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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org MODELISATION ET SIMULATION DU REGIME TRANSITOIRE DANS LE CADRE DU PROJET AEP ABIDJAN SUD (EN PHASE II) : CAS D’APPLICATION DU LOGICIEL CEBELMAIL MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT OPTION : INFRASTRUCTURES ET RESEAUX HYDRAULIQUES Présenté et soutenu publiquement le [date] par : Befaga CISSE Jury d’évaluation du stage : Président : Prénom NOM Membres et correcteurs : Prénom NOM Prénom NOM Prénom NOM Travaux dirigés par : Dr. Moustapha Almami TOURE, Directeur Général de Arc Ingénierie M. Adama DIABAGATE, Ingénieur chargé d’études Hydrauliques et Hydrogéologiques M. Roland YONABA, Assistant d’Enseignement et de Recherche LEAH/2IE Promotion [2015/2016] Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | ii Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques DEDICACE Je dédie ce mémoire : Principalement à mon très cher oncle Monsieur Adama CISSE, grâce à qui ce document voir ce grand jour, de m’avoir donné la chance de continuer mes études supérieures grâce à son soutien financier, moral et matériel. Particulièrement à mon père Feu CISSE Siriki et ma mère chérie CISSE Mafatouma pour son soutien moral et surtout ses précieuses prières et bénédictions. À tous mes frères et sœurs. Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | iii Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques REMERCIEMENTS Je remercie Docteur Moustapha Almami TOURE, Directeur Général de Arc Ingénierie de m’avoir donné la chance d’intégrer l’équipe de Arc Ingénierie, pour ses précieux conseils et sa disponibilité pendant ce stage. Je remercie également Monsieur Adama DIABAGATE, mon maître de stage et Monsieur Aboubacar SISSOKO qui m’ont énormément apporté beaucoup de connaissances pendant ce stage. Merci pour toutes aides que vous avez pu m’apporter lors du stage et pour votre totale disponibilité. Merci à toute l’équipe de Arc Ingénierie pour les sympathies et les disponibilités à chaque fois que j’ai eu recours à vous. Je remercie particulièrement mon encadreur pédagogique, Monsieur Roland YONABA, pour le suivi de mon mémoire, pour ses conseils et surtout sa disponibilité à chaque instant que j’ai recours à lui pendant ma formation d’ingénieur. Je remercie enfin tout le corps professoral de 2iE et mes collègues au cours de ces trois années de formation. Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | iv Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques RESUME La présente étude porte sur la modélisation et la simulation du régime transitoire d’une ligne de transfert d’eau potable dans le cadre de la phase II du projet d’Alimentation en Eau Potable (AEP) de la ville d’Abidjan Sud par la nappe du Sud Comoé. Cette ligne de transfert est composée de deux réservoirs au sol de capacité 5000 m3 chacun, reliés par une conduite de 46 km en fonte ductile DN 900 et un poste surpresseur équipé d’une pompe de 4000 m3/h. Les aspects abordés ont été la caractérisation des effets de coup de bélier et ainsi que la détermination des caractéristiques d’organes de protection du réseau. Pour l’étude, il a été défini différents scénarii à forte probabilité d’occurrence et susceptibles de générer un coup de bélier lors du fonctionnement de la ligne de transfert d’eau potable : scénarii de manutention de vanne en fonctionnement gravitaire, scénarii de disjonction et démarrage en pompage. La modélisation et la simulation des différents scénarii ont étés réalisées sous le logiciel CEBELMAIL Salto. Les résultats de la simulation ont permis de caractériser les grandeurs caractéristiques de l’installation (débits, vitesses, pressions, charges) lors de l’apparition d’un coup de bélier. Aussi il a été proposé l’installation de 3 ballons anti-béliers de volume 5, 10 et 100 m3 ; de 3 soupapes de décharges de pression de déclenchement allant de 12 à 16 bars ; de 7 ventouses dissymétriques pour assurer la protection du réseau de transfert suivant tous les scénarii définis. Mots-clés : 1. Abidjan 2. CEBELMAIL 3. Coup de bélier 4. Modélisation et simulation hydraulique 5. Régime transitoire Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | v Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques ABSTRACT This study focuses on modeling network hydraulics and simulating unsteady flow. The design work is carried on a drinking water transfer line as part of phase II of the project of Drinking Water Supply Network of the city of Abidjan by the South tablecloth South Comoé. This transfer line is composed of two standpipes, of capacity 5,000 m3 each, connected by a DN 900 ductile iron pipe of 46 km and a booster pump station producing a discharge of 4,000 m3/h. The discussed issues were the characterization of water hammer effects and the determination of the characteristics of network protection devices. For the study, it was defined different scenarios with high probability of occurrence and likely to generate a pressure surge during operation of the support network: valve handling scenarios in gravity operation, disjunction scenarios and start pumping. Modeling and simulation of various scenarios have been simulated under the CEBELMAIL Salto software. The simulation results were used to draw out the characteristic quantities of the installation (flows, speeds, pressures, heads at every network node and every pipe) upon the occurrence of a water hammer. As a reseult, it has been proposed to install 3 water hammer balloons of capacity ranging from 5, 10 to 100 m3 ; 3 trigger pressure relief valves from 12 to 16 bars; 7 asymmetrical suction cups to protect the network following all defined scenarios. Keywords : 1. Abidjan 2. CEBELMAIL 3. Waterhammer 4. Modeling and hydraulic simulation 5. Unsteady flow Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | vi Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques LISTE DES ABREVIATIONS 2iE Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement AEP Alimentation en Eau Potable APD Avant-projet Détaillé APS Avant-projet Sommaire BM Bonoua – Moossou MP Moossou – Port Bouet PEHD Polyéthylène Haute Densité INS Institut National de la Statistique SODECI Société de Distribution d’Eau de la Côte d’Ivoire Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | vii Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques LISTE DES SYMBOLES ET NOTATIONS Symbole ou notation Unité Définition a m/s Célérité des ondes de propagation D m Diamètre des conduites e m Epaisseur de la paroi de la conduite E N/m² Module d’élasticité du matériau K N/m² Module de compressibilité du liquide L m Longueur de la conduite g m/s² Accélération de la pesanteur H m Charge hydraulique N tr/mn Vitesse de rotation nominale de la pompe Ns tr/mn Vitesse spécifique de la pompe PFA m Pression de fonctionnement admissible PN m Pression nominale Q m3/s Débit V m/s Vitesse dans les conduites S m² Section de la conduite l Coefficient de friction ρ Kg/m3 Masse volumique du fluide ∆h m Variation de la pression Tf s Temps de fermeture Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | viii Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques SOMMAIRE DEDICACE ...................................................................................................................................................... II REMERCIEMENTS ..................................................................................................................................... III RESUME ........................................................................................................................................................ IV ABSTRACT ..................................................................................................................................................... V LISTE DES ABREVIATIONS ..................................................................................................................... VI LISTE DES SYMBOLES ET NOTATIONS ............................................................................................. VII SOMMAIRE ............................................................................................................................................... VIII LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................................. IX LISTE DES GRAPHIQUES ........................................................................................................................... X LISTE DES FIGURES .................................................................................................................................. XI I. INTRODUCTION ................................................................................................................................... 1 II. REVUE DE LITTERATURE ................................................................................................................. 3 II.1. GENERALITES SUR LE REGIME TRANSITOIRE .................................................................................... 3 II.2. CEBELMAIL, MODELE NUMERIQUE POUR LA RESOLUTION DU COUP DE BELIER ........................... 8 III. MATERIEL ET METHODES ............................................................................................................. 11 III.1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ............................................................................................. 11 III.2. APPROCHE METHODOLOGIQUE ....................................................................................................... 14 IV. RESULTATS ......................................................................................................................................... 21 IV.1. SYNTHESE DE L’ETUDE DES GRANDEURS CARACTERISANT LE REGIME PERMANENT ..................... 21 IV.2. SYNTHESE DE L’ETUDE DU REGIME TRANSITOIRE .......................................................................... 22 V. CONCLUSION ...................................................................................................................................... 32 VI. RECOMMANDATIONS ET PERSPECTIVES ................................................................................. 33 VII. BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 34 ANNEXES ......................................................................................................................................................... I Modélisation et simulation du régime transitoire dans le cadre du projet AEP Abidjan Sud (en phase II) : cas d’application du logiciel CEBELMAIL CISSE BEFAGA – Promotion 2015/2016 Page | ix Master en Infrastructures et Réseaux Hydrauliques LISTE DES TABLEAUX TABLEAU 1 : GRANDEUR ET VALEURS EXTREMES DE LA CELERITE DANS LES CONDUITES ..................... 4 TABLEAU 2 : EQUIPEMENT DE PROTECTION uploads/Ingenierie_Lourd/ memoire-cisse-version-finle-pdf.pdf