ... 31

Figure (III.5) : Schéma de système pseudo-séparatif ... 33

Figure (III.6) : Schématisation d'un système individuel ... 34

Figure (III.7) : Schéma perpendiculaire (a) simple et (b) étagé ... 35

Figure (III.8): Schéma par déplacement latéral (a) collecteur latéral, (b) tracé oblique (transversal) ... 36

Figure (III.9) : Schéma de collecteur par zone étagée ... 36

Figure (III.10) : Schéma radial ... 37

Figure (III.11) : Type et schéma du réseau d’évacuation ... 38

Figure (IV.1) : Découpage d’un bassin en secteur ... 47

Figure (V.1) : Représentation de la relation de Chézy pour les réseaux d’eaux usées en système séparatif ... 58

Figure (V.2): Représentation de la relation de Chézy pour les réseaux pluviaux en système unitaire ou séparatif ... 59

(15)

Figure (V.3) : Choix du diamètre pour les réseaux d’eaux usées en système séparatif et pour

les réseaux pluviaux en système unitaire ou séparatif ... 60

Figure (V.4) : Section droite d’écoulement dans une conduite circulaire ... 60

Figure (V.5) : Variation des débits et des vitesses en fonction du remplissage ... 61

Figure (V.6) : Diamètres retenus du réseau d’assainissement du chef-lieu d’ain Bessem… 78 Figure (VI.1) : Types de conduite ... 81

Figure (VI.2): Conduites en fonte ... 82

Figure (VI.3) : Conduites en béton non armé ... 82

Figure (VI.4) : Conduites en béton armé ... 83

Figure (VI.5) : Conduites en grés artificiels ... 83

Figure (VI.6) : Conduite en amiante ciment ... 84

Figure (VI.7) : Conduite en matière plastique ... Erreur ! Signet non défini.5 Figure (VI.8) : Conduite en PVC ... Erreur ! Signet non défini.6 Figure (VI.9) : Divers joints sur tuyau en béton ... 89

Figure (VI.10) : Assemblage par collage à froid ... 92

Figure (VI.11) : Assemblage a joint ... 92

Figure (VI.12) : schéma type de branchement ... 96

Figure (VI.13) : Caniveau ... 96

Figure (VI.14): Bouche d’égout ... 97

Figure (VI.15) : Emplacement des bouches d’égout ... 97

Figure (VI.16) : Regard de visite ... 98

Figure (VI.17) : Regard double ... 99

Figure (VI.18) : Coupe longitudinal d’un regard de chute. ... 100

Figure (VI.19) : représentation d’un siphon ... 101

Figure (VI.20) : Représentation d’un déversoir d’orage ... 102

Figure (VI.21) : Exemple de déversoir latéral à seuil simple ... 104

(16)

Figure (VI.24) : Exemples de déversoir frontal ... 107

Figure (VI.25) : Exemple de déversoir à seuil curviligne ... 108

Figure (VI.26) : schéma de principe du déversoir d’orage... 109

(17)

Liste des Tableau

Tableau (I.1) : Répartition mensuelle des pluies pour l’année 2014 : ... Erreur ! Signet non défini. Tableau (I.2) : l’humidité moyenne mensuelle relative % de l’année 2014Erreur ! Signet non défini.

Tableau (I.3) : Températures mensuelles (C°) ... 7

Tableau (I.4) : les vitesses moyennes mensuelles du vent (m/s) ... 8

Tableau (II.1) : Récapitulatif des résultats ... 16

Tableau (II.2) : Coordonnées de la station météorologique d’Ain Bessem ... 16

Tableau (II.3) : Réparation mensuelle et annuelle des pluies mesurées à la station d’Ain Bessem .. 17

Tableau (II.4) : Ajustement des pluies max journalières à la loi de Gumbel (quantiles XT, écart-types et intervalles de confiance pour différentes périodes de retour ... 20

Tableau (II.5): Ajustement des pluies max journalières à la loi de Galton (quantiles XT, écart-types et intervalles de confiance pour différentes périodes de retour ... 22

Tableau (III.1): Estimation de l’évolution de la population ... 26

Tableau (III.2): Domaine d'utilisation, avantages et inconvénients du système unitaire ... 29

Tableau (III.3) : Domaine d'utilisation, avantages et inconvénients du système séparatif ... 31

Tableau (III.4) : Avantages et inconvénients du système Pseudo-Séparatif ... 33

Tableau (III.5) : Avantages et inconvénients du système individuel... 34

Tableau (III.6) : Coefficients de ruissellement en fonction de surface drainée ... 40

Tableau (III.7) : Coefficient de ruissellement en fonction de la densité de la population. ... 40

Tableau (III.8) : Détermination du nombre d’habitants à l’horizon 2049 ... 41

Tableau (IV.1): Estimation de l’équivalent habitant des équipements ... 46

Tableau (IV.2): Détermination des débits d’eaux usées de pointe pour chaque sous bassin ... 46

Tableau (IV.3) : Détermination des débits pluviaux Qplu par la méthode rationnelle ... 52

Tableau (IV.4) : Détermination des débits totaux QT ... 52

Tableau (V.1) : Dimensionnement des collecteurs de sous bassin 1 ... 65

(18)

Tableau (V.8) : Détermination des paramètres hydrauliques de sous bassin 1 ... 70

Tableau (V.13): Détermination des paramètres hydrauliques de sous bassin 6 ... 74

Tableau (V.15) : Paramètres hydrauliques du collecteur principal A ... 75

Tableau (V.16) : Paramètres hydrauliques du collecteur principal B ... 75

Tableau (V.17) : Paramètres hydrauliques de collecteur principale C ... 76

Tableau (VI.1) : diamètres des conduites circulaires équivalents aux hauteurs des conduites ovoïdes. ... 81

(19)

Liste des symboles

A.N.R.H : Agence nationale des ressources hydriques.

D.P.A.T : Département de la Population et l’Aménagement du Territoire.

O.N.M : Office national de la météorologie.

im : Intensité moyenne en (mm/h).

∆h : Hauteur de pluie tombée pendant la durée. ∆t. S : Surface de bassin versant (km²).

P : Le périmètre de bassin versant (km).

Kc : L’indice de compacité.

L : La largeur du rectangle équivalent (km).

Pmax j : Précipitation maximale journalière (mm). бx : L’écart type.

Cv : Coefficient de variation.

b : L'exposant climatique.

T : Période de retour (ans).

Q : Probabilité au non dépassement.

q=F(x) : Probabilité au non dépassement.

X : La moyenne.

it (p%) : Intensité moyenne de précipitation pour une averse de fréquence (p%) (mm).

i24 (p%) : Intensité moyenne de précipitation pour une journée de fréquence (p%)donnée (mm).

t : Durée de l’averse en heure, t=0.25h =15 min pour une période de retour de 10 ans.

i : L’intensité pluviale nécessaire pour l’évaluation des débits d’eau pluviaux (l/s.ha). Pt : Nombre d’habitants à l’horizon futur (hab).

P0 : Nombre d’habitants à l’horizon actuel (hab). T : Taux d’accroissement (%).

N : L’écartd’années entre les deux horizons (ans). C : Coeficient de ruissellement.

(20)

S : Surface total de bassin (ha).

Di : Densité partielle pour chaque sous bassin (hab / ha).

Qmoyj: Débit moyen rejeté quotidiennement en (l/s).

Kr : Coefficient de rejet pris égal à 80% de la quantité d’eau potable consommée.

D : Dotation journalière prise égale à 80 l/j/hab.

a : Limite inférieure à ne pas dépasser lorsque Qmoy tend vers l’infini, on prend a=1.5.

b : Paramètre qui introduit par sommation avec le terme « a » la valeur de croissance exprimée par le second terme de la formule lorsque Qmoy tend vers zéro. On prend b=2.5.

I : La pente du terrain (m/m).

L : Longueur du plus long parcours de l’eau (Km).

t1 : Temps mis par l’eau pour s’écouler dans les canalisations (min).

t2 : Temps mis par l’eau pour atteindre le premier ouvrage d’engouffrement (min).

t3 : Temps de ruissellement dans un bassin ne comportant pas de canalisations (min). Tc : Le temps de concentration d’un bassin (min).

Q (F) : Débit pluvial de fréquence f, en (m3/s).

K, u, v, w : Coefficient d’expression. Q : Débit (m3/s). S : Section mouillée (m²). V : Vitesse d’écoulement (m/s). Cam : Côte de terrain naturel amont (m).

Cav : Côte de terrain naturel aval (m).

Cram. : Côte projet amont (m) du terrain.

Crav. : Côte projet aval (m) du terrain.

L : Longueur de conduite entre deux regards (m).

Qplu: Débit pluvial (m3/s). Qusée : Débit d'eau usée (m3/s).

Qtot: Débit total = Qplu+ Qusée (m3/s).

Qps: Débit à pleine section (m3/s).

(21)

Dcal: Diamètre calculé (m).

Dnor: Diamètre normalisé (m).

Rq : Rapport des débits.

Rh : Rapport des hauteurs.

(22)

INTRODUCTION GENERALE

L’eau demeure une source de vie des êtres vivants, élément essentiel dans leur subsistance et leur développement dans les différentes catégories telles que l’agriculture, la consommation humaine, l’industrie et la production d’énergie.

La multiplicité de ses usages a fait de l’eau une ressource fondamentale des activités humaines. Au cours du XXème siècle, la consommation de l’eau a augmenté deux fois plus vite que la population. Résultat : plus d’un milliard de personnes dans le monde n’ont pas accès à cette ressource si précieuse. De ce fait, il est du devoir de chacun de la protéger de toute sorte de pollution et de veiller à son utilisation rationnelle. En outre, et pour mieux vivre et bien organiser sa vie, des techniques d’urbanisation, dont l’assainissement est la plus importante, s’imposent.

L'assainissement est une technique qui consiste à évacuer par voie hydraulique aux plus bas prix, le plus rapidement possible et sans stagnation, les eaux pluviales et les eaux usées domestiques et industrielles provenant d'une agglomération, dans but de préserver l’environnement, la santé publique, les eaux souterraines et empêcher la submersion des zones urbanisées.

C'est dans cette optique que se dresse notre travail, qui consiste à étudier et dimensionner un réseau d’assainissement du chef-lieu de la daïra d’Ain Bessem dans la willaya de Bouira où les infrastructures d’assainissement sont très peu développées voir même mal gérées.

En fonction du plan d’occupation du sol de la zone sus-citée, une étude de réseau d’assainissement a été projeté ; elle a fait appel à une démarche permettant d’entreprendre la conception et le dimensionnement du réseau avec tous les calculs hydrauliques nécessaires afin d’assurer un fonctionnement hydraulique sans défaillances à court et à long terme.

Dans le premier chapitre, une description générale (géographique, géologique, topographique et climatologie) du site de l’étude, suivie d’un aperçu démographique et hydraulique, a été donnée.

(23)

Introduction générale

2

Dans le deuxième chapitre, nous avons procédé à l’étude hydrologique et l’ajustement des pluies max journalières aux lois de Gumbel et de Galton en vue de l’obtention de l’intensité pluviale fréquentielle de courte durée (15mn) et de période de retour 10 ans.

Le troisième chapitre a été consacré au calcul de la population actuelle et à l’horizon d’étude (2049), au découpage du bassin de la région d’étude en sept (7) sous bassins et au choix du système d’évacuation approprié.

Dans le quatrième chapitre, nous avons fait une évaluation des débits d’évacuation des eaux de ruissellement et des eaux usées d’origines domestique, équipement et industrielle pour les sept sous bassins délimités de la région d’étude.

Le cinquième chapitre a été consacré au dimensionnement du réseau d’assainissement du chef-lieu d’Ain Bessem en se basant sur les débits à évacuer et les pentes des ouvrages et en utilisant la formule de Bazin adaptée aux canalisations d’eaux pluviales ou unitaires, de détermination des paramètres hydrauliques et de vérification de l’auto-curage des canalisations.

Par la suite, une synthèse des éléments constitutifs du réseau d’égout a été faite dans le chapitre VI à savoir les ouvrages principaux (conduites et joints) et les ouvrages annexes, en vue d’un meilleur choix de ces dernières sur le réseau d’assainissement du chef-lieu d’Ain Bessem.

En dernier lieu, nous avons terminé par une conclusion générale.

Enfin, Les résultats découlant de cette étude peuvent servir de base pour la réhabilitation du réseau d’assainissement de chef-lieu d’Ain Bessem. Ils donnent également la possibilité aux décideurs et aux gestionnaires de l’eau d’engager des actions permettant d’assurer une évacuation correcte et rapide des eaux pluviales et des eaux usées domestiques et industrielles de manière à préserver l’environnement, la santé publique, les eaux souterraines et empêcher la submersion des zones urbanisées du chef-lieu d’Ain Bessem.

(24)

Chapitre I

(25)

Chapitre I Présentation de la région d’étude

3

CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA REGION D’ETUDE

I.1 Introduction

Les projets d’assainissement nécessitent toujours une étude rigoureuse et détaillée de la zone où auront lieu les travaux, dans le but de connaître les caractéristiques physiques du site ainsi que les facteurs influençant la conception du projet,

Ils peuvent se répartir en quatre catégories :

 Les données naturelles du site.

 Les données relatives à l’agglomération.

 Les données relatives au développement futur de l’agglomération.  Les données propres à l’assainissement.

En effet, chaque site présente des spécificités touchant en particulier l’assainissement que ce soit :

 nature du site

 Données relatives à l’agglomération  Données propres à l’assainissement

C’est pourquoi la connaissance de l’agglomération est un volet primordial pour le futur choix de la variante d’aménagement hydraulique.

I.2 Situation Géographique

La région d’Ain Bessem est situez à l’Ouest du chef-lieu de la wilaya Bouira, séparée par un distance d’environ 25 km, reliée par la RN N°8.

La région d’Ain Bessem a une superficie de 126 km2

.

Elle est limitée par :

 Nord : DJEBAHIA

 Nord-ouest : KHABOUZIA

 Nord –est : AIN-EL –HADJAR

 Ouest : AIN-LALOUI

 Est : BIR –GHBALOU

(26)

 Sud-est : RAOURAOUA

 Sud –oust : EL-HACHIMIA

La parcelle choi est limitée au nord par la route national numéro 18 qui mène vers la commune de Ain Bessem, au sud par le chemin de wilaya numéro 125.

Figure (I.1) : carte de situation géographique d’Ain Bessem, échelle (1/500000)

Figure (I.2) : Situation géographique de village Ain Bessem.

I.2.1 Relief

La ville est érigée sur une colline de faible hauteur, se trouvant dans une sorte de cuvette peu profonde, dressée au milieu d'un plateau. Elle est délimitée par les monts de Dirah

(27)

5

à l'Est, les monts de la Djurdjura à l'Ouest et les monts de Zbarbar au nord.

Ces montagnes boisées sont à l'origine d'un climat, souvent assez pluvieux. En général, la commune bénéficie d'un taux de pluviométrie peu conséquent avec souvent des années marquées par une neige légère, un temps venteux et humide en automne. La région de Sidi Yahia contient la plupart des sommets à forêts denses et impraticables couvrant presque 10 % de la superficie de la Daïra d'Aïn Bessem.

I.2.2 Nappe phréatique

Elle a été mise à contribution dès la création du périmètre des Arribs, refusant l’autorisation des forages (pour éviter le rabattement de la nappe) dans le périmètre. Il n’existe pas de nappes profondes dans le périmètre. La tranche utile de la nappe, dépassant rarement une dizaine de mètres, est hétérogène. La profondeur du toit de la nappe a tendance à être d’autant plus grande que l’altitude du terrain naturel est plus élevée. La nappe circule de l’Est vers le nord-ouest ou le nord, c’est-à-dire d’Ain-Bessem vers Bir-Gbalou. Au total, sur plus de 60 % de la superficie de la plaine des Arribs, le toit de la nappe se trouve à moins de 10 m de profondeur, qui correspond sensiblement à la limite économique des pompages (compte - tenu du rabattement de la nappe provoqué par le soutirage). L'alimentation de la nappe du périmètre se fait à partir de source : Ain Beida, les eaux de pluies.

Barrage Lakhel (1986) : 30 Hm3

Koudiat Asserdoun (2009) : 650 Hm3

Telsdit (2009) : 168 Hm3

Périmètre des Arribs : 2 200 ha.

Périmètre du Sahel : 7650 ha.

PMH : 3000 à 3 500 ha.

Ces aménagements de grande hydraulique s’intègrent dans le projet étatique d’augmentation et de sécurisation de la production agricole nationale. Ils sont gérés par l’Office National de l’Irrigation et du Drainage (ONID).

(28)

I.3 Situation Climatique

L’étude de la climatologie est très importante car la connaissance de la pluviométrie, les températures, le taux d’humidité de l’air, le vent des jours de sirocco (chili) et de gèle, nous permettent de bien dimensionner les collecteurs et les autres ouvrages.

Les données recueillies pour les projets proviennent de la station météorologique de l’ONM (office national de la météorologie) d’Ain Bessem.

I.3.1 Pluviométrie :

Tableau (I.1) : Répartition mensuelle des pluies pour l’année 2014 :

Mois J F M A M J J A S O N D Ann

Pluie 35.2 38.8 97 0.6 9.4 56.5 0.4 2.9 37.4 18.3 38 109.5 444

Source : ONM Ain Bessem (2014)

Figure (I.3) :Graphique des pluies en (mm)

Commentaire : les précipitations de la région (en 2014) sont variables et connaissent leur maximum au mois de décembre (109,5mm).

0 20 40 60 80 100 120 J F M A M J J A S O N D

pluie

(29)

7

Humidité moyenne relatives mensuelle de l’air dans l’année 2018

Tableau (I.2) : l’humidité moyenne mensuelle relative % de l’année 2018

Mois J F M A M J J A S O N D Moy

Humidité 74 69 79 63 62 35 43 45 57 55 66 80 61

Source : ONM Ain Bessem

Figure (I.4) : Graphique de l’humidité moyenne

Commentaire : L’humidité de l’air étant conditionnée par la température de l’air elle varie inversement a celle-ci, elle reste néanmoins stable et varies entre 35 et 80%

I.3.3 Température moyenne de l’air :

Distribution mensuelles des températures de l’air dans l’année 2018 Tableau (I.3) : Températures mensuelles (C°)

Source : ONM Ain Bessem (2018)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 J F M A M J J A S O N D

Humidité

Mois J F M A M J J A S O N D T.M Tmin°C 0.9 -1.2 0.8 5.5 5.1 8 14.8 17 14 7.3 5.1 -0.4 6.4 Tmoy°C 10.7 10.4 11.2 16.9 19.3 23.5 27.5 28.5 25.2 20.3 15.3 8.8 18.2 Tmax°C 20.5 22 21.6 28.3 33.5 39 40.2 40 36.5 33.3 25.5 18 29.9

(30)

Figure (I.5) : Graphique de la température moyenne mensuelle

Commentaire : les températures de la région sont suivent la normale des saisons avec un minimum de -1,2°C au mois de février et un maximum de 40,2°C au mois de juillet.

I.3.4 Le vent

Le vent est un paramètre très important qui entre dans la projection des pluies qui déterminent les débits des eaux pluviales. Le tableau des valeurs moyennes mensuelles du vent montre une stabilité dans la vitesse de celui-ci (varie entre 3,1 et 4,8m/s) ce qui permet de négliger son effet sur le système d’irrigation.

Valeurs moyennes mensuelles de la vitesse du vent en 2018 :

Tableau (I.4) : les vitesses moyennes mensuelles du vent (m/s)

Mois J F M A M J J A S O N D Moy

V(m/s) 4.4 4.8 4.4 3.7 3.3 3.6 3.4 3.4 3.4 3.1 4.7 4.1 3.9

Source : ONM Ain Bessem. 2018

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 J F M A M J J A S O N D Tmin Tmax Tmoy

(31)

9

Figure (I.6) : Graphique des vitesses moyennes mensuelles du vent (m/s)

I.3.5 Le siroco :

Le siroco est un vent chaud qui vient du Sahara et qui peut endommager les cultures il est donc très important de le prendre en considération. La station météorologique d’Ain Bessem a enregistré sur l’année 2018, neuf (9) jours de siroco, quatre(4) en juin et cinq (5) en juillet.

I.4 Aperçu géologique

En 1976, lors de l’étude pour la réalisation du Barrage Lakhal, le bureau Bulgare, chargé de l’étude du projet après des forages et des puits dans plusieurs zones, a supposé une composition de strates en cuvettes concentriques,

Les formations du relief se situent dans les couches du Paléogène (ère tertiaire) et ont été apprêtées par l’érosion, ce qui fait que la plaine tout entière est constituée d'alluvions des Oueds.

Les plus anciens dépôts sont des sables et des argiles si on tient compte du point pédologique des types de sols existants dont les moins fertiles se situent dans la région de Raouaroua, des sols extrêmement lourds et compacts.

Les sols se trouvant dans la région de Sidi Khaled sont sableux, secs et très drainants. Ils sont peu aptes à transporter l'eau depuis les couches profondes par capillarité. En parallèle, les forages exécutés confirment que le sous-sol de la plaine des Arribs se caractérise par la

0 1 2 3 4 5 6

Jan Fev Mars Av Mai Juin Juil Aout Sep Oct Nov Dec

(32)

présence de nombreuses carrières de calcaire de schiste et de gypse.

I.5 Situation topographique :

La topographie joue un rôle déterminant dans la conception du réseau, vu que l'évacuation doit s'effectuer en général gravitairement. La pente du terrain est faible, et se dirige de l’Ouest vers l’Est ; D’après le levé topographique de la zone d'étude, la côte du terrain varie entre 446.5 m et 551.5 m.

I.6 Urbanisme

La ville d’Ain-Bessem, construite à partir de 1872, dispose de plusieurs critères d’aménagement de normes urbanisées. On trouve dans le centre-ville deux espaces verts de 24000 m2 chacun, séparés par une grande rue longue de 2,8 km, plusieurs magasins, des cafés et des restaurants.

Chaque ilot compte plusieurs maisons coloniales, généralement construites en briques et tuiles rouges (Altérac) dont les façades alignées délimitent les rues et les places de la ville. Plusieurs villas différentes sont érigées par des colons et portent leurs noms et diverses habitations à différents matériaux de construction datant de 70 à 120 ans sont recensées dans la ville. Par contre, plusieurs habitations ont été démolies et reconstruites. Les quartiers sont reliés les uns aux autres par des réseaux routiers. Tous les trottoirs sont en pierre taillée – de larges rues de 12 à 14 m longées d’arbres (mûriers, ormes, eucalyptus, et platanes). Les rues sont au nombre de 34 exactement dont chacune est indépendante de l’autre avec une longueur variable à chacune de 700 m à 2 800 m, configurées sur une zone de forme rectangulaire. Les édifices publics sont placés au centre-ville.

Actuellement, plusieurs nouvelles constructions palais de justice, salle omnisports, piscine olympique, hôtel de ville, commissariat de police, subdivision services agricoles et subdivision des services Hydrauliques et plus de 5 400 logements sociaux) se font au niveau des poches vides en raison de l’exigüité de la ZUN (zone d’urbanisme) qui se trouve déjà aux confins des terres agricoles, interdites à la construction par décret présidentiel. Ain Bessem est une région agricole disposant de plusieurs milliers d'hectares réservés à la céréaliculture : 9 800 ha, les maraîchages (Pomme de terre en culture dominante : 2 560 hectares irrigués à partir du barrage et des oueds). Toutes les terres agricoles sont confiés aux E.A.C (Exploitants Agricoles Collectif) constitué en groupe : Maximum : 12 et minimum : 04 où chaque dispose de 3 hectares à titre personnel à exploiter librement.

(33)

11

Ain-Bessem abrite de nombreux monuments datant de l'époque coloniale, le square, l'opéra (aménagé en mosquée), l'église catholique, le groupe scolaire, la mairie, le siège de la gendarmerie nationale, 250 villas des anciens Colons et de nombreuses et récentes bâtisses publiques telles que : le palais de justice, l’hôtel des finances, la direction des services agricoles, le siège de la Daira, deux commissariats de police, la sous-direction des forêts et plus de 4500 logements de 1974-2016.

Ain-Bessem est une commune située sur un espace foncier, plat appartenant à plus de 93 % des terres aux services des réserves foncières étatiques. Les privés ne disposent que de moins de 07 % de terres morcelées en raison des actions de partage sur héritage. En somme, la superficie totale des terres est agricole, soit plus 9 000 hectares sont réservés aux cultures céréalières, 2 350 hectares aux maraichages et 110 hectares aux arbres fruitiers. Elle dispose d’un patrimoine architectural datant de l’an 1872, une église et plusieurs édifices publics : Salle des fêtes (1924)

Groupe scolaire (1908)

La Mairie (1932)

Marché public

La mosquée (1936)

Le square (1872)

Ancienne gare ferroviaire (1912) - Actuel de l'APC

École de garçons (1905)

Le centre-ville érigé avec alignement précis (1906)

Avant les années 1990, la ville comptait un patrimoine industriel représenté par plusieurs unités de production :

-EMACOB (Carrelage Granito de réputation Nationale)

Entreprise Intercommunale (E.I.T) Spécialisée construction du bâtiment : 2 800 logements réalisés avant 1998 date de sa fermeture

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-ECOTEC et ses 1100 logements réalisés

-ONAMA (Matériel agricole)

-ENACHYD (Moteur Hydraulique)

-SONIPEC (Cuir et habillement)

-SEMPAC (semoules)

-ONAB (Aliments de Bétails) En activités

-CAPCS (Matériel agricole)

-OFLA (Fruits et légumes)

-l’ENTRAWIBO (Bâtiments)

-ERTUR (Bâtiments et travaux Urbains)

-SONATIT (Forage et Hydraulique)

-CASSAP (Céréales)

-A.D.E (Algérienne des Eaux) En activités

-O.P.I.BO (Irrigation et Drainage)En activités

-Banques et assurance (CNMA, BADR, SAA et CAAT) En activités

-3 Agences (Postes et télécommunications) en activités

-Subdivisions techniques :

DIB (Subdivision des Ponts et chaussées)

S.U.C.H (Subdivision des travaux Publics et Urbanisme)

(35)

13

L’estimation de la population est calculée en tenant compte le taux d’accroissement de ville d’Ain Bessem.

D’après les données de la D.P.A.T de la wilaya de Bouira la population de la ville est de 30 000 habitants en 2018.

I.8 Conclusion

Dans cette partie nous avons défini les données nécessaires concernant notre région du point de vue topographie, géologie et démographie. Ces données nous serviront pour entamer notre étude du projet.

(36)

CHAPITRE II : ETUDE HYDROLOGIQUE

I.1 Introduction

L’étude hydrologique est une partie très importante dans le calcul d’un réseau d’assainissement. Cette partie prend toute son ampleur lorsqu'il s’agit de déterminer la quantité des eaux pluviales d’un bassin donné. Il s’agit de déterminer l’intensité moyenne maximale des pluies.

II.2 Objectif de l’étude hydrologique

Les études hydrologiques relatives au dimensionnement des réseaux d’assainissement relèvent d’une importance primordiale. En effet le dimensionnement, la sécurité et la bonne exploitation des ouvrages sont étroitement liés aux paramètres hydrologiques, notamment les apports et les débits des eaux pluviales. On est contraint de passer par certaines étapes qui seront illustrées ultérieurement. A cette fin, on définit les notions et les termes suivants :

II.2.1 Période de retour

Une période de retour c’est le temps que met une averse d’une intensité donnée pour se manifester. Une pluie de période de retour de 10 ans est une pluie qui peut se manifester une fois tous les 10 ans au moins ; c’est une pluie qui a chaque année 10% de chance de se produire (90% de chance chaque année d’avoir une pluie inférieure). Pour les projets d’assainissement, on opte généralement pour une pluie décimale. Le choix d’une période de retour de 10 ans est issue d’un compromis entre les données techniques et économiques, d’un côté, et du fait que la durée de vie de la plu parts des ouvrages projetés en assainissement n’ont pas une durée de vie très importante d’autre coté. A cela s’ajoute le phénomène de l’extension et de réaménagement des agglomérations qui ne suit pas les schémas de développement préconisés au préalable. [01]

II.2.2 Notion de bassin versant

Le bassin versant représente, en principe, l'unité géographique sur laquelle se base l'analyse du cycle hydrologique et de ses effets. Plus précisément, le bassin versant qui peut être considéré comme un " système " est une surface élémentaire hydrologiquement close, c'est-à-dire qu'aucun écoulement n'y pénètre de l'extérieur et que tous les excédents de précipitations s'évaporent ou s'écoulent par une seule section à l'exutoire [01] .

(37)

Chapitre II Etude hydrologique

15

II.2.3 L’intensité moyenne maximale de précipitation

Lors de l’étude d’une averse, il convient de déterminer les intensités moyennes pour plusieurs valeurs échelonnées de l’intervalle de référence ∆t.

L’intensité moyenne se définie par le rapport de la hauteur d’eau tombée pendant une durée Δt, soit [02]:

im= ΔH_Δt (II.1)

Avec : im : Intensité moyenne en mm/h ;

∆h : Hauteur de pluie tombée pendant la durée ∆t.

II.3 Description du bassin versant

La zone étudiée (Chef-lieu d’Ain Bessem) est située dans le bassin versant de l’Oued Lakhel. Le bassin de drainage du chef-lieu d’Ain Bessem est caractérise par :

1/ Surface : La surface de ce bassin est déterminée par planimétrie sur une carte topographique à

l’échelle (1: 100000) :

2/ Périmètre : Le périmètre est déterminé par curvimètre en parcourant les limites du bassin

versant.

3/ Indice de compacité

L’indice de compacité Kc nous renseigne sur la forme du bassin versant, il est déterminé par la formule (II.2) :

Kc = 0.28 𝑝

√s (II.2)

4/ Rectangle équivalent

Le bassin versant est assimilé à un rectangle, il nous permet de comparer les bassins versants entre eux du point de vue influence de leur forme sur l’écoulement.

 La longueur du rectangle

(38)

 La largeur du rectangle

1=𝑃₂-L (II.4)

Les résultats de calcul sont dans le tableau (II.1).

Tableau (II.1) : Récapitulatif des résultats

Caractéristiques Indices Values

Surface S 157.646 Ha

Périmètre du bassin versant P 8.64 Km

Indice de compacité Kc 1.935

longueur du rectangle équivalent L 3.789Km

largeur du rectangle équivalent L 3.32Km

II.4 Etude des précipitations

II.4.1 Analyse des données pluviométriques

Les données montrées dans le tableau (II.3) sont recueillies auprès de la station météorologique d’Ain Bessem relevant de l’office national de météorologie (O.N.M-Dar Beida). La dite station est localisé à 3Km du chef-lieu à la sortie Sud sur la route Ain Bassam – EL Hachimia. Les caractéristiques de cette station sont résumées dans le tableau (II.2).

Tableau (II.2) : Coordonnées de la station météorologique d’Ain Bessem

Nom de la station Coordonnées UTM Altitude (m) Période d’observation Nombre d’années observées Latitude Longitude Ain Bassem 36°19’ 0°32’ E 748 1976-2015 39

Source : ONM, Ain Bessem, 2019 L’étude consiste à faire un ajustement pour la série de données des précipitations maximales journalières par une loi théorique afin de déterminer une intensité de pluie et de

(39)

17

période de retour T [02]. Le tableau (II.3) montre la série, des précipitations mensuelles et annuelles, mesurée au niveau de la station d’Ain Bessem.

Pour notre étude nous avons appliqué le logiciel HYFRAN pour l’ajustement des pluies max journalières. L’ajustement des pluies max journalières à une loi de probabilité s’effectue selon les étapes suivantes :

 Classer la série des précipitations par ordre croissant ;

 La vérification de l’homogénéité de la série ;

 Choisir la formule de probabilité empirique dans notre cas (Hazen) ;

 Calculer des caractéristiques de la série ;

 Choix des lois d'ajustement ;

 Calculer le quantile et son intervalle de confiance ;

 Ajuster graphiquement les lois choisies.

Les caractéristiques de la série sont représentées dans le tableau (II-3).

Tableau (II.3): Réparation mensuelle et annuelle des pluies mesurées à la station d’Ain Bessem

Année J F M A M J j A S O N D Ann pmaxj

1979 35.18 10.4 0 81 33.5 0 0 2.6 46.9 51.1 25.5 38.1 324.3 81 1980 51.5 31.2 48 91.2 45.2 9.2 0 6.1 4 6.1 63.9 13.8 370.2 91.2 1981 33.4 133.8 43.4 38.4 6.4 15.4 0 9.5 2.3 54.2 51.8 5 393.6 133.8 1982 64.07 22.3 45.6 60.6 32.1 0.3 0 1.5 69.9 51.9 46.2 12.4 406.87 69.9 1983 6.7 59.1 31.1 61.8 11.3 5.1 0 36.3 7.2 15.6 54.7 124.3 413.2 124.3 1984 143.7 68.1 38.2 38.4 47.8 11.7 1.5 2 13.5 19.5 5.5 64.1 454 143.7 1985 0 34.2 13.1 30.3 7.8 2.8 19.3 25.6 30 60.6 80.9 41 345.6 80.9 1986 53.6 55.9 26 42 20.4 13.8 0 0 0.2 3.9 13.4 24.4 253.6 55.9 1987 41 35.2 67.7 7 54.8 1.8 2.8 0 3.1 45.2 30.1 81 369.7 ₈₁ 1988 51.4 30.7 140.5 15.1 4.8 9.7 0 0.6 35.1 19.8 38.8 57.6 404.1 140.5 1989 70.7 83.8 9.5 9.1 8.4 4 5.3 4.3 12.8 45.9 49.7 83.7 387.2 83.8 1990 15.8 22.7 43.7 45.5 23.5 10.5 0 0 6.6 29.7 42.9 24.2 265.1 42.9 1991 23.9 20.3 62.2 92.4 15.6 22.4 17.4 42.1 23.7 16.6 24 230.4 591 230.4 1992 38 0 38.4 58.5 52.1 0 6.8 0.9 29.2 19.2 0 14.9 319.2 58.5 1993 29.9 112.4 104.2 36.3 32.8 6.5 0 8.8 12 25.5 38.2 78.6 485.2 112.4

(40)

1994 81.3 8.9 61.5 111.1 107 17.1 8.5 2.1 5.9 66 11.8 6.1 487.3 111.1 1995 15 23.6 15.6 25.3 38.4 7 3 11.2 14.4 40.3 81 32.3 307.1 ₈₁ 1996 5.6 46 1.7 44.8 8.1 0.7 0.1 18.2 68.2 14.4 18.5 84 310.3 ₈₄ 1997 170.2 39.3 101.9 18.9 3.5 17.6 0 36.2 91.3 61.8 32.1 36 608.8 170.2 1998 58.5 93.5 26.6 68.3 50.8 12.4 13.05 8.5 12.6 57.9 8.9 25 436.05 68.3 1999 33.9 14.2 10.5 56.7 22.1 19.6 3.5 24.5 20.1 13.1 23 40.4 281.6 56.7 2000 11.9 57.4 16.9 45.6 133.9 4.5 0 4 47.6 59.5 71.3 47.5 500.1 133.9 2001 42.3 28.2 90.9 0 33.7 4.1 0 10.9 45.8 43.6 83.1 41.3 423.9 90.9 2002 3.4 1.3 12.7 26.6 34 0.3 0 2 38.7 16.2 25.5 132.2 292.9 132.2 2003 148.3 25.3 5 49 8 2.5 0 2.1 33 81.8 34.8 53.4 443.2 148.3 2004 22.7 26.8 14.5 14.1 20.4 0.5 7.5 77.3 78.1 3.6 10.3 12 287.8 78.1 2005 205.1 88.2 7.7 105.4 16 13.6 10.2 40.9 21.1 10.5 136.3 185.8 840.8 205.1 2006 72.1 16.1 38.7 59 131.7 4 3.2 4.5 60.4 67.8 40.7 123.1 621.3 131.7 2007 26 57.7 25.3 21.6 10.5 10.5 11.6 3.8 48.5 23.4 35.3 84.7 358.9 84.7 2008 116 61.1 30.3 58.9 69.6 12.7 4.6 2.7 17.8 60.8 41.2 91.5 567.2 116 2009 6 54.3 178.6 101.2 24.1 18.2 0 7.5 34.2 0 29 56.5 509.6 178.6 2010 11.6 17.5 20.2 31.1 66.9 24.6 5.7 2.5 65.8 82.4 72.8 39.1 440.2 72.8 2011 97.1 23.9 74.9 90 20.8 2.5 1 13.9 78.5 36.9 53.8 60.1 553.4 97.1 2012 42 86 62.2 23.1 45.7 19.8 0 32.7 106.1 9.8 103 63.6 594 106.1 2013 37.7 116.4 60.9 116.2 100.7 25.9 0 10.5 6.1 63.3 91.9 30.3 659.9 116.4 2014 35.2 38.8 97 0.6 9.4 56.5 0.4 2.9 37.4 18.3 38 109.5 444 109.5 2015 67.1 102.2 35.5 02.0 17.8 15.8 0.00 0.8 38.8 49.5 34.5 0.00 364 102.2 2016 33.1 51.4 112.1 33.3 68.7 3.4 0.3 0.00 23.0 9.7 28.0 49.9 412.9 112.1 2017 180.2 21.3 24.4 41.2 1.4 28.1 2.6 18.0 23.7 13.4 83.3 74.5 512.1 180.2 2018 22.9 32.6 99.4 131.9 59.6 40.0 00.0 22.0 51.0 74.3 84.1 65.0 682.5 131.9

II.4.2 Choix de la loi d’ajustement

Comme il existe plusieurs méthodes d’ajustement des séries pluviométrique, l'efficacité d’une méthode d'estimation dépend de la loi de probabilité, de la taille de l'échantillon et de certaines caractéristiques de l'échantillon. Le choix d'une méthode est donc un exercice difficile à

(41)

19

effectuer. Dans cette étude on a utilisé deux lois les plus couramment utilisées pour l’ajustement des précipitations :

1) La loi de GUMBEL ;

2) La loi de GALTON (Log-Normal2).

II.4.2.1 Vérification de l'homogénéité de la série

La vérification de l’homogénéité de la série est indispensable avant de passer à l’ajustement. Un échantillon est dit homogène si les données dans les sous échantillons sont égales pour une période de retour donnée. D’après le test d’homogénéité de Wilcoxon intégré au logiciel HYFRAN, la série des pluies max journalières est homogène.

II.4.2.2 Ajustement de la série pluviométrique à la loi de GUMBEL

L’ajustement des pluies maximales journalières à la loi de Gumbel a été fait à l’aide du logiciel HYFRAN (Figure II.1). L’ajustement a été vérifié par la comparaison des valeurs estimées (courbe théorique) aux valeurs observées (pluies max journalières) et par l’emploi du test Khi2.

Les données expérimentales sont très proches de ceux théoriques et la courbe expérimentale coïncide avec la celle théorique, d’une part. D’autre part, l’application du test d’ajustement Khi2 intégré au logiciel HYFRAN a donné des résultats satisfaisants (Kh2c=6.4 <

Khi25, 95%=11.07). Par conséquent, les pluies max journalières s’ajustent bien à la loi de Gumbel.

La droite de Gumbel, permettant de calculer les quantiles XT pour différente périodes de

retour est donnée par l’expression : X_T = u − αLn [−Ln (1 −1

T)] = 91.4924 − 33.2521Ln [−Ln (1 − 1 T)]

Le tableau (II.4) résume les quantiles XT, les écart-types et les intervalles de confiance pour

(42)

Figure (II.1) : Ajustement des pluies max journalières à la loi de Gumbel

Tableau (II.4): Ajustement des pluies max journalières à la loi de Gumbel (quantiles XT,

écart-types et intervalles de confiance pour différentes périodes de retour

T q XT Ecart-type Intervalle de confiance (95%)

10000.0 0.9999 398 40.5 318 2000.0 0.9995 344 33.9 278_411 1000.0 0.9990 321 31.0 260_382 200.0 0.9950 268 24.4 220_315 100.0 0.9900 245 21.6 202_287 50.0 0.9800 221 18.7 185_258 20.0 0.9500 190 15.0 161_220 10.0 0.9000 166 12.3 142_190 5.0 0.8000 141 9.52 123_160 3.0 0.6667 122 7.57 107_136 2.0 0.5000 104 6.15 91.6_116 1.4286 0.3000 85.3 5.33 74.9_98.8 1.2500 0.2000 75.7 5.27 65.3_86.0

(43)

Chapitre II Etude hydrologique 21 1.1111 0.1000 63.8 5.57 52.8_74.7 1.0526 0.0500 55.0 6.02 43.2_66.8 1.0204 0.0200 46.1 6.63 33.1_59.1 1.0101 0.0100 40.7 7.07 26.8_54.6 1.0050 0.0050 36.0 7.48 21.4_50.7 1.0010 0.0010 27.2 8.30 10.9_43.5 1.0005 0.0005 24.0 8.62 7.15_40.9 1.0001 0.0001 17.7 9.26 -0.507_35.8

T : Période de retour, Xt : Précipitation maximale journalière, q=F(x) : Probabilité au non

dépassement

II.4.2.3 Ajustement de la série pluviométrique à la loi de GALTON (log-normal)

L’ajustement des pluies maximales journalières à la loi de Galton a été fait, aussi, à l’aide du logiciel HYFRAN (Figure II.2). L’ajustement a été vérifié par la comparaison des valeurs estimées (courbe théorique) aux valeurs observées (pluies max journalières) et par l’emploi du test Khi2.

Les données expérimentales sont très proches de ceux théoriques et la courbe expérimentale coïncide avec la celle théorique, d’une part. D’autre part, l’application du test d’ajustement Khi2 intégré au logiciel HYFRAN a donné des résultats satisfaisants (Kh2c=6.4 < Khi25, 95%=11.07).

Par conséquent, les pluies max journalières s’ajustent bien à la loi de Galton.

La droite de Galton, permettant de calculer les quantiles XT pour différente périodes de retour est

donnée par l’expression : X_T = Exp (X̅ + σU₁₋1 T) = Exp (4.64 + 0.374U1− 1 T) Avec U1− 1 T = 1.28 pour T = 10

Le tableau (II.5) résume les quantiles XT, les écart-types et les intervalles de confiance pour

(44)

Figure (II.2): Ajustement des pluies max journalières à la loi de Galton

Tableau (II.5): Ajustement des pluies max journalières à la loi de Galton (quantiles XT,

écart-types et intervalles de confiance pour différentes périodes de retour

T q XT Ecart-type Intervalle de confiance (95%)

10000.0 0.9999 416 70.1 279_554 2000.0 0.9995 355 53.7 249_460 1000.0 0.9990 329 47.3 236_422 200.0 0.9950 271 33.7 205_337 100.0 0.9900 247 28.4 192_303 50.0 0.9800 223 23.5 177_269 20.0 0.9500 192 17.5 157_226 10.0 0.9000 167 13.4 141_194 5.0 0.8000 142 9.80 123_161 3.0 0.6667 122 7.53 107_136 2.0 0.5000 104 6.12 91.5_116 1.4286 0.3000 85.1 5.38 74.5_95.6

(45)

Chapitre II Etude hydrologique 23 1.2500 0.2000 75.5 5.22 65.3_85.8 1.1111 0.1000 64.1 5.15 54.0_74.2 1.0526 0.0500 55.9 5.11 45.9_65.9 1.0204 0.0200 48.0 5.05 38.1_57.9 1.0101 0.0100 43.3 4.98 33.6_53.1 1.0050 0.0050 39.5 4.90 29.9_49.1 1.0010 0.0010 32.6 4.68 23.4_41.7 1.0005 0.0005 30.2 4.58 21.2_39.2 1.0001 0.0001 25.7 4.33 17.2_34.2

Les résultats obtenus montrent que les pluies max journalières s’ajustent bien à la loi de Gumbel et à la loi de Galton (Log-Normale). Les pluies max journalières de période de retour T=10 ans obtenues par les droites théoriques de Gumbel et de Galton sont 166 et 167mm respectivement soit une différence 1mm et un taux d’erreur de 0.6%. Pour une période de retour T=100ans, les pluies max journalières sont de l’ordre de 245 et 247mm respectivement, soit une différence de 2mm et un taux d’erreur de 0.8%.

Dans notre étude, la pluie max journalière de période de retour T=10 obtenue par la droite de Galton (167mm) a été employée pour le calcul de l’intensité pluviale de courte durée.

II.4.3.4 Calcul de l’intensité pluviale fréquentielle de courte durée (15mn) et de période de retour 10 ans

D’après la Méthode de Body, l’intensité de pluie de durée t et de période de retour T (c.à.d probabilité p%) est donnée par la relation suivante(II.5) [2]. Pour les réseaux d’assainissement le temps de concentration est 15 minutes, généralement.

𝐼𝑡𝑐,𝑃% =

𝑃𝑚𝑎𝑥𝑗𝑃%(₂₄𝑡𝑐) 𝑏

𝑇𝑐 . 166.67 (II.5)

Avec : P_maxj,p% : pluies max journalières fréquentielles, pour une période de retour T (mm); La fréquence au non dépassement : F =1-1/T= 90% pour la période de retour T=10 ans.

tc : Temps de concentration en heures (tc=0.25h);