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HYDRAULIQUE URBAINE Alimentation en eau potable et réseau d’assainissement GC2

HYDRAULIQUE URBAINE Alimentation en eau potable et réseau d’assainissement GC2 2013-2014 1 • Le cours d'alimentation en eau potable est actuellement une partie: - du module d'Hydraulique Urbaine, dont les prérequis sont les modules de Mécanique des Fluides, - d'Hydraulique Générale et d'Hydrologie. 2 3 Canevas du cours théorique 4 Partie 1: A.E.P 1. Généralité sur l’A.E.P 2. Besoin en eau et détermination des débits 3. Origine et captage des eaux 4. Etude des conduites d’adduction 5. Réservoirs et distribution des eaux de consommation Partie 2: Réseau d’assainissement urbain 1. Introduction à l’assainissement 2. Evaluation des débits des eaux usées 3. Détermination des débits d’eaux pluviales 4. Dimensionnement des réseaux d’assainissement 5. Eléments constitutifs des réseaux d’assainissement Plan du Module – Session Printemps 2014 Plan du Module – Session Printemps 2014 5 6 Organisation • 30 heures CM (TD ??) Objet de l’hydraulique : Objet de l’hydraulique : • L’hydraulique est la science et technique qui étudie l’eau sous l’aspect aussi bien statique que dynamique. • Elle essai de décrire, analyser et expliquer un certain nombre de phénomènes ou propriétés à travers des lois connues de sciences exactes (mécanique, chimie, thermodynamique…). 7 Qu’est-ce que l’Hydraulique à surface libre • Application de la mécanique des fluides aux écoulements en milieu naturel (ex. canaux, conduites) • Ecoulement à surface libre: en contact avec l’air (généralement au repos, à la pression atmosphérique) • Exemples: - naturels: torrents, rivières, fleuves, estuaires,…(chute, confluents) - construits: canaux de navigation, d’irrigation… réseau et conduites d’égouttage, déversoirs, structures hydrauliques - variations extrêmes de débits: entre sécheresse et crue - capacité érosive de l’écoulement Notions de base 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Chapitre 1 Hydraulique urbaine Alimentation en Eau Potable 19 • Vous êtes un ingénieur, on vous propose la question suivante. On attend de vous des réponses précises. →Quelles sont les étapes par lesquelles passe un projet d’AEP ? 20 21 Objectif • Dans ce cours on se propose de mettre le point sur les différents éléments (connaissances théoriques et pratiques) nécessaires pour la conception et le dimensionnement d’un réseau d’Alimentation en Eau Potable (AEP). On va y traiter les volets suivants: • L’évaluation des dotation ou besoins unitaires pour chaque type de consommateur • Origine et captage des eaux • Adduction des eaux • Système de distribution des eaux: critères de conception et de dimensionnement d’un réseau d’AEP, gestion de l’efficacité et de l’entretien. 22 Dans cette partie du module, nous présentons les méthodes de calcul des ouvrages nécessaires pour alimenter une agglomération en eau potable: • Consommation spécifique et estimation des besoins en eau potable, consommation de pointe, ressources en eau, • Captage des eaux de surface et des eaux souterraines, • Conception et calcul des réseaux d'adduction gravitaire et par refoulement, caractéristiques et choix des pompes, choix du diamètre économique, protection des conduites contre les coups de bélier, • Conception et calcul des réseaux ramifiés et maillés de distribution d'eau, réservoirs d'eau, château d'eau et ouvrages annexes. 23 La conception générale d’un réseau d’eau potable • Le schéma général d'une installation de distribution d'eau dépend du type de la source d'eau exploitée. • Cette source peut être: - une Rivière (une eau généralement douce, avec une salinité inférieure à 1 g/l), - un Barrage (une eau généralement douce), - une Nappe Souterraine (une eau douce, ou une eau saumâtre dont la salinité est entre 2 à 7 g/l) ou la Mer (eau salée à environ 35g/l). • L'eau souterraine (de la nappe) douce ne nécessite généralement pas de traitement. • L'eau de surface (des rivières ou des barrages), par contre, nécessite un traitement physico-chimique pour la rendre potable. L'eau saumâtre (l'eau de nappe salée ou l'eau de mer) nécessite un traitement spécifique (le dessalement) pour ramener la salinité à moins de 1 g/l. • En toute généralité, un dispositif d’alimentation en eau potable comporte les différentes parties suivante: - un captage; - une conduite d’adduction qui conduit l’eau par gravité vers une station de pompage via une station de traitement; - une station de pompage refoulant l’eau vers un réservoir; - une conduite de refoulement aussi appelé ‘’feeder’’ allant de la station de pompage au réservoir; - un réservoir; - un réseau de distribution. 24  Cycle artificiel de l'eau 25 - Captage - Adduction - Stockage - Epuration Constructions hydrauliques : vie quotidienne 26 Fonctions des installations • Captage ou prise : - D'origine superficielle : lac, barrage, oued, mer ... - D'origine souterraine : nappe, source ... • Traitement des eaux : • Conduite d'amenée : Conduite qui transporte l'eau entre la station de traitement et le réservoir de stockage. - Gravité, si le niveau de la station de traitement ( ou captage) est supérieur au niveau du réservoir (conduite d'adduction). - Refoulement si le niveau de la S.T (ou captage) est inférieur au niveau du réservoir (conduite de refoulement). • Accumulation : L'accumulation des eaux (ou stockage) s'effectue dans des réservoirs pour assurer la régularité du débit capté et pour avoir des réserves d'eau en cas d'indisponibilité de la conduite d'amenée. • Réseau de distribution : Une série de conduites qui desservent les différents consommateurs. L'écoulement de l'eau dans les conduites de distribution se fait le plus souvent par gravité. 27 Hydraulique : caractéristiques du cours d’eau - La pente (moteur de l’écoulement) - Sans unité. Caractéristique intrinsèque d’un cours d’eau. - Quantifie la dénivellation du cours d’eau par unité de longueur. - Influence directement l’écoulement. 28 Hydraulique : caractéristiques du cours d’eau - Rugosité / frottement (résistance à l’écoulement). - Unités très variables (dépend de la loi caractéristique utilisée). - Quantifie la rugosité du fond et des berges du cours d’eau . - Généralement caractéristique intrinsèque du cours d’eau . 29 Usages fondamentaux de l'eau Trois catégories de consommation : - Domestique - Publiques - Industrielles, touristiques ... Consommation domestique : Eau destinée aux besoins domestiques qui sont : - Usages domestiques ( boissons, lavage, douche, WC, ...) - Arrosage des jardins Consommation publique : - C’est une eau destinée aux équipements publiques tels que les écoles, les administrations, les hôpitaux ... 30  Consommation industrielle : L'eau des industries est consommée de deux façons : - Matière première - Refroidissement - La consommation dépend de la nature de l'industrie.  Consommation touristique : - Il s’agit de la consommation des établissements touristiques : hôtels, campings ... 31 Chapitre 2: Calcul des besoins en eau et détermination des débits aux noeuds 32 Calcul des besoins en eau et détermination des débits aux noeuds • Calcul des besoins en eau potable • Application pour le calcul des besoins en eau • Détermination des débits aux noeuds • Application pour le calcul des besoins aux noeuds 33 Historiquement, à cause de la nécessité absolue de l’eau pour la vie humaine directement ou indirectement (pour l’élevage des animaux et pour l’agriculture), les anciennes villes ont été conçues: - Soit près des rivières (comme les grandes villes du monde), - Soit près des sources naturelles ou des puits, - Soit alimentées par des aqueducs, des citernes ou un autre moyen. Notons qu’il y avait en général suffisamment d’eau propre (potable) naturellement pour satisfaire les besoins qui était relativement faibles. Actuellement, du fait de: • L’accroissement de la population, • L’évolution du niveau de vie, • Le développement de l’agriculture (engrais, mécanisation) • Le développement de l’industrie, d’une part, la consommation d’eau a grimpé et, d’autre part, la pollution rejetée dans la nature a largement augmenté. Ainsi, l’eau propre naturellement est devenue de plus en plus rare et même absente dans quelques régions. 34 Paramètres régissant un besoin en eau Un besoin en eau quel qu'en soit la nature est exprimé par le biais de deux grandeurs : la quantité et la qualité. - la quantité est exprimée par le débit. Le débit est le volume s’écoulant par unité de temps (Q = V/t), il s’exprime en m3/s. Exemple : écoulement dans une conduite cylindrique - la qualité de l’eau dépend de l’usage prévu. 35 Evaluation des besoins en eau • Au Maroc, le secteur d’alimentation en eau potable a connu une réelle dynamique et une augmentation importante de l’accès à l’eau. • Au Maroc, c’est l’ONEP qui est chargé de la fourniture de l’eau potable sur tout le territoire Marocain, notamment en milieu urbain. Elle est aussi chargée de l’exploitation, de l’entretien et de renouvellement des installations de captage de traitement de transport et de distribution de l’eau. • L’évaluation des besoins en eau constitue la première phase dans la conception d’un projet hydraulique. (Eau potable, irrigation, industrie). C’est à partir des besoins calculés qu’un dimensionnement des différents organes peut se faire (pompes, conduites, châteaux d’eau... etc). 36 Evaluation des besoins en eau • Les besoins moyens en milieu urbain Marocain sont de l’ordre de 80 à 150 l/j/habitant (ville moyenne à grande ville). En milieu rural, ils sont de l’ordre de 30 à 40 l/j/habitant. • A côté des besoins moyens, on définit les besoins de pointe. (Périodes uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-1-et-2-copie.pdf