module aep 2008 dimensionnement

7/17/2019 Module AEP 2008 Dimensionnement

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03 B.P. 7112 Ouagadougou 03 BFtél. : (+226) 50 36 62 10 / 11fax : (+226) 50 36 62 08E.Mal : !"#$a%fa&o'#t.f "#&#au!"#$a%"#&#au!"#$a.o"gt# *#: ."#&#au!"#$a.o"g

CENTRE REGIONAL POUR L'EAU POTABLE ET L'ASSAINISSEMENT A FAIBLE COUT

CENTRE COLLABORANT DE L'OMS

Comptes Bancaires :

,-EP Ball#u"& : 1001 23 01 088Ma'dat #"&: 1001 23 01 06E,OB4 g# OuagadougouB-4 FO

DECENTRALISATION ET RENFORCEMENT DES COMPETENCES DESACTEURS DANS LE DOMAINE DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU

POTABLE (AEP) Du 16 au 27 juin 2008 à Ouagadougou - Burkina Faso

Module : Dimensionnement des comos!ntes

AMEGNRAN Yaotree CyrilleIngénieur Sanitaire au CREPA

RESEAU INTERNATIONAL DE FORMATION A LA GESTION DE L'EAU ET DES DECHETS

Etats membres: Bénin - Burkina - Cameroun - Centrafique - Congo - Côte d'Ivoire - Gabon - Guinée BissauGuinée - Mali - Mauritanie - Niger - Sénégal - Tchad - Togo

,-EP é!#'t"al&ato' #t l#'tato' #' Eau Potal# 16927/06/08Ouagadougou

I" DIMENSIONNEMENT

I"#" NOTION DE D$BIT

Soit V la consommation journalire de la !o!ulation étudiée"

#e dé$it moyen %oraire sera24

V Qm= &l's( ou m)'%

Si Va est le *olume d+eau annuellement consommée, le dé$it moyen

journalier est de36524×

= VaQm &l's( ou m)'%

I"%" VARIATION DES BESOINS EN EAU ET NOTION DE

COEFFICIENT DE POINTE

#es *ariations des consommations sont e-!rimées !ar le . coe//icient de !ointe&C!(0 1ui est le ra!!ort entre une consommation !onctuelle et la consommationmoyenne !endant une !ériode d+o$ser*ation : &%eure, journée, une semaine, unmois, etc("

Qm

QiCp=

#a !ériode d+o$ser*ation est d+une im!ortance ca!itale, car les acti*ités %umainessont cycli1ues, ré!étiti*es" #+utilisation de l+eau res!ecte ce !rinci!e" Pour des

$esoins de dimensionnement, les consommations e-tr2mes %oraires, d+un jour,d+une semaine, d+une année sont !rises en com!te" Ces e-tr2mes &ma-imum,minimum( dé/inissent la série de dé$its 3 considérer"

I.2.1. Besoin instantané (Qi)

#e $esoins instantané &momentané( est celui d+un !etit grou!e de consommateurs1ui a!!ara4t !endant une courte !ériode : 1uel1ues secondes ou minutes" Ceci estle dé$it de la construction de la cour$e de consommation et des $esoins de toutsystme de distri$ution" #e $esoins, instantané est trs !ertinent dans ledimensionnement du réseau dans les 5ones résidentielles"

N6 Acti*ité 7uantité d+eauV &l(

8urée9 &mn(

8é$it 7i&l'%(

A C%asse de C ; < =;>? 8ouc%e @> @>>C Mains B <'B B=>8 Visage et dents ) < <;>E #essi*e > >> Cuisine <@ @ <;>G Vaisselle => =>>

D ?oisson <'B> )>>I Autres @ B <@>igure < : Catégories de consommation domesti1ues

#'&o''##'t d#& !o$o&a't#& ég'"a' aot"##,;"ll#

2

#e ta$leau !résente les 1uantités d+eau consommées au cours de certainesacti*ités domesti1ues" Pour l+acti*ité A, a!rs a*oir c%asser le C, le réseau doit2tre en mesure de /ournir ;l d+eau en < mn !our !ou*oir rem!lir le réser*oir, soit undé$it de ;l'<mn F =;>l'%"

Ce dé$it est a!!elé dé$it instantané &7i("

#es moments de la journée o ces acti*ités se !roduisent /ré1uemment sontconnus : d+%a$itude c+est le matin au le*er du soleil, a!rsHmidi et le soir a*antd+aller au lit"8ans un ménage il n+est !as raisonna$le de su!!oser 1ue les acti*ités . A 0 3 . I 0se déroulent simultanément" Mais la com$inaison de certaines acti*ités est!ossi$le le matin : E- : A,?,8 et D ensem$le !eut arri*er" 8ans ce cas il !eut 2tre la!ériode de $esoin ma-imum de la journée et le dé$it ma-imum instantané sera lasomme des dé$its de cette !ériode !our ces acti*ités" Consé1uemment la conduite1ui desser*e ce ménage doit a*oir la ca!acité minimale de A?8D F <=>l'%

Si le $esoin s!éci/i1ue &moyen 7m( est de l'c'd et la taille du ménage est =!ersonnes"C! F <=>'& - ='B=( F J)

Ceci signi/ie 1u+il y a un moment de la journée o la consommation de la /amille estJ) /ois !lus grande 1ue la consommation"

Ra!!orté 3 un immeu$le, les %a$itudes de consommation !eu*ent se ressem$ler 3des !ériodes similaires mais jamais e-actement les m2mes" #e $esoin ma-imal del+immeu$le !eut 2tre tKt le matin au ré*eil" #es acti*ités simultanées de c%asse Cdans ) a!!artements, la*age de mains dans B, $rossage de dents dans , lessi*edans B et la consommation d+eau !ota$le dans<"

#e dé$it ma-imal instantané dans ce cas est :)A)?BC8BE<D F >>l'%corres!ondant 3 la ca!acité de la conduite 1ui alimente l+immeu$le" Su!!osant7m F l'c'd et une !o!ulation de l+immeu$le égale 3 => occu!ants, le coe//icientde !ointe est

C! F >>l'& - =>'B=( F )>"#+augmentation du nom$re de consommateur /era diminuer le coe//icient de !ointe jus1uL3 ce 1ue l+eau consommée !ar le grou!e soit uni/ormément ré!artie &sta$le(sur la !ériode considérée" ne durée d+une %eure est %a$ituellement considérée etle coe//icient de !ointe est a!!elé dans ce cas coe//icient de !ointe %oraire"

#a *ariation du coe//icient de !ointe o$éit 3 la loi sui*ante :& s e nom*e de consomm!te*s est +!ie, s inst!e est !consomm!tion et s -*!nd est e coe++icient de ointe."

n distingue donc le coe//icient de !ointe %oraire &C!%(, journalier &C!j(O


3

I.2.2. Diagramme des besoins journaliers

#es diagrammes journaliers inter*iennent dans le dimensionnement des réseau-!rimaires et secondaires"

E-em!le de coe//icients de !ointe

Deure C!1

> >,<B@ 1

>,<B@

J <

<< )

< <,))

<; B

BB >,@

B= >,<B@

E-em!le de coe//icients de !ointe

Deure C!1

> >,B=

>,B=

J >,Q

<< )



<Q <,Q>

B> <,==

BB >,@

B= >,B

igure B : E-em!les de diagrammes journaliers


>

>,@

<

<,@

B

B,@

)

),@

> A J << <A <; BB B=

/e(*e

C 0 1 m

>

B

=

A

;

<>

 A J << BB B=

/e(*e

C 0 2

>

>,@

<

<,@

B

B,@

)

),@

> A J << <A <; BB B=

/e(*e

C 0 1 m

II" CAPACIT$S DES R$SERVOIRS

II"#" DIFF$RENTS VOLUMES D’EAU D’UN R$SERVOIR

II.1.1. La capacité utile

#a détermination de la ca!acité utile des réser*oirs est un !ro$lme im!ortant" S+ilsont un *olume tro! /ai$le, les réser*oirs ne rem!lissent !as con*ena$lement leur rKle, ce 1ui se traduit !ar une mau*aise distri$ution et un man1ue d+eau au-%eures de !ointe" Par contre, un *olume tro! im!ortant corres!ondant 3 unin*estissement inutile, et les réser*oirs sont des ou*rages trs c%ers de !lus l+eaustocée tro! longtem!s se conser*e mal car l+e//icacité du c%lore dis!ara4t au $outde =; %"Il e-iste donc un *olume o!timal dont le calcul se /ait selon la mét%ode sui*ante :

<( 8étermination de la cour$e de la consommation en eau durant une journéeElle !eut résulter

• Soit de rele*és /aits dans une *ille com!ara$le 3 celle du !rojet

• Soit d+un c%oi- !armi les cour$es ty!es !ro!osées !ar la documentation

ou les ca%iers des c%arges nationau-

B( C%oi- du dé$it d+adduction : 7add- si l+adduction est gra*itaire, elle se /era en continu donc 7add F V :

B=- en cas d+adduction !ar re/oulement &!om!age(, le dé$it est /onction

de la durée de !om!age t 7add F V't

- mais t T B= % !our !ermettre les inter*entions d+entretien sur les!om!es, é*iter un /onctionnement en continu, /aire /ace au- cou!uresélectri1ues O

- e-!rimer le 7add en /onction du 1

)( Calcul du dé$it de distri$ution : 7disC+est le *olume total consommé dans la journée di*isé !ar B=%, ce 1ui donne aussi. 1 0 7 F V'B=

)( Calcul de la ca!acité utile- Ensuite il /aut e-!rimer les di//érents *olumes en /onction du dé$it

moyen de distri$ution- Cumuler les *olumes o$tenus &*olume entrant et *olume sortant(


5

,a$a!té utl# ,u

<olu# '!#'d#<olu# $#"du aufo'd

="o$ $l#'

- Calculer les *olumes d+eau restant dans le réser*oir en /aisant ladi//érence entre les *olumes cumulés distri$ués et !om!és:

Vi F Vadd H Vdis &entrant H sortant(- aire de nou*eau le cumul des *olumes restant dans le réser*oir, ceci

donnera aussi $ien des *aleurs négati*es 1ue !ositi*es- Prendre le ma-imum !ositi/ 1u+il /aut additionner au ma-imum négati/,

- #a ca!acité utile du réser*oir s+o$tient en /aisant le !roduit de cettesomme a*ec le dé$it moyen &1(

NB : 9enir com!te des autres *olumes !our déterminer la ca!acité totale :- Volume !erdu : 'H <>cm de %auteur - Volume incendie : 3 déterminer !ar la /ormule &*oir c%a! $esoin en

eau( ou le <') du *olume utile- Volume de tro! !lein : <> 3 <@ cm de %auteur

Attention : Un dimensionnement de ! st!iit3 d *3se*4oi* doit 5t*e +!it !* es s3ci!istes de -3nie ci4i et o4oi* d3te*mine* es sections !insi 2e es

!*m!t*es et es dos!-es de 3ton

E6e*cice :N6 rele*é Deure Rele*é

com!teur m)

ConsommaH9ion V &m)(

Consommation %oraire 7i Consommationen /onction de 1

&m)'%( En /onctionde&1(F7i'1

F V ' 1

< > >

B B=,J@ B="J@ =,<B@ >,<) >,J@)) )) <,>> <

) J @J,J@

)Q QQ ),>> 

<<> BB >,J ),))

@ < @),J@ >

<)B B,>> =

<; Q@,J@ >

;; BB >,J B,J

J BB J;),J@

;"B@ =, <B@ >,<) >,B@

; B= JQB

VF JQB1F JQB'B=F))m)'%

SommeFB=1

8urée de !om!age : > U <B% et %eures de !om!age7add F JQBm)'B> F )Q"m)'%

On *oc7de 8 ne *e*3sent!tion -*!9i2e de ces donn3es, !2ee*e*3sent!tion e*met de d3di*e ! c!!cit3 tie d c9:te! (+i-*e !-esi4!nte)"


6

Une !t*e m!ni7*e d’!*o6ime* e 4ome d c9:te! est de*end*e e tie*s des esoins ;o*n!ie*s < V = V;>?

Re!résentation gra!%i1ue des coe//icients de !ointe !our la détermination de la

ca!acité du c%teau"


7




III" L’ENTRETIEN DES R$SERVOIRS


8




n réser*oir constitue un !oint de contact de l+air e-térieur a*ec l+eau, donc un!oint sensi$le du réseau"Il im!orte 1u+il soit !articulirement sur*eillé et maintenu !ro!re , ce 1ui nécessite :

- une sur*eillance de la corrosion sur les !arties métalli1ues- un nettoyage annuel des cu*es selon la mét%ode sui*ante :

• isolement et *idange d+une cu*e• élimination des dé!Kts !ar $rossage

• désin/ection 3 raison de @> mg'l durant B= %

• rinWage

• remise en ser*ice"


IV" C/OI@ DU COEFFICIENT DE POINTE POUR LE

DIMENSIONNEMENT DES SSTMES

Pour le dimensionnement des di//érentes !arties du réseau, un c%oi- judicieu- sera/ait sur le coe//icient de !ointe 3 !rendre en com!te" #e c%oi- sera $asé sur uneanalyse coXt'$éné/ice en com!arant les in*estissements au- a*antages attendus" Ilest inutile d+e-!loiter ;> des ca!acités d+une installation uni1uement *ers la /inde la *ie du !rojet" Ce!endant un tel c%oi- !eut 2tre raisonna$le s+il y a un gainconsidéra$le en consommation d+énergie 3 cause d+une /ai$le !erte de c%argedans les conduites !rimaires" Aussi l+e-tension /uture du !rojet !eut justi/ier sec%oi-"

IV.1.1. Quelques données pratiques sur le choix du coefficient

de pointe

C9* : coe//icient de !ointe %oraire F = !our les toutes !etites collecti*ités *illageoises &consommation ré!artie sur %( F ) en milieu rural &consommation re!artie sur ;%( F B,= !our les *illes moyennes & consommation ré!artie sur <>%( F B !our les *illes im!ortantes & consommation ré!artie sur <B%(

C; : *aleur 3 c%oisir entre . <") H <"@ 0 dont les *aleurs !lus /ai$les corres!ondentau- !etites communautés"


10

> Pa"t# du "é&#au ? d#'&o''#" a#! l#@

A ou"'al#" axu

7ma- jr F &7moyen journalier( C!j

> Pa"t# du "é&#au ? @d#'&o''#" a#! l#A Co"a"# axu

1m!6 9* =(1moen9o*!i*e) 0 C9*





11

V" DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

8eu- !rinci!ales é1uations sont utilisées !our le dimensionnement %ydrauli1uedes réseau-'

<( E1uation de continuité : 7FVA F constant

2) E1uation de ?ernouilli : f m h g V P Z h

g V P Z +++=+++

22

222

2

211

1

γ γ

7 F 8é$it d+eau dans la conduite &l's(

V F #a *itesse de l+eau &en m's(

A F #a section de la conduite &en mB(

1 Z D a !t# d# la &#!to' 1 (#' )

γ 1 P D a $"#&&o' ? la &#!to' 1 (#' )

g

V

2

21 D a t#&&# ? la &#!to' 1(#' )

mh D Fo"!# ot"!# ? la &#!to' 1 (#' )

f h D a $#"t# d# !Ca"g# total# (l'éa"# + &'gul"#) #'t"# la &#!to' 1 #t

la &#&&o' 2 G f h D Cf + C

V"#" PRESSION

Ell# #&t #x$"é# #' Caut#u" d# !olo''# dH#au #' u' $o't du "é&#au. a

$"#&&o' ou# u' "l# $o"ta't da'& la $"ot#!to' du "é&#au #t &o'#x$lotato'.

- o"&Iu# la $"#&&o' #&t fal#G l#& !o'dut#& $#u#'t a&$"#"l#& lIud#& #'"o''a't&G #'a't d# lH#xté"#u" (#aux d#"u&&#ll##'tG #au d# la 'a$$#J). ,#! #&t da'g#"#ux $ou" la &a'téd# lHCo#.

- '# aut"# !o'&éIu#'!# lé# ? la fal# $"#&&o' d##u"# ladK!ulté dHal#'tato' d#& u&ag#"& #' out d# "é&#auG ou la 'o'd&$o'lté d# lH#au au '#au d#& !olo''#& d# dou!C# ou &u" l#&étag#&.


12

#!to' 1 #!to' 2

- o"&Iu# la $"#&&o' #&t t"o$ fo"t#G l#& !o'dut#& "&Iu#'t d#&Hé!lat#" #'t"aL'a't d#& fut#& #t d#& $#"t#& dH#au. #& utl&at#u"&égal##'t #' &ou"#'t !a" !#la #'t"aL'# dHé'o"#& $#"t#& dH#au.

a'& l#& !"t"#& d# d#'&o''##'tG o' d&t'gu# l#& $"#&&o'&'al#& #t l#& $"#&&o'& axal#& :

- Minim!e : @m d+eau au dessus du ro$inet le !lus dé/a*orisé"Da$ituellement on !ré*oit au ni*eau du $ranc%ement :; 3 <> m !our un $timent 3 < ni*eau 3 B) m !our un $timent 3 ) étagesB= 3 BJ m !our un $timent 3 = étages)> 3 )@ m !our un $timent 3 @ étages

<> m !our une $orne d+incendie

@ m en tous !oints du réseau

- M!6im!e : on conseille J> 3 ;> m de !ression au ni*eau de tout !oint de$ranc%ement mais la !ression ma-imale sera aussi /onction du tuyauem!loyé

- & e-" PVC série $ars : P ma-i F > m eau(

Po* es mini *3se!6, on et !*ti* !* e6eme de ?m de *ession !6o*nes +ont!ines"

V"%" NOTION DE PERTE DE C/ARE

#a notion de !erte de c%arge est com!le-e et /ait inter*enir des t%éories etdes /ormules 1ui ne rentrent !as dans les o$jecti/s de cette session" Pour sim!li/ier, il est !ro!osé l+e-em!le sui*ant :8eu- réser*oirs sont reliés !ar une conduite de @>m" #a !erte de c%arge /ait1ue l+eau dans les deu- réser*oirs ne sont !as les m2mes" #a di//érence deni*eau corres!ond 3 la somme des !ertes de c%arges le long de la conduite"n distingue la !erte de c%arge linéaire et la !erte de c%arge singulire"

Pe*te de c9!*-e in3!i*e : sur la longueur de la conduite

5

1.12

2

D

LQλ =∆Η

λ est /onction de &, 8, Re( o F coe//icient de rugosité du tuyau,8 F le diamtre du tuyau , et Re F est le nom$re de Reynolds


13

50

P#"t# d# !Ca"g#(=) D (G AG NG

=),ol"ooNG J.




&utilisation d+a$a1ues sim!li/iés !our a!!ro-imer les !ertes de c%arges"


1

7uel1ues *aleurs du coe//icient de rugosité :

Matériau- Plastic, PVC, PE >">B U >">@onte et acier >">) U >"

Amiante ciment >"><@ U >">)N? : #es /a$ricants des conduites !ro!osent des *aleurs !our la rugosité"#e coe//icient croit a*ec l+ge &corrosion, dé!Kt( : E- de la conduite onte Age : B> ans => ans ;> ans : >" <"@ )">

Pe*te de c9!*-e sin-i7*e : dans les *irages, c%angement de diamtre,ro$inets, *annes, o$stacles,O"

4

1.12

2

D

Qhi

ξ =

ξ F est le coe//icient de !erte de c%arge singulire, *aleurs dis!oni$les dans les

a$a1ues"

En rgle générale, la !erte de c%arge totale dans la conduite doit 2tre in/érieure 3la !erte de c%arge admise, de telle sorte 1ue les !ressions mini est ma-i soientres!ectées et les *itesses acce!ta$les"

Te d'ost!ce Coe++icient Lon-e* 32i4!enteCoude 3 =@ degré >,) ;8iamCoude 3 Q> degré >,= <)8iam9é 3 Q> degré >,Q @>8iamRétrécissement $rus1ue >,B 3 >,@ <B8iamElargissement $rus1ue < B@8iamVanne 3 sou!a!e @ =>>8iamCla!et antiHretour B 8iam

V"?" DIMENSIONNEMENT DES ADDUCTIONS RAVITAIRES <


15

Processus !ar itération :

7 et j sont /i-és, on rec%erc%e 8 et on *éri/ie V

Il /aut 7 réel Z 7 désiré , sac%ant 1ue 7 réel sera tel 1ue[9 &8,7( F \ U \< et >,)> T * T >, 8 &m( &m's(Véri/ier 3 l+a*enir &<> 3 <@ans( la *itesse V] <,B>m's

H 8ans la détermination du 7 réel, es t!e!6 des !!2es!eu*ent aider en utilisant un F>,< &en se mettant dans unesituation dé/a*ora$le de conduites gées"H #e diamtre du tuyau sera commercial &1u+on trou*e sur le marc%é(H E*iter les diamtres tro! /ai$le 1ui occasionnent des dé!enses en énergie"


16

E-ercice < : Il s+agit de rem!lir en B= % un réser*oir de =)B m) situé 3 la cKte \< FB>> m 3 !artir d+un ca!tage & \o F B<B,@ m ( !ar une adduction gra*itaire en PVCde B @>> m"

E-ercice B : 7 F @ l's \o F BB@ m \< F B>> m # F B @>> m en PVC


17

V"" DIMENSIONNEMENT DES ADDUCTIONS PAR REFOULEMENT <

tilisation d+une !om!e !our en*oyer l+eau dans le c%teau ou réser*oir"

E1uation de continuité : 7FVA F constant

E1uation de ?ernouilli : f m h g V P Z h

g V P Z +++=+++

22

222

2

211

1

γ γ

Il /aut 7 réel Z 7 désiré , sac%ant 1ue 7 réel sera tel 1ue[9 &8,7( F \ U \< et >,)> T * T >, 8 &m( &m's(Véri/ier 3 l+a*enir &<> 3 <@ans( la *itesse V] <,B>m's

H #a ormule de ?resse !ermet de calculer ra!idement les diamtres et de *éri/ier les conditions liées au- *itesses et !ressions :

31

800Q D= &dimensionnement 3 /ai$le coXt(

8 en mm, 7 en m)'s

V"" DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES DE DISTRIBUTION <

H E1uation de continuité : 7FVA F constant

H E1uation de ?ernouilli : f m h

g

V P Z h

g

V P Z +++=+++

22

222

2

211

1

γ γ

Conditions 8 *esecte* :

- Pressions 3 *éri/ier

- Vitesse 3 contrKler

- 8iamtre commercial 3 !rioriser

- 8imensionnement 3 /ai$le coXt en in*estissement et en e-!loitation"

NB < L’tiis!tion des !!2es !d!t3s e*met de d3te*mine* +!ciement es condites !*7s !4oi* estim3 es esoins


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module aep 2008 dimensionnement

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