A Dieu Tout Puissant ;
A mes parents ;
A la famille NIMUBONA Fulgence ;
A mes frères et sœurs ;
A mes oncles et tantes ;
A mes cousins et cousines ;
A mes neveux et nièces ;
A ceux qui me sont chers et à qui je suis cher ;
A mon collègue HARERIMANA Aloys ;
A tous mes amis et connaissances ;
Je dédie ce travail.
NDAYISHIMIYE Emmanuel
A Dieu Tout Puissant ;
A mes parents ;
A mes frères et sœurs ;
A mes oncles et tantes ;
A mes cousins et cousines ;
A ceux qui me sont chers et à qui je suis chers ;
A mon collègue NDAYISHIMIYE Emmanuel ;
A tous mes amis et connaissances ;
Je dédie ce travail
HARERIMANA Aloys
REMERCIEMENTS
Au moment où notre travail arrive à son terme, qu’il nous soit permis de témoigner que le présent travail est le fruit des efforts conjugués de nombreuses personnes à qui nous tenons à exprimer non sincères remerciements.
Nous remercions spécialement Ingénieur et Maître des Sciences NIYONZIMA William Directeur de ce travail qui, malgré ses multiples engagements n’a cessé de nous être toujours disponibles, son dévouement, ses conseils et ses suggestions nous ont été d’une grande importance. Qu’il trouve ici l’expression de notre haute gratitude.
Nous remercions également nos éducateurs de l’Ecole Primaire à l’Université du Burundi, aux professeurs de l’Institut Technique Supérieur, particulièrement ceux du département du Génie Civil, nous leur témoignons notre reconnaissance sur la formation intellectuelle, morale et physique qu’ils nous ont donné.
Nous sommes également reconnaissants envers tous les services qui nous ont ouvert les portes d’accès aux données pour la réalisation du travail, plus particulièrement au personnel de l’hydraulique, service de la production de l’eau et service administrative de la commune NGOZI.
Que nos parents, pour leur initiative et leur amour, reçoivent ici le couronnement de leurs efforts.
Enfin, nous remercions nos camarades étudiants de l’Université du Burundi et plus particulièrement ceux du campus KIRIRI pour avoir agrémenté notre séjour durant le cursus académique.
Nos remerciements s’adressent aussi à notre père céleste, pour tout ce qu’il a fait pour nous. A lui seul, la fidélité et la confiance pour toujours ! nous lui disons merci.
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 0.1 : Qualité d’une eau potable d’après les normes de
l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS)........................... 6
Tableau II.1 : Population bénéficiaire selon les collines ................................ 16
Tableau II.2. Bénéficiaires des établissements publics futurs........................ 16
Tableau II.3 : Evaluation détaillée des besoins en eau potable dans les
milieux Ruraux...................................................................... 17
Tableau II.4 : Dotation journalière pour les infrastructures publiques ............ 18
Tableau II.5 : Récapitulation des besoins calculés pour 2011........................ 18
Tableau II.6 : Récapitulation globale des besoins en eau.............................. 21
Tableau II.7 : Tableau des besoins en eau détaillés...................................... 22
Tableau III.1 : Dimensionnement de la bâche d’aspiration............................. 30
Tableau IV.1.Valeurs des diamètres des tuyaux de refoulement.................... 33
Tableau IV.2 Valeurs de la hauteur manométrique........................................ 39
Tableau VI.1 : Coefficient horaires en milieu rural......................................... 55
Tableau VI.2 : Coefficient horaires en milieu urbain...................................... 55
Tableau VI.3 : Répartition des ouvrages de distribution................................ 56
Tableau VI.4: Dimension des différents réservoirs........................................ 60
Tableau VI.5 : Valeur de ............................................................................................. 91
Tableau VI.6 : Valeur de ............................................................................................ 94
Tableau VII.1 : Matériaux pour la chambre collectrice................................... 107
Tableau VII.2 : Travaux de canalisation....................................................... 108
Tableau VII.3 : Fourniture des conduites...................................................... 108
Tableau VII.4 : Matériaux pour chambres vannes, ventouses ....................... 110
Tableau VII.5. Quantité des matériaux pour la bâche d’aspiration.................. 112
Tableau VII.6 : Quantité des matériaux pour les réservoirs .......................... 118
Tableau VII.7 : Matériaux pour les bornes fontaines .................................... 120
Tableau VII.8 : Répartition des tâches......................................................... 120
LISTE DES FIGURES
Fig. 0.1 : Cycle hydrologique ...................................................................... 7
Fig. III.1 : Schéma de captage..................................................................... 26
Fig. III.2 : Schéma d’une chambre collectrice............................................... 28
Fig. IV.1 : Schéma de principe .................................................................... 34
Fig. V.1 : Schéma de principe de fonctionnement du réservoir d’air............... 48
Fig. V.2: Détermination géométrique du réservoir d’air................................. 51
Fig. VI.1 : Schéma de calcul de la poutre en Té........................................... 68
Fig. VI.2: Allure des moments..................................................................... 68
Fig.VI.3: Allure des efforts tranchants.......................................................... 72
Fig.VI.4: Façonnage des aciers................................................................... 74
Fig.VI.5: Schéma de fonctionnement du réseau............................................ 97
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
BA : Béton Armé
DE : Diamètre Extérieur
DGHER : Direction Générale Hydraulique et d’Energie Rural
DI : Diamètre Intérieur
DN : Diamètre Nominale
E.P : Ecole Primaire
FD : Fonte Ductile
L.Co : Lycée Communal
NPSH : Net Positive Suction Head (Hauteur de charge absolue)
OMS : Organisation Mondiale de la santé
PN : Pression Nominale
PVC : Polychlorure de Vinyle
TABLE DES MATIERES
DEDICACE................................................................................................ i
REMERCIEMENTS.................................................................................... ii
LISTE DES TABLEAUX............................................................................. iii
LISTE DES FIGURES................................................................................ iv
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS................................................... v
CHAP 0 : INTRODUCTION........................................................................ 1
0.1. Généralités .................................................................................. 1
0.2. Présentation générale du sujet...................................................... 2
0.3. Qualité de l’eau potable................................................................. 2
0.3.1. Caractéristiques physiques........................................................ 2
0.3.2. Caractéristiques chimiques........................................................ 3
0.3.3. Caractéristiques bactériologiques.............................................. 5
0.3.4. Classes de l’eau........................................................................ 5
0.3.5. Cycle de l’eau............................................................................ 6
CHAP I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE.................................... 8
I.1. Introduction .................................................................................. 8
I.2. Situation géographique de la zone d’étude...................................... 8
I.2.1. Province de NGOZI.................................................................... 8
I.2.2. La commune NGOZI................................................................... 10
I.2.3. La zone du projet........................................................................ 11
I.2.4. Potentialités en eau de la zone du projet...................................... 12
I.2.4.1. Introduction............................................................................. 12
I.2.4.2. Différentes sources susceptibles d’alimenter le réseau.............. 12
CHAP II : EVALUATION DES BESOINS EN EAU POTABLE...................... 14
II.1. Introduction.................................................................................. 14
II.2. Estimation de la population résidente et des établissements publics
et privés...................................................................................... 14
II.2.1. Population résidente.................................................................. 14
II.2.2. Etablissements publics actuels.................................................. 15
II.2.3. Horizon de planification.............................................................. 15
II.2.4. Estimation de la population résidente future................................ 15
II.2.5. Estimation des bénéficiaires des établissements publics
futurs ......................................................................................... 16
II.3. Dotation des besoins spécifiques en eau potable........................... 16
II.3.1. Milieu rural................................................................................ 16
II.3.1. Evaluation des besoins en eau proprement dite........................... 18
II.3.1.1. Pour la population résidente.................................................... 18
II.3.1.2. Pour les infrastructures publiques........................................... 18
II.3.1.3. Récapitulatif des besoins moyens pour l’an 2011...................... 18
II.3.2. Besoins en eau maximum ......................................................... 19
II.3.2.1. Consommation de pointe......................................................... 19
II.3.2.2. Perte d’eau et marge............................................................... 19
CHAP III : CAPTAGE ET BACHE D’ASPIRATION..................................... 23
III.1. Description de la source à capter ................................................ 23
III.2. Généralités sur le captage .......................................................... 23
III.2.1. Nature des sources.................................................................. 23
III.2.2. Choix de la méthode de captage de la source............................ 25
III.2.3.Chambre collectrice. ................................................................. 28
III.2.4.Bâche d’aspiration .................................................................... 29
CHAP IV : STATION DE POMPAGE ET CALCUL DE LA CONDUITE
DE REFOULEMENT.................................................................. 31
IV.1. Introduction................................................................................. 31
IV.2. Description de la station de pompage........................................... 32
IV.3. Description de la conduite de refoulement.................................... 32
IV.3.1. Calcul du débit de refoulement ................................................. 32
IV.3.2. Calcul du diamètre du tuyau ..................................................... 32
IV.3.3. Calcul de la hauteur manométrique........................................... 34
IV.3.3.1. Calcul de la hauteur géométrique d’élévation.......................... 34
V.3.3.2. Calcul de la hauteur de refoulement......................................... 34
IV.3.3.3. Calcul de la hauteur d’aspiration............................................. 35
IV.3.4. Calcul des pertes de charge ................................................. 35
IV.3.4.1. Calcul de perte de charge linéaire dans la conduite de
refoulement................................................................................ 36
IV.3.4.2. Calcul des pertes de charges singulières........................... 38
IV.3.4.3. Calcul des pertes de charge à l’aspiration............................... 38
IV.3.4.4. Calcul de la hauteur manométrique totale ()..................... 39
IV.3.5. Choix de la pompe.................................................................... 39
IV.3.6. Calcul de la puissance de la pompe........................................... 40
IV.3.7. Calcul de la puissance du moteur d’entraînement....................... 40
IV.3.8. Choix final des caractéristiques de la pompe
du moteur d’entraînement......................................................... 40
IV.3.9. Vitesse spécifique de la pompe................................................. 41
IV.3.10. Cavitation............................................................................... 41
IV.3.10.1. Définition............................................................................. 41
IV.3.10.2. Phénomène de cavitation..................................................... 42
IV.3.10.3. Aspiration des pompes centrifuges....................................... 42
IV.3.10.4. Condition de non cavitation................................................... 45
CHAP V : PROTECTION DE LA CONDUITE DE REFOULEMENT CONTRE
LES COUPS DE BELIER............................................................ 46
V.1. Définition du coup de Bélier.......................................................... 46
V.2. Valeur numérique du coup de bélier.............................................. 46
V.3. Méthodes de protection des conduites de refoulement contre les
coups de Bélier............................................................................. 47
V.4. Méthode adoptée.......................................................................... 47
V.4.1 Exposé de la méthode de calcul simplifié..................................... 47
V.4.2. Calcul du réservoir d’air par la méthode de calcul simplifiée........ 48
V.4.2.1. Données du problème............................................................. 48
V.4.2.2. Calcul ................................................................................... 48
V.4.2.2.1. Célérité de l’onde................................................................. 49
V.4.2.2.2. Valeur du coup de Bélier...................................................... 49
V.4.2.2.3. Détermination des dimensions géométriques du réservoir
d’air.............................................................................................. 50
CHAP VI : DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU
RESEAU D’ALIMENTATION ET CALCULS
HYDRAULIQUES...................................................................... 52
VI.1. Introduction ................................................................................ 52
VI.2. Le stockage................................................................................ 52
VI.2.1. Définition et rôle des réservoirs................................................. 52
VI.2.2. Types de réservoirs................................................................. 53
VI.2.3 Dimensionnement des réservoirs............................................... 53
VI.2.3.1. Capacité des réservoirs......................................................... 54
VI.2.3.1.1. La capacité théorique.......................................................... 54
VI.2.3.1.2. Capacité pratique................................................................ 56
VI.2.3.2. Réservoir de refoulement (R1)............................................... 56
VI.2.3.3. Réservoirs pour la distribution................................................ 56
VI.3. Dimensionnement des réservoirs du projet .................................. 59
VI.3.1. Dimensionnement de la bâche d’aspiration................................ 62
VI.3.1.1. Dalle de couverture................................................................ 63
VI.3.1.1.1. Calcul des charges............................................................. 64
VI.3.1.1.2. Calcul des sollicitations....................................................... 64
VI.3.1.1.3. Détermination de la section des armatures .......................... 66
VI.3.1.2. La poutre............................................................................... 68
VI.3.1.2.1. Calcul des charges............................................................. 69
VI.3.1.2.2. Calcul des sollicitations....................................................... 69
VI.3.1.2.3. Détermination de l’axe neutre et des armatures.................... 70
VI.3.1.3. Dimensionnement du poteau.................................................. 72
VI.3.1.3.1. Calcul des sollicitations....................................................... 72
VI.3.1.4. Dimensionnement du radier ................................................... 74
VI.3.1.4.1. Estimation de la pression de l’eau........................................ 74
VI.3.1.4.2. Pression sous le poteau...................................................... 74
VI.3.1.4.3 Pression des parois sur le radier.......................................... 75
VI.3.1.4.4. Détermination des armatures du radier................................ 75
VI.3.2. Dimensionnement du réservoir de refoulement
de MUBUGA (RI)...................................................................... 76
VI.3.2.1. Dalle de couverture................................................................ 77
VI.3.2.1.1. Calcul des charges............................................................. 77
VI.3.2.1.2. Calcul des sollicitations....................................................... 78
VI.3.2.1.2.1. Calcul des moments en travée.......................................... 78
VI.3.2.1.2.2. Calcul des moments aux appuis....................................... 79
VI.3.2.1.2.3. Détermination de la section des armatures........................ 79
VI.3.2.2. La poutre .............................................................................. 82
VI.3.2.2.1. Calcul des charges............................................................. 83
VI.3.2.2.2. Calcul des sollicitations....................................................... 83
VI.3.2.2.3. Détermination de l’axe neutre.............................................. 84
VI.3.2.3. Dimensionnement du poteau.................................................. 86
VI.3.2.3.1. Calcul des sollicitations....................................................... 86
VI.3.4. Dimensionnement du radier....................................................... 89
VI.3.4.1. Estimation de la pression de l’eau.......................................... 89
VI.3.4.2. Pression sous le poteau......................................................... 89
VI.3.4.3. Pression des parois sur le radier............................................ 89
VI.3.5. Les parois................................................................................ 90
VI.3.5.1. Calcul de la traction dans les parois....................................... 91
VI.3.5.2. Calcul de la traction dans les viroles...................................... 91
VI.3.5.3. calcul des moments de flexions verticaux............................... 94
VI.4. Adduction ................................................................................... 95
VI.5.1. Conduite d’amenée de la chambre collectrice à la bâche
d’aspiration............................................................................... 98
VI.5.2. Conduite d’amenée du réservoir de refoulement au réservoir de
distribution................................................................................. 98
VI.4.3. Distribution : les branchements divers....................................... 99
VI.4.3.1. Types de tuyaux .................................................................. 103
VI.4.3.1.1. Généralités ........................................................................ 103
VI.4.3.1.2. Catégories des tuyaux........................................................ 103
VI.4.3.2. Les accessoires à la conduite d’alimentation........................... 104
CHAP VII : EVALUATION FINANCIERE DU PROJET................................ 106
VII.1. Introduction................................................................................ 106
VII. 2. Quantité des travaux................................................................. 106
VII.2.1. Chambre collectrice................................................................. 106
VII.2.2. Travaux de canalisation........................................................... 108
VII.2.3. Chambre de vannes, ventouses et purges................................ 109
VII.2.4. Bâche d’aspiration .................................................................. 110
VII.2.5. Les réservoirs de stockage...................................................... 113
VII.2.6. Bornes fontaines..................................................................... 119
VII.3. Planification des tâches.............................................................. 120
VII.4. Planning des travaux ................................................................. 121
VII.5. Devis estimatif .......................................................................... 122
CHAP VIII : ENTRETIEN ET GESTION DU RESEAU................................. 126
VIII.1. Introduction .............................................................................. 126
VIII.2. Maintenance et entretien............................................................ 126
VIII.2.1. Zone de captage..................................................................... 126
VIII.2.2. Les ouvrages de stockage et le réseau de distribution............. 127
VIII.2.3. Station de pompage ............................................................... 127
VIII.2.4. Autres ouvrages et accessoires.............................................. 127
VIII.2.5. maintenance du réseau........................................................... 128
VIII.3. Conclusion ............................................................................... 128
CHAP IX : RECOMMANDATIONS ET CONCLUSION GENERALE............. 129
IX.1. Recommandtions........................................................................ 129
IX.2. Conclusion générale.................................................................... 130
BIBLIOGRAPHIE....................................................................................... 131
ANNEXES.................................................................................................. 132
ANNEXE I.................................................................................................. 133
ANNEXE II................................................................................................. 134
ANNEXE III................................................................................................ 135
ANNEXE IV................................................................................................ 136
ANNEXE V................................................................................................. 137
Table de matières
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