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19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blog

19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 1/15 I/ introduction : Il est évident que l’eau potable apportées aux habitations, mis à part la quantité déversée pour l’arrosage, par exemple et qui est très faible, sera rejetée vers l’extérieur par besoin de lavage, de propreté et d’hygiène. II/ position du problème : D’une façon générale, dans tous les endroits où l’homme réside et notamment dans les agglomérations, les eaux de toutes natures ne doivent pas être laissées ruisseler naturellement, elles doivent être guidées, canalisées pour être dirigées vers des émissaires naturels ou artificiels et parfois être épurées et traitées avant leur rejet définitif. III/ aperçu général sur les principes de l’assainissement urbain : L’assainissement a pour but de collecter toutes les eaux polluées à savoir : ‐ les rejets des habitations à travers les appareils sanitaires ‐ les eaux usées industrielles ‐ les eaux météoriques Notons qu’un traitement particulier dans les stations d’épuration de certaines eaux usées, notamment celles provenant des industries est à considérer avant de les introduire définitivement dans la nature. III‐1/ les eaux résiduaires : On peut distinguer 4 catégories : ‐ les eaux ménagères, ‐ les eaux de ruissellement, ‐ les eaux vannes, ‐ les eaux résiduaires industrielles. III‐2/ différents systèmes d’assainissement : 1) Systèmes fondamentaux : a) Système unitaire : L’évacuation des eaux (EU et EP) est assurée par un réseau unique Avantage : ‐ économique (coût plus bas), ‐ facilite de branchement et de mise en œuvre. Inconvénients : ‐ pollution relative du milieu récepteur, ‐ perturbation du fonctionnement de la station d’épuration. b) Système séparatif : Il est composé de deux conduites distinctes, l’une collecte les eaux pluviales et l’autre les eaux usées. Avantage : ‐ la station d’épuration est simplement dimensionnée, VRD‐ Assainissement www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 2/15 [http://3.bp.blogspot.com/‐K3tflcP6rxY/U‐ tbiwOTU_I/AAAAAAAACMI/eroFdrstKLs/s1600/1.PNG] ‐ fonctionnement efficace de la station d’épuration. Inconvénients : ‐ mise en œuvre du système séparatif (coût élevé) ‐ problème de raccordement ‐ pollution des eaux des premières pluies subsistent dans le milieu d’habitation récepteur c) Système mixte : C’est un réseau constitue selon les zones d’habitation, en partie système unitaire et en partie système séparatif. 2) Système pseudo‐séparatif : Les eaux météoriques sont divisées en deux parties : ‐ l’une provenant uniquement des surfaces de voiries, et l’évacuation se fait directement dans la nature. ‐ L’autre provenant des toitures, cours et jardins qui déversent dans le réseau à l’aide des mêmes branchements que ceux des eaux usées.  Avantages et inconvénients : Ce système est comparable avec le système séparatif mais sans problème de raccordement, en contrepartie il perturbe le fonctionnement de la station d’épuration. 3) Choix du système d’assainissement : Le choix est basé sur les considérations suivantes : ‐ raccordement des immeubles (faisabilité, facilité), ‐ épuration (bon fonctionnement, coût bas), ‐ hygiène et protection des milieux récepteurs, ‐ condition de fonctionnement et d’entretien et le coût. IV/ dimensionnement de l’ouvrage d’évacuation : (système unitaire) IV‐1/ débit de pointe des eaux usées : IV‐1‐1/ débit moyen journalier : (l/s) n : nombre d’habitant. c : consommation journalier estimée à 150 l /j/hab. a : coefficient d’abattement estimé entre 20 et 30 % donc, a = 0,2 à 0,3. www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 3/15 [http://4.bp.blogspot.com/‐cTUM1CGx‐nw/U‐ tby9ZBoOI/AAAAAAAACMw/TrHNC5ECrWM/s1600/2.PNG] IV‐1‐2/ coefficient de pointe : P = a + b / qm a : paramètre qui exprime le seuil à ne pas dépasser qm  +∞, il est fixe tel que a = 1,5 b : paramètre qui tient compte de la croissance qm  0, il est fixé tel que b = 2,5 d’où : P = 1,5 + 2,5 /qm IV‐1‐3/ débit de pointe : IV‐2/ débit de pointe des eaux pluviales : IV‐2‐1/ introduction : L’estimation des débits à évacuer est basée sur les connaissances hydrologiques de la région considérée et les statistiques relevées sur sa pluviométrie pendant une période donnée. IV‐2‐2/ considérations générales : a) coefficient de ruissellement C : Le coefficient de ruissellement (Cr) est le rapport entre la hauteur d’eau ruisselée à la sortie d’une surface considérée (dite “pluie nette”) et la hauteur d’eau précipitée (dite “pluie brute”). surface imperméable 90% pavage à large joint 60% voie en macadam non goudronne 35% allée en gravier 20% surface boisée 5% terre 2% sable tassé et bois 10% prés et champs cultivés 2% zones résidentielles 30% à 50% bitume 40% à 90% verre 95% a) temps de concentration “ tc ” : C’est le Temps que met une particule d'eau provenant de la partie du bassin la plus éloignée "hydrologiquement" de l'exutoire pour parvenir à celui‐ci. www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 4/15 On peut estimer tc en mesurant la durée comprise entre la fin de la pluie nette et la fin du ruissellement direct (i.e. fin de l'écoulement de surface). tc = t1 + t2 t1 = 2 minutes pour les pentes de 10 % des voies et des toits ou branchements. t1 = 15 minutes pour une pente de 0,1 % t2 : délai d’écoulement en canalisation à une vitesse de 1 m/s sur parcours limité à 1500 m. On prend t1 = 5 min pour t2 = D/60 on aura : tc = 5 min + D/60 b) intensité de précipitation : Elle dépend du temps de concentration (tc) et de la fréquence (N) tel que N = 1/T T : la période de retour. L’expression de l’intensité I = (280 – 250 log N) T (mm/h) I = (805 – 694 log N) T (l/s/hab.) IV‐2‐3/ différentes méthodes de calcul : a) méthode rationnelle : Qp = C.I.S (l/s) S : surface du bassin (ha) I : intensité de précipitation (l/s/ha) C : coefficient de ruissellement b) méthode linéaire : Elle permet de suivre la progression des débits le long d’une voie, elle est basée sur l’expression du coefficient de ruissellement tel que : C = 0,56 (L/2S) .µ C : coefficient de ruissellement S : surface du bassin d’apport L : longueur (hectomètre) des rues qui sillonnent le bassin µ : facteur d’imperméabilité qui est donnée par : µ = 0,02 h/r.1/R h/r : nombre d’habitant par hectomètre R : longueur totale des rues de l’agglomération Le débit de pointe est donnée par : Qp = 550.I. 0,56 (L/2S) .µ.S www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 5/15 IV‐3/ calcul des diamètres des conduites : IV‐3‐1/ considérations générales : a) calcul du rayon hydraulique : On définit également le rayon hydraulique comme étant le rapport de la surface mouillée A (section droite du liquide) sur le périmètre mouillé P (périmètre de la conduite en contact avec le liquide). [http://4.bp.blogspot.com/‐rZxlTKHs6d0/U‐ tb0oL7XtI/AAAAAAAACM4/aO8tJxSqHo0/s1600/3.PNG] Le rayon hydraulique est le quart du diamètre hydraulique, alors que le rayon est la moitié du diamètre. Pour une section circulaire (typiquement : une conduite en charge), le rayon hydraulique Rh vaut la moitié du rayon géométrique r : [http://4.bp.blogspot.com/‐MsEGrrKM9Vo/U‐ tb01mHrEI/AAAAAAAACM8/MAsla5WKza0/s1600/4.PNG] Le tableau suivant donne les formules des éléments géométriques pour cinq différents types de section de canaux. Certains cours d'eau naturels ont une forme géométrique assez irrégulière, mais peuvent toutefois être approximés par des sections trapézoïdales ou paraboliques. [http://4.bp.blogspot.com/‐jAU8eijr5jg/U‐tb‐ yHGbyI/AAAAAAAACNU/YV73mNetpsM/s1600/5.PNG] www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 6/15 [http://3.bp.blogspot.com/‐txvvyhxlLCs/U‐ tb4RwGAVI/AAAAAAAACNI/pHm2v8zX9Zk/s1600/6.PNG] a) calcul de la vitesse d’écoulement : Compte tenu des caractéristiques hydrauliques des effluents urbains, de la nature et la disposition des conduites dans lesquelles s’effectuent l’écoulement, l’expression de la vitesse d’écoulement comme suit : Avec Rh : Rayon hydraulique (m). I : Pente de la conduite [m/m]. k : Coefficient de rugosité de Manning strickler (m1/3/s). Coefficient de Manning strickler [http://4.bp.blogspot.com/‐ktLTUUI1LLU/U‐ tb_XKvAOI/AAAAAAAACNY/OgSSVdXyjY8/s1600/7.PNG] IV‐3‐2/ méthode de calcul des diamètres : a) objectif : Il faut que les diamètres remplissent les conditions suivantes : ‐ Permettre l’évacuation du débit de pointe, ‐ Assurer une vitesse d’écoulement normale, b) principe de calcul : La section est donnée par la formule suivante : Q = V.S Q : débit traversant une section quelconque, S : section de la conduite, V : vitesse d’écoulement dans la conduite, www.4geniecivil.com 19/02/2017 VRD Assainissement | Le monde de GÉNIE CIVIL. http://forumbtp.blogspot.com/2014/11/vrdassainissement.html 7/15 [http://4.bp.blogspot.com/‐o_‐GdXnT1o8/U‐ tcC2bNpgI/AAAAAAAACNo/SFR1Rphh‐1M/s1600/9.PNG] c) calcul de diamètre : (selon MANNING STRICKLER) Si on considère que le débit transitant est à plein section (note Qps), le rayon hydraulique Rh devient : Rh = D/4 D’après la formule de la vitesse d’écoulement : [http://3.bp.blogspot.com/‐txvvyhxlLCs/U‐ tb4RwGAVI/AAAAAAAACNI/pHm2v8zX9Zk/s1600/6.PNG] et la formule : Q = V.S La formule ci‐après donne le diamètre théorique de la conduite : [http://4.bp.blogspot.com/‐_77BtNGezeE/U‐ tb‐0eu52I/AAAAAAAACNQ/9C0W0g1sW3k/s1600/8.PNG] Dth : Diamètre théorique de la conduite (m). Q : Débit total (eaux usées + eaux pluviales) (m3/s). K : Coefficient de rugosité de Manning Strickler. I : Pente moyenne de pose (m/m). N.B : Il faut chercher le diamètre commercial D dont : D ≥ Dth (dans un système unitaire le diamètre minimum est de 300mm).  Calculons la vitesse à plein section Vps: Puisque V = k.Rh2/3.I1/2 et l’écoulement est en plein section (Rh=D/4) donc uploads/Geographie/ vrd-assainissement-le-monde-de-genie-civil-pdf-watermark.pdf