CONTRIBUTION AU DIMENSIONNEMENT D UN RESEAU D ADDUCTION D EAU POTABLE SIMPLIFIEE « ETUDE D UN CAS PRATIQUE DANS LA COMMUNE DE DJIDJA »

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REPUBLIQUE DU BENIN

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (MESRS)

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI (UAC)

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC)

CENTRE AUTONOME DE PERFECTIONNEMENT DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

RAPPORT DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE

PROFESSIONNELLE

Spécialité : Génie civil Rédigé et soutenu par :

VIEYRA Lionel Sous la supervision du :

Dr. Ing. Taofic BACHAROU

Soutenu le, 12 Juillet 2014

CONTRIBUTION AU DIMENSIONNEMENT D’UN RESEAU D’ADDUCTION D’EAU POTABLE

SIMPLIFIEE « ETUDE D’UN CAS PRATIQUE

DANS LA COMMUNE DE DJIDJA »

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Contribution au Dimensionnement d’un réseau d’adduction d’eau potable simplifiée, « Etudes d’un cas pratique dans la commune de DJIDJA »

Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page iii

REMERCIEMENTS

Qu’il me soit permis de témoigner ma profonde gratitude à Dieu le père tout puissant qui a toujours manifesté son amour envers moi et qui m’accordé une robuste santé pour la réalisation de ce rapport de stage.

Le travail qui n’aurait connu un aboutissement sans l’aide de quelques personnes ressources. Je pence particulièrement à :

§ Mon maitre de mémoire Dr. BACHAROU Taoffic qui malgré ses multiples occupations a accepté de superviser ce rapport.

§ Dr. Ing. KOUANDE Valéry enseignant à l’EPAC pour toutes ses directives et conseils dans la réalisation de ce rapport.

§ Mon maitre de stage L’ingénieur TEDJI Sylvère Directeur du bureau d’étude GEO-Consult pour ses conseils.

§ DOVI Albert Directeur de l’entreprise SAD-NEGOCES pour tous ses soutiens et conseils.

§ Tous les enseignants du CAP (Centre autonome de perfectionnement) de L’EPAC pour nous avoir encadré durant ces deux années et offert une formation de qualité.

§ Ma feue mère HOUNSINOU Héloïse pour tous les sacrifices consentis pour donner un sens à ma vie et m’orienter vers le succès.

§ Mon épouse SOSSOUKPE Viviane pour tout le soutien inconditionnel.

§ La famille HOUNSINOU pour tout leur soutient et conseils dans la réalisation de ce rapport.

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Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page iv

§ Madame Marie Thérèse AZON pour tous ses conseils et soutiens moraux.

§ Tous ceux qui de près ou de loin qui ont participé à la rédaction de ce rapport de stage.

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RESUME

« L’eau, tu es la plus grande richesse qui soit au monde... » Ainsi s’exprime Antoine de Saint-Exupéry, orfèvre en la matière dans «Terre des Hommes ». Et il ajoute « mais tu es aussi la plus délicate. »

La croissance démographique chaque année induit à des besoins en eau ce qui oblige les gouvernants à adopter une politique en matière de construction d’infrastructures de bases pour répondre aux attentes et assurer le bien-être social des populations des villes et campagnes selon les objectifs du millénaire pour le développement.

Si l’eau est la plus grande richesse au monde et la plus délicate, alors aucun individu ne doit rester indifférent à comment faire pour la mettre à disposition des populations les plus démunies. C’est pour cette raison ; pour apporter notre modeste contribution aux efforts que ne cessent de déployer les gouvernants et les spécialistes du secteur et pour l’amélioration des conditions de vie des populations n’ayant pas accès à l’eau potable ,que nous avions choisi pour notre stage de fin de cycle, un thème ayant trait à l’alimentation en eau potable en milieu rural , un cas pratique d’un milieu à forte potentialité agricole qu’est la commune de DJIDJA située dans le département du ZOU.

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ABSTRACT

“Water, you’re the most richness in the world” said Antoine de Saint Exupéry who is goldsmith in the book titled “Terre des Hommes” and added “but you’re the most intricate one”.

Demographic growth infers each year to water necessity which constrains the governments to adopt a policy about the basis infrastructure building in order to answer to the population’s expectation and National Health Service of cities and countries in the same contest of millennium for development.

If water is the most richness in the world, and the most intricate one , so nobody could be indifferent to the way to provide that precious drink for the necessity of the poor populations. That is why, in order to contribute to my honest assistance for the governors and experts in this sector and to improve the living conditions of the needy populations as far as drinking water is concerned after my training cycle completion I decided to choose the theme entitled the drinking water supply in rural environment, for example a practicable case of the area of DJIDJA which is highly agricultural in ZOU department.

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TABLE DES MATIERES

Remerciements ... i

Résumé ... iii

Abstract ... iv

Table des matières ... v

Liste des sigles et abréviations ... vii

Liste des tableaux ... viii

INTRODUCTION … ... 1

1- Contexte ... 2

2- Problématique... 3

3- Revue bibliographique ... 3

4- Méthodologie ... 4

1^èrePartie Présentation de la structure d’accueil et du milieu d’étude ... 5

1.1.1 - Historique et Situation ... 6

1.1.2 – Organigramme ... 7

1.1.3 -Matériels du bureau d’étude « GEO –Consult ... 8

1.2- Présentation du milieu d’étude ... 9

1.2.2- Milieu Humain ... 11

1.2.3 – Ethnie et Religion ... 11

1.2.4- Relief, Climat, Végétation ... 11

1.2.5 – Commerce, Tourisme et Hôtellerie ... 12

1.2.6- Cadre du projet ... 13

2^ème Partie : Déroulement du stage ... 14

2.1.1 –Définitions ... 15

2.1.2 –Le système classique ... 20

3^ème Partie : Méthodologie de dimensionnement d’une AEPS ... 22

3.1 - Etudes topographiques du milieu ... 23

3.2- Horizon du projet et hypothèse de base ... 24

3.3 –Exemple de tableau de l’évolution démographique ... 25

3.4- Exemple de tableau des besoins spécifiques... 26

3.5- Calcul de la conduite distribution ... 27

3.6- Dimensionnement du réseau de distribution et perte de charge ... 28

3.7- Hypothèse de calcul ... 29

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Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page viii

3.8- Système de pompage, équipements électromécaniques ... 30

3.9 – Schéma récapitulatif de la démarche ... 31

4^ème Partie : Etude d’un cas pratique dans la commune de DJIDJA ... 32

4.1-Plan de travail ... 33

4.2-Résultats de l’étude technique ... 34

4.2.2-Résultats de l’évolution démographique du village suivant l’horizon ... 35

4.2.3-Résultats des consommations spécifiques et besoins ... 36

4.2.4-Résultats du diamètre des conduites de distribution et perte de charge ... 37

4.2.5-Pression au nœud ... 38

4.2.6-Hauteur sous cuve et diamètre de la conduite de refoulement ... 39

4.2.7-Calcul de la capacité du château d’eau ... 40

4.2.8-Calcul puis choix de l’électropompe et du groupe électrogène ... 41

5^ème Partie : Cadre du devis quantitatif et estimatif référentiel... 42

5.1-Résultat du tableau du devis quantitatif et estimatif ... 43

CONCLUSION ET SUGGESTIONS ... 45

Références bibliographiques ... 47 Annexes

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LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS

EAA : Agence inter gouvernementale pour l’eau et l’assainissement en l’Afrique

MRA : Mini réseau d’adduction d’eau potable AEV : Adduction d’eau villageoise

AEPS : Adduction d’eau potable simplifiée

FPM : Forage muni de pompe à motricité humaine BF : Bonne fontaine

BP : Branchement privé PDC : Pertes de charge DAO : Dossier d’appel

RGPH : Recensement général de la population et de l’habitat INSAE : Institut national de statistique appliquée et de

l’économie

OMS : Organisation mondiale de la santé CE : Château d’eau

SBEE : Société béninoise d’énergie électrique EPAC : Ecole polytechnique d’Abomey-Calavi HMT : Hauteur manométrique

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Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page x

LISTE DES TABLEAUX

Exemplaire de Tableau n° I : de Estimation de la population suivant les différents horizons

Exemplaire de Tableau n° II : de l’estimation des besoins en eau de la population

Exemplaire de Tableau n° III : Dimensionnement du réseau de distribution et détermination des pertes de charge.

Tableau n° IV : Résultats de l’estimation de la population de wokou suivants les horizons du projet.

Tableau n° V : Détermination des consommations spécifiques de wokou

Tableau n° VI : Détermination des diamètres des conduites de distribution et des pertes de charge du projet.

Tableau n° VII : Pression aux nœuds

Tableau n° VIII : Détermination de la conduite de refoulement

Tableau n° IX : Calcul de la capacité du château d’eau

Tableau n° X : Calcul pour choix de l’électropompe et du groupe électrogène.

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Contribution au Dimensionnement d’un réseau d’adduction d’eau potable simplifiée,

« Etudes d’un cas pratique dans la commune de DJIDJA »

Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page 1

INTRODUCTION

« Nous ne pouvons venir à bout de la tuberculose, du paludisme et des autres maladies infectieuses qui affligent les pays en voie de développement que lorsque nous aurons remporté la bataille de l’eau potable de l’assainissement et des soins de santé primaires. » a déclaré KOFFI ANNAN ex- secrétaire des nations unies.

Cette assertion exprime combien l’eau est important pour le développement d’un pays.

Les besoins pressants en eau dus à une croissance démographique de la population mondiale pousseront les dirigeants à s’investir dans la construction des infrastructures de base.

La commune de DJIDJA située dans le département du ZOU se trouve confronté aux problèmes de pression démographique qui croit chaque année.

Ces dix dernières années plusieurs lotissement ont été réalisés ce qui a donné naissance à de nouveaux quartiers, de nouveaux acquéreurs, de nouveaux habitants qui doivent disposer de l’eau potable qui est un élément indispensable et vitale pour l’Homme.

Pour atteindre ces objectifs, une formation spécifique s’impose à toute personne désireuse de devenir acteur dans ce secteur.

C’est dans cette optique, et en vue de mettre sur le marché de l’emploi des cadres compétents que notre pays depuis quelques années forme des techniciens en génie civil ou génie rural.

Au terme des études pour l’obtention de la licence professionnelle, il est exigé de la part des étudiants un stage dans une structure habilitée.

Pour ce fait que le développement du thème : « Contribution au

Dimensionnement d’un réseau d’adduction d’eau potable simplifiée cas pratique dans la commune de DJIDA. »

En effet, l’objectif visé dans ce développement est la conception d’un réseau d’adduction d’eau potable simplifié qui pourra répondre à la demande en eau des consommateurs quelque soit

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leur position sur le réseau pendant au moins dix années à venir et minimiser les pertes de charges éventuelles dans le réseau.

Ainsi ce travail présentera :

ü Dans la première partie, la structure d’accueil et la zone d’étude du projet.

ü Dans la deuxième partie, le déroulement du stage

ü Dans la troisième partie la méthodologie de dimensionnement d’un AEPS.

ü Dans la quatrième partie, l’étude d’un cas pratique dans la commune de DJIDJA.

ü Dans la dernière partie le devis référentiel puis enfin la conclusion.

1-CONTEXTE

De nos jours ouvrir un robinet et s’attendre à ce que l’eau coule est tout à fait normal .Bien que l’approvisionnement en Eau potable des localités les plus reculées ne nécessite pas autant des volumes de distribution que dans les grandes , un réseau de distribution doit pouvoir garantir l’eau à tout ceux qui y sont branchés tout en assurant la continuité du service.

Après un lotissement on peut s’attendre à des nouveaux propriétaires terriens conduisant à de nouveaux abonnés au réseau de distribution. Ce qui va jouer à coût sur le réseau déjà mis en place. Ce dernier devra donc satisfaire à la demande en eau de la population déjà mis en place mais celle qui occupera au fil du temps la nouvelle zone. La rapide croissance démographique n’arrange guère les choses.

L’état Béninois conscient de ce fait au se bat au quotient avec les bailleurs de fond et partenaires techniques pour améliorer les conditions de vie des populations en matière d’adduction d’eau villageoise un maillon important pour le développement socioéconomique du pays.

2-PROBLEMATIQUE

Le problème principal est le dimensionnement d’un réseau d’adduction d’eau villageoise sur couverture d’environ 10 ha. Le nombre de point d’eau par habitants et le nombre d’habitant par

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hameau sont autant de facteurs déterminants pour construction de cette infrastructure de base dans la dite commune qui ne connait que par habitant plus de 400hbts par point d’eau ce qui est largement contraire à la stratégie nationale en matière d’adduction d’eau villageoise.

Les points d’eau existants dans le milieu d’étude où l’on veut réaliser ce projet connait aujourd’hui quelques insuffisances vu le taux de croissance démographique et changement de comportement de la population à consommer de l’eau potable pour des raisons d’hygiène et de santé.

La problématique de ce thème est avant tout le dimensionnement du réseau d’adduction d’eau potable simplifiée pour la population de Wokou un village situé dans la commune de DJIDJA.

Ainsi les points d’eau en place satisfont les besoins actuels de la population ?

Le réseau de distribution d’eau potable actuel est –il toujours performant ?

D’ici dix ans que sera la demande en eau ?

Qu’elles sont les mesures à prendre pour atténuer les souffrances des populations?

Voilà autant de questions auxquelles nous devrons apporter des solutions dans cette étude que nous avons mené dans une des localités de notre pays, le Bénin.

3-REVUE BIBLIOGRAPHIQUE:

La revue bibliographique a permis d’une part de faire la collecte générale des informations ; et de nous fournir des données sur la présentation de la structure d’accueil, la présentation du milieu d’étude qui est la commune de DJIDJA dans le département du ZOU et d’autre part de parcourir les études déjà réalisées dans le cadre du système d’alimentation en eau potable simplifié, et les différentes solutions proposées et recommandations techniques.

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4-LA METHODOLOGIE :

Une démarche méthodologique a été adoptée pour mener cette étude et l’organigramme ci – dessous l’illustre.

TRAVAUX PREPARATOIRES

Elaboration des outils collecte des données sur le terrain

FIN

Contact avec le maitre de mémoire Recherche documentaire sur

la thématique

TRAVAUX DE TERRAIN

La reconnaissance des limites de la zone

d’étude

Contact et entretien avec les autorités municipales (Sce domaine)

Contact et entretient avec les habitants des zones déjà loties

Enquêtes ménages

REDACTION DU RAPPORT

Dépouillement des résultats d’enquêtes Analyse et

interprétation des résultas

Dimensionnement

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1^èrePartie : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL

1.1.1-Historique et situation géographique

Crée en 2003, le bureau d’étude GEO-Consult intervient dans le secteur de bâtiments de l’hydraulique et les travaux de piste .

Au cours des années il n’a cessé d’évoluer de sorte qu’on

retrouve ses réalisations dans presque tous les secteurs du génie civil.

Le bureau d’étude et d’ingénieurs conseils est composé de professionnels qualifiés aptes à répondre aux exigences

spécifiques de tous les projets.

Le siège est basé à Cotonou en face de l’immeuble BOKO et FILS (Voir le plan de situation en annexe).

Le bureau d’étude intervient dans les domaines suivants : -Hydraulique villageoise

-Bâtiments -travaux publics -Pistes rurales

Pour atteindre les objectifs sus cités le directeur s’est entouré d’un personnel dynamique et compétent dont l’organigramme se présente comme suit :

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1.1.2- ORGANNIGRAMME

-

Fiche d’identification de l’entreprise

Dénomination : Bureau d’études Géo -consult

Adresse : 05 BP 273 COTONOU

Téléphone : 97984665

Date d’enregistrement : 2003

Lieu : Cotonou

Registre de commerce : RCCM RB/COT/D7B 167 (Ancien numéro 203B1120)

Directeur Général : TEDJI Sylvère Raoul

CHEF DE MISSION TECHNIQUES

SUPERIEURS

AGENTS DE LIAISON

DIRECTEUR GENERAL

SECRETAIRE DIRECTEUR COMPTABLE

TECHNIQUE

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1.1.3-MATERIELS DU BUREAU D’ETUDE « GEO- CONSULT »

Les prestations du bureau d’étude et d’ingénieurs conseils GEO CONSULT nécessitent le déploiement de matériel pour l’accomplissement de sa mission sur le terrain.

La liste de ce matériel se présente comme suit :

Ø 02 Véhicules de type PICK UP climatisés pour la mission sur le terrain

Ø 03 Ordinateurs de bureau

Ø 02 Imprimantes de type LASER

Ø 02 Ordinateurs portables dotés de logiciels de dessin et calcul tels ROBOT ET AUTOCARD

Ø 02 Photocopieuses

Ø 02 motos de type CC125 pour le déplacement des techniciens

Ø Le matériel topographique (le théodolite, le niveau) Ø Les meubles pour le rangement

Ø Les fournitures de bureau

Ø Le petit matériel (Décamètre, le mètre, La boussole).

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Rédigé et soutenu par VIEYRA Lionel Boris Page 9 ContributionauDimensionnement d’un réseau d’adduction d’eaupotablesimplifiée, «Etudesd’uncaspratiquedanslacommunedeDJIDJAǽ

1.2-PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE

1.2.1-Carte géographique du milieu d’étude

Commune de DJIDJA

Source : Nos travaux

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Contribution•au•Dimensionnement•d’un•réseau•d’adduction•d’eau•potable•simplifiée,•

«•Etudes•d’un•cas•pratique•dans•la•commune•de•DJIDJA•»••

Rédigé•et•soutenu•par•VIEYRA•Lionel•Boris• • •Page•10•

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La commune de DJDJA est située dans partie sud de la République du Bénin et plus précisément dans le département du Zou. Elle est entourée par trois communes à savoir ABOMEY, KLOUEKANMEY et DASSA-ZOUME. La commune de DJIDJA est à 19 km au Nord- Ouest d’Abomey celle de Klouékanmey située à 42 km, celle Dassa-Zoumè à 50 km qui sont des distances « à vol d’oiseau ».La commune de DJIDJA est située à 183 mètres d’altitude et à pour coordonnées géographiques sexagésimales latitude : 7° 20’ 46’’ Nord longitude : 1° 56’ 8’’Est et pour coordonnées géographiques décimales latitude : 7.34616, longitude : 1.93558. Elle s’étend sur une superficie de 2184 km² et représente 1.95% de la superficie nationale du Bénin. La commune de DJIDJA n’est jumelée à aucune ville ou commune.

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•

1.2.2-Milieu humain :

La commune de DJIDJA compte d’après le recensement général de la population 84 590(quatre vingt quatre mille cinq cent quatre-vingt-dix mille Hbts) habitants et une densité de 38.7 habitants au km². La commune de DJIDJA subit l’influence de la proximité des communes environnantes surtout celle d’Abomey ville Historique située à 19 Km. Cette population est inégalement répartie dans les différents arrondissements et villages de la commune.

1.2.3- Ethnie et religion

L’ethnie dominante dans la commune de DJIDJA est l’ethnie FON, mais les migrations récentes ont permis l’installation d’autres ethnies comme les Peulh, les yoruba, les adja, les nago, les haoussa.

Les religions les plus pratiquées sont le christianisme, l’islam et les religions endogènes traditionnelles.

1.2.4- Relief, Climat, Végétation :

La commune de DJIDJA a un relief peu accidenté. Les principaux traits caractéristiques sont : une bande sablonneuse et un plateau de terre de barre et des dépressions.

Le climat est de type sub- équatorial marqué par deux saisons pluvieuses et deux saisons sèches.

La plus grande partie du territoire de la commune de DJIDJA est occupée par des sols ferrugineux très propices à l’agriculture ce qui confère le titre de « Grenier national » à la commune de DJIDJA. Les sols hydro-morphes très inondables de n’occupent qu’une partie du territoire, les terres cultivables sont estimées à plus 764 km².

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•

Le couvert végétal de la commune de DJIDJA varie selon les faciès traversées .Ainsi on y rencontre une savane arborée sur le plateau, des cultures maraîchères le long des marais et un groupement herbeux le long des berges.

L’existence des terres cultivables, des bas-fonds, des pâturages, des organisations paysannes d’éleveurs et des structures d’encadrement et de financement de la politique agricole enfin l’appui des partenaires techniques est à la base d’une diversité de spéculation (maïs, maniocs ananas, arachides, riz, sorgho, ignames, etc..). Un cheptel diversifié de (bovins, caprins, porcin, ovin volailles, lapins et aulacaudes etc.)

La réduction des terres cultivables, le sous équipement des producteurs, la divagation des animaux et l’accès au crédit constituent des contraintes majeures pour les producteurs. En dépit de la disponibilité de fourrage de résidus de récolte et des points d’eau, l’élevage est considéré comme un activité secondaire dans la commune de DJIDJA et bénéficie d’un faible encadrement technique. Par ailleurs la forte prévalence des maladies animales (peste porcine, grippe aviaire, peste bovine etc..) constitue des menaces pur le secteur de l’élevage. La pêche est peu développée dans la commune de DJIDJA.

1.2.5 Commerce, tourisme, hôtellerie :

Le potentiel commercial de la commune de DJIDJA est lié à l’abondance des produits agricoles (cultures vivrières, bétails, volailles, cotons, igname).Par ailleurs la commune dispose de 5 marchés, 18 hangars et 23 boutiques et d’autres magasins.

L’industrie est à l’étape embryonnaire. La proximité de commune d’Abomey ; celle de BOHICON et quelques unités de

La commune de DJDJA dispose de très peu sites touristiques de grandes influences contraires à celle d’Abomey qui dispose d’un patrimoine mondial que sont les palais royaux d’Abomey.

Cependant les couvents les forêts sacrées et la place de la liberté sont des sites à valoriser à des fins touristiques. Le développement du secteur Hôtelier est très limité à cause de

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•

proximité des ville comme Abomey, Bohicon qui regorgent beaucoup plus des complexes hôtelier.

Dans le domaine de l’artisanat, la transformation est en grande partie assurée par les femmes soit individuellement soit en groupements appuyé par les associations de développement.

La disponibilité des matières premières agricoles et l’accès difficile au crédit compromettent le développement du secteur.

1.2.6- Cadre du projet

Le projet qui nous a été soumis pour études concerne les localités du BENIN les plus démunies dans le volet alimentation en eau potable.

Wokou est un village de l’arrondissement de DAN situé dans la commune de DJIDJA.

Dans le cadre d’un partenariat avec la ville de Tintigny en Belgique, la Commune de Djidja a initié un programme d’approvisionnement en eau potable pour atténuer les souffrances des populations de Wokou sur les 20 ans à partir de 2013.

La population s’approvisionnent au niveau des retenus d’eau naturels, des eaux de surface qui sont de sources de maladies.

De plus les quelques points d’eau identifiés lors des études socio-économique dans village sont mal entretenus et ne couvre pas la totalité des habitants.

Selon la stratégie nationale d’approvisionnement en eau potable en milieu rural (2005-2015) il faut en moyenne 300hbts à 350 hts par points d’eau ce qui n’est pas le cas dans ladite commune.

C’est pour cette raison que la commune de DJDJA dans son programme d’approvisionnement en eau potable a obtenu auprès de la coopération technique belge un financement pour atténuer les souffrances de ses populations. D’ou l’intérêt particulier que présente ce projet dans la localité et qui a fait l’objet de notre stage pour l’obtention du diplôme de licence professionnelle en Génie Civil.

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2^ème Partie : DEROULEMENT DU STAGE

Notre stage au sein du bureau d’étude GEO-CONSULT a été consacré uniquement au dimensionnement de réseaux d’adduction d’eau potable simplifiée (AEPS) un cas pratique de dimensionnement d’une AEV dans la commune dans la commune DJIDJA.

Néanmoins rappelons que au cours des ces trois mois de stage nous avons eu le privilège de participer à un séminaire de formation organisé par E.A.A (Agence intergouvernemental pour l’eau et l’assainissement en Afrique) dont le thème s’intitule : «Alimentation en eau potable de petites collectivités et gestion intégrée des déchets solides et liquides dans la commune de LOKOSSA » financé par la CEBEDEAU et l’ONG BETHESDA sous le parrainage du ministère de la santé financé par la l’ONG REGION WALLONNE basé en Belgique.

Ce qui nous a permis de nous familiariser avec quelques les termes techniques, dans le secteur des adductions d’eau en milieu en rural.

2.1.1- Définitions

L’hydraulique traite du transfert d’énergie et des signaux au moyen d’un fluide, tant des fluides à base d’huiles minérales que des fluides difficilement inflammables. Dans certains cas on n’a recours à l’eau

L’hydraulique se compose de deux domaines : L’hydrostatique et l’hydrodynamique

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•

En hydrostatique, l’énergie est transférée par la pression statique. Pour simplifier on utilise souvent le terme « hydraulique » au lieu du terme « hydrostatique »

Les machines hydrostatiques fonctionnent le plus souvent à haute pression et avec des débits relativement bas. Par contre sur les transmissions hydrodynamiques c’est l’énergie cinétique du débit de fluide qui est utilisée, les débits sont élevées et pression s faibles.

Quelques notions de base

On distingue l’écoulement à surface libre et l’écoulement en charge d’une conduite gravitaire.

- Ecoulement à surface libre

L’écoulement à surface libre sur un tronçon D’adduction est un cas fréquent, la conduite fonctionne comme un canal ouvert, l’eau n’atteint pas la partie supérieure des canaux .le débit est fonction de la pente au point donné de la hauteur d’eau dans le canal et des frictions sur les parois.

- Ecoulement en charge

L’écoulement en charge correspond au fonctionnement d’une adduction dont les tuyaux sont pleins et où les tronçons en amont et en aval interviennent sur l’écoulement. Le débit est alors fonction de la pente générale et des frictions sur les parois de la tuyauterie. Le débit est en général plus grand dans une adduction en charge c'est-à-dire dont la tuyauterie est pleine et où l’eau qui s’y coule est poussée par la pression exercée par l’eau en amont.

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•

ü Profil d’une adduction

Le profil d’une adduction est une donnée indispensable pour visualiser le fonctionnement de l’adduction. Il peut être établi à partir d’un relevé de terrain.

ü Ligne Piézométrique

La ligne piézométrique permet de visualiser la pression exercée par l’eau en chaque point du tracé. Elle correspond au niveau qu’atteindrait l’eau dans un tube piézométrique connecté sur l’adduction

ü Les pertes de charge

Les pertes de charge correspondent aux pertes d’énergie de l’eau sur son parcours.

On distingue :

Les pertes de charge linéaires qui correspondent aux frictions de l’eau contre les parois de la tuyauterie ; elles peuvent être calculées ou tirées des abaques. Elles sont exprimées en m/m ou en % et varient avec le débit qui transite dans l’adduction.

Les pertes de charge singulières correspondent à la présence d’un obstacle particulier, vanne, coude, ventouses.

Elles sont généralement données par le constructeur, et exprimées en m.

Les pertes de charge varient en fonction du carré de la vitesse de l’écoulement de l’eau. Les formules et les abaques qui permettent de connaitre la relation Débit/pertes de charges pour

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•

un type de tuyau, ne sont valables que pour les vitesses inférieures à 2 m/s.

Ecoulement en charge : formules

Formule de DARCY WEIBACH J = f* L/D* V²/2g

Avec :

L : longueur de la conduite en m Q : Débit en m³/s

D : Diamètre en m

f : Coefficient de frottement j : Perte de charge en m

L’équation de Bernoulli :

L’équation de Bernoulli est la base théorique de la description des phénomènes physiques d’écoulement des liquides. Dans une adduction, l’énergie d’une particule est une combinaison stricte d’énergie potentielle, d’énergie cinétique et d’énergie de pression. Dans la nature selon LAVOISIER « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

Sous forme d’équation ce théorème peut s’écrire de la façon suivante :

Energie potentielle+ Energie de pression+ Energie cinétique = Constante (1)

Ou sous une forme plus élaborée :

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•

h + P/• +V²/ 2g = cste (2) Avec :

h = élévation de la particule en m P = pression en Pascal ou N/m²

• = Masse volumique du liquide en (N/ m³) V = vitesse de la particule en (m/s)

g = Accélération de la pesanteur soit g = 9.81 m.s^-1

L’équation (2) peut s’écrit de la façon suivante pour deux points quelconque 1 et 2 d’une adduction

h1 + P1 / •1 +V12 / 2g= h2+ P2 / •2 +V22 / 2g (3).

Dans la réalité, les pertes d’énergie par frottement se

produisent tout lr long du parcours. Ces pertes d’énergie, ou de perte de charge permettent d’écrire l’équation (4) :

h1 + P1 / •1 +V12 / 2g= h2+ P2 / •2 +V22 / 2g+ Pch

Pch : représente les pertes de charges dues aux frictions des particules d’eau sur les parois de la tuyauterie et entre elles.

· Un MRA ou AEV ou AEPS est un système d’approvisionnement en eau potable simplifié. C’est un réseau de distribution de faible longueur qui alimente des bornes fontaines à faible pression. Son objectif est de rapprocher l’eau aux usagers, tout en limitant leur consommation par l’élimination des branchements privés.

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•

Il est constitué :

§ Une zone de production (forage ou puits), avec un système de pompage et de stockage de faible pression

§ Une source d’alimentation électrique pour le pompage (réseau électrique, plaques solaires, groupe électrogène)

§ Un réseau de distribution, souvent ramifié dont les points de livraison sont uniquement des bornes fontaines.

2.1.2- LE SYSTEME CLASSIQUE

Le système classique AEP, tel que nous le connaissons aujourd’hui comprend un certain nombre d’installations qui vont de la prise d’eau au robinet de l’usager.

On distingue les installations suivantes :

- une prise ou captage d’eau - une adduction - la station de traitement- les stations de pompage - les réservoirs de stockage - les réseaux de distribution avec des points de livraison divers : BF, BP, bouches d’incendies etc.- les systèmes de mesures des indicateurs et de commande des installations - le laboratoire de contrôle de la qualité de l’eau

§ Une véritable installation industrielle avec les contraintes afférentes.

§ Plus ou moins consommatrice d’énergie suivant la configuration topographique des lieux et des quantités d’eau à mettre en œuvre.

§ La gestion normale d’un système classique impose d’assurer les quatre grandes fonctions d’une entreprise

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industrielle à savoir, technique, financière, commerciale et des ressources humaines.

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3^èmePartie

: METHODOLOGIE DE

DIMESIONNEMENT D’UNE A.E.P.S

3.1- ETUDES TOPOGRAPHIQUES DU MILIEU

Les données ou les informations que donneront ces études topographiques seront relatives au relief et à la configuration du terrain. Ceci dans le but d’une implantation rigoureuse des ouvrages à réaliser. Cette étude tournera autour des différents points :

· Le levé des voies

· La mesure des distances

· Le nivellement

Ces levés fourniront des données nécessaires pour le dimensionnement de l’ouvrage à réaliser dans la zone d’étude.

3.1.1- Le levé des voies :

Le levé des voies consiste au repérage de leur axe par une succession d’alignement approximativement équidistants des installations et habitation riveraines. Le premier alignement est repéré par rapport à un alignement connu à l’aide d’un théodolite.

3.1.2 -Les mesures des distances

Elle se fera par la méthode de chainage. Pour mener à bien cette opération, les chaineurs doivent s’assurer de l’étalonnage de la chaine à utiliser pendant l’opération ; ils doivent veiller à l’alignement des fiches et doivent s’appliquer aussi pour maintenir la tension de chainage normale.

3.1.3- Le nivellement

Le nivellement est l’opération qui consiste à mesurer les différences du sol au dessus d’une même surface horizontale de référence, généralement choisie au niveau moyen de la mer.

Cette opération va s’effectuer moyen du niveau permettant de matérialiser un plan horizontal, par l’intermédiaire de l’axe optique de la lunette.

Une fois ces opérations faites, il en ressortira des choix sur l’emplacement des éventuels ouvrages à construire ceci dans le

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but de répondre efficacement aux attentes de la population bénéficiaire.

3.2-HORIZONS DU PROJET ET HYPOTHESE DE BASE Trois (3) horizons sont considérés

X-Finaliser les Etudes, préparer les DAO jusqu’à la sélection des entreprises

Y-Equipement électromécanique du forage, Z-Conduites et château

3.2.1-PROJECTION DÉMOGRAPHIQUE

Recensement Général de la Population et de l’Habitat (RGPH) effectué par l’INSAE, Le taux d’accroissement naturel déterminé pour le département

3.2.2-QUALITÉ DE L’EAU POTABLE

La qualité de l’eau à distribuer doit répondre aux exigences de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) ou aux normes définir et établir par les services compétents du pays

3.2.3-DEMANDE EN EAU SOLVABLE

Préciser les différents besoins (domestiques - services et administratifs - commerces et services tertiaires - industriels ou assimilés)

Définir les Consommations spécifiques de pointe suivant les Horizons,

Coefficient de pointe saisonnière, pointe journalière, de pointe horaire et Rendement des réseaux

3.2.4-SITUATION ACTUELLE DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU

Doit être abordée dans les études socioéconomiques

3.2.5- INVENTAIRE DES RESSOURCES EN EAU ET POINTS D’EAU EXISTANT

Cette partie des études doit être abordé dans les études socioéconomiques.

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3.3-EVOLUTION DEMOGRAHPIQUE

EXEMPLE DE TABLEAU N°I : ESTIMATION DE LA POPULATION

Elle peut être estimée par la loi exponentielle de type :

P

N

= P

0

(1+ a)

ⁿ

P

N =Population à l’année n (année d’échéance du projet)

P

0 = Population à l’année de référence

n

= Nombre d’année qui sépare l’année de

P

N à celle de

P

0

a =Taux d’accroissements annuel de la population

ESTIMATION DE LA POPULATION ANNEES

HAMEAUX

RGPH 201X 201Y 202Z

Taux D’accroissement

T%

LOCALITES 1

POPULATION TOTALE

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3.4-BESOINS SPECIFIQUES

EXEMPLE DE TABLEAU N° II : ESTIMATION DES BESOINS SPECIFIQUES

BESOINS SPECIFIQUES DEMANDE EN EAU SUIVANT LA NORME DE LA STRATEGIE NATIONAL EN ADDUCTION D’EAU VILLAGEOISE

BESOINS = (BESOINS SPECIFIQUE X POPULATION /RENDEMENT)

ANNNEES RENDEMENT DU RESEAU

201X 201Y 202Z

90% 17 20 25

BESOINS EN L/J

LOCALITE 1

LOCALITE2

LOCALITE 3

TOTAL

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3.5- CALCUL DU DIAMETRE DE LA CONDUITE DE DISTRIBUTION

§ La vitesse d’écoulement dans les conduites d’adduction se situe idéalement entre 0.8 et 1.2 m/s pour tenir compte du coût élevé de l’énergie et des risques de dépôt des matières en suspension. Ces vitesses relativement élevées n’admettent ni les dépôts de sédiments, ni le développement de la culture microbienne fixée sur les parois des conduites

§ En AEP, les débits usuels correspondent à une vitesse de 1 m/s et les débits limites (Vs) V = 1.5 m/s. Ainsi de la relation Q= V x S(Section) ou S = !D²/4 on a: Q = 1x!D²/4 ou Q = 1.5x !D²/4

Soit D= 1.12Q^^0.5 ou D= 0.92Q^^0.5

Il existe d’autres formules de calcul économique de diamètre dont la plus courante s’écrit :

D= 0.7185*Q^^0.3684

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3.6-DIMMENSIONNEMENT DU RESEAU DE DISTRIBUTION : DIAMETRE ET PERTE DE CHARGE

EXEMPLE DE TABLEAU N°III : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU DISTRIBUTION ET DETERMINATION DES PERTES DE CHARGE

Table de calcul hydraulique Définition des tronçons

Répartitions des populations par tronçon Calcul des débits du projet

Calcul des diamètres

Calcul des pertes de charge unitaire Calcul des vitesses dans les conduites.

Tronçon Populations desservies

Demande en eau jour de

pointe (L/j)

Service en route

de pointe (m³/ s)

Débit aval (m3/s)

Débit amont (m3/s)

Débit du projet (m3/s)

Diamètre théorique en (m)

Diamètre commercial

en (m)

Longueur tronçon

J en m/m

•H en m

V en (m/s)

Tronçon 1

Tronçon 2

Tronçon 3

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3.7- HYPOTHESE DE CALCUL

3.7.1-EXPLOITATIONS DES FORAGES

§ Débit d’équipement de pompage est de douze (12) heures/j au maxi à l’horizon Y

§ Vitesse colonne montante < 2 m/s et les PdC colonne montante < 2,5 m

3.7.2- RÉSERVOIRS

§ Volume utile = (25 à 30%) x demande journalière à l’horizon Z ;

§ La hauteur doit assurer au point le plus défavorisé une pression au sol mini de 6 mCE.

Standardisation des volumes en mètre cube (m3) : 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100.

Standardisation des hauteurs sous cuve en mètre (m): 6m, 9 m, 12 m, 15 m.

3.7.3- RÉSEAUX

§ Diamètres - PVC ou PEHD PN 10 ou 16 ! 63 ,!75 ,!90 ,!110 ,!125

3.7.4- CONDUITE DE REFOULEMENT

§ D = 1,5 • Q (Q = débit d’équipement du forage)

§ Coup de bélier : Surpression ou dépression maximale = aVo /g

3.7.5- EQUIPEMENTS ÉLECTROMÉCANIQUES

§ Electropompe Q = débit d’équipement, HMT :

§ Groupe Diésel : 2 à 3 x Puissance moteur pompe

§ Branchement SBEE = 4 fils Ampérage

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3.8- SYSTEME DE POMPAGE–EQUIPEMENT ELECTROMECANIQUE

Hypothèse de base pour le choix de l’équipement électromécanique :

3.8.1-DIAMETRE DE REFOULEMENT

Diamètre de la conduite de refoulement D= 1.5 • Q Débit d’exploitation

Demande en eau 202Y

Durée de pompage maximum = 12 heures

Débit instantané minimum pour 12 h de pompage par en m3/h

3.8.2-ELECTROPOMPE IMMERGEE Qexpl = Le débit d’exploitation

HMT = Hauteur manométrique

Côte TN Forage

Côte ND = Côte trop plein château d’eau

Hgéo= Hauteur géométrique de refoulement

HMT = Hgéo + •H

3.8.3- GROUPE ELECTROGENE

Puissance nominale du moteur de la pompe =2.2KWh

Puissance nominale du groupe électrogène =(3 x 2.2KWh) / 0.8= 8.25KVA

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3.9-SCHEMA RECAPITULATIF DE LA DEMARCHE

ENQUETES ETUDES SOCIO-ECONOMIQUE DEMOGRAPHIQUE

POPULATION DES COMMUNAUTES VILLAGES HAMEAUX -AGGLOMERATION

BESOIN GLOBAL JOURNALIER EN EAU L’HORIZON DU PROJET

CAPACITE DU CHATEAU D’EAU

PONCENTAGE 25 A 30% DES BESOINS/J

DEBIT DE POINTE PAR TROCON.

CONSOMMATION SPECIFIQUE ET LES COEFFICIENTS DE POINTE

ETUDES TOPOGRAPHIQUES ETABLISSEMENT DE LA VUE EN PLAN ET DU PROFIL EN LONG

POSITION DU CHATEAU D’EAU RESSOURCE EAU ET TRACE DU RESEAU DE DISTRIBUTION..

LONGUEUR DES TROCONS, COTES DES NŒUDS, POSITION DES OURAGES

Règles scientifiques en hydraulique (AEPS HYPOTHESE DE CALCUL- PERTE DE CHARGE- CHARGE PIEZO

DEMANDE POINTE JOUR, DEMANDE D’EXHAURE CARACTERISTIQUE DE LA RESSOURCE

POMPAGE ET EQUIPEMENTS

ELECTROMECANIQUES

Diamètre, pression au nœud et hauteur sous cuve du château d’eau

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4.1- PLAN DE TRAVAIL

1. Tracer le réseau d’eau potable du village (voir annexe) et l’étude topographique de la zone

2. Présenter l’évolution démographique du village suivant les horizons du projet.

3. Définir les consommations spécifiques, les coefficients de pointe et calculer les besoins selon les horizons

4. Dimensionner la distribution (Diamètres des conduites, pression aux nœuds, Hauteur CE)

5. Dimensionner le conduite de refoulement 6. Calculer la capacité du Château d’eau

7. Calculer puis choisir l’électropompe et le groupe électrogène (Voir catalogue constructeurs)

8. Dresser le Schéma hydraulique du réseau

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4.2- Résultats de l’étude technique

· Données de Base et critères de conception

Wokou est un village de l’Arrondissement de Dan dans la commune de Djidja. Le Recensement Général de la Population et de l’Habitat de février 2002 lui attribue une population de 3145 habitants. Il comprend les trois grands hameaux dont : Goki 907 hbts ,Tandji 856 hts et Alikpa 1382 hbts. Le taux d’accroissement naturel de 3% l’an dans le département du Zou.

Il est prévu dans le cadre de ce projet l’implantation et la réalisation d’un forage positif à gros débit (! 5m 3/h). Comme hypothèses sur le forage, on prévoit un rabattement de 10m pour un Niveau Dynamique 20m/TN. (Voir le point d’implantation du forage sur le plan en annexe)

Les études techniques sont confiées au bureau d’études et d’ingénieurs conseils GEO-Consult en charge du dimensionnement hydraulique du réseau.

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4.2.1-Tracer le réseau d’eau potable du village de Wokou (Voir la vue en plan du réseau en annexe).

4.2.2- RESULTATS

ü TABLEAU N° IV: Présentation de l’évolution démographique du village suivant les horizons du projet

ESTIMATION DE LA POPULATION DE WOKOU

HAMAUX ANNEES

RGPH 2002

2013 2023 2033

TAUX D'ACCROISSEMENT 3%

TANDJI 856 1184.90 1592.41 2140.07

GOKI 907 1255.50 1687.29 2267.57

ALIPKA 1382 1913.01 2570.93 3455.11

POPULATION DE WOKOU 3 145 4 353 5850.63 7862.75

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4.2.3- RESULTATS

TABLEAU N° V : Définir les consommations spécifiques, les coefficients de pointe et calculer les besoins selon les horizons

§ Les coefficients de pointe Coefficient de pointe

horaire 2

Coefficient de pointe

journalière 1.1

Coefficient de pointe

saisonnière 1.2

§ Les consommations spécifiques et besoins ANNEES Rendement du

réseau

2013 2023 2033

BESOINS SPECIFIQUES

l/j/hbt

90% 15 17 20

Évolution de la demande l/j

TANDJI 19748 30078.90 47557.08

GOKI 20925 31870.98 50390.51

ALIPKA 31884 48561.96 76780.25

WOKOU [TOTAL] 72557 110511.83 174727.84