L’objectif principal de ce chapitre est de bien mener les calculs de dimensionnement des ouvrages hydrauliques et de distribution afin d’assurer une alimentation en eau potable jusqu’à tous les points souhaités c'est-à-dire de l’amont jusqu’à l’aval (du lieu de captage jusqu’au lieu de distribution)
Les réservoirs ont pour rôle :
-restituer de l’eau au moment des heures de pointe,
-régulation des consommations journalières,
-réserve de sécurité en cas d’incendie,
-régulation de la pression dans le réseau de distribution.
La classification des réservoirs se fait selon :
Selon la nature des matériaux de construction :
Selon la position de l’emplacement :
Selon la forme de la base :
Le choix des réservoirs dépendra de la nature du fluide, de sa capacité et de son emplacement. Pour notre étude nous proposons des réservoirs circulaires (R1, R2, R3, et R4) et des réservoirs carrés pour la bâche d’aspiration et le réservoir de refoulement.
Un réservoir est généralement calculé pour satisfaire aux variations journalières de consommations en tenant compte des heures de plus forte consommation. Il doit prévoir emmagasiner ce qui arrive en trop d’une part et d’autre part le volume destiné à être distribué.
Soit QE et QS, respectivement la quantité d’eau qui entre dans le réservoir par unité de temps et la quantité d’eau qui en sort par unité de temps. Pendant les heures de pointe QS > QE et pendant les heures creuses QS < QE.
Soit également VS et VE respectivement le volume sortant et le volume entrant et Vres la capacité du réservoir, nous pouvons écrire ce qui suit :
VE=QE*t= (IV.1)
Vs=Q s*t= (IV.2)
VRés= QS(t)) dt (IV.3)
Avec: QE : débit entré du réservoir
QS : débit sorti du réservoir
Le débit horaire sortant du réservoir moyen sera :
Qmoy/h= (IV.4)
Qmoy/h =
Qmoy/h = 5,171m3/h
Pour avoir la capacité du réservoir, un coefficient de 1,5 sera appliqué à la consommation journalière afin de remédier soit à une consommation exceptionnelle, soit à une interruption d’adduction suite à un accident ou à un entretien éventuel.
Vres = volume journalier*1,5
Une autre chose qui influence la capacité du réservoir, c’est le facteur variation horaire suivant la catégorie des bénéficiaires.
Notre réseau d’étude s’étend exclusivement sur une zone rurale, d’où nous utilisons les coefficients horaires ci-dessous:
Temps(h) |
0-2 |
2-6 |
6-7 |
7-12 |
12-14 |
14-19 |
19-22 |
22-24 |
coefficient |
0,0 |
0,3 |
2 |
1 |
1,5 |
1,7 |
0,15 |
0,0 |
Tableau 14 : coefficient horaire
Les tableaux ci-après sont calculés selon les formules et symboles suivants:
QSP=QSh*ch (IV.5)
QEP=QE*T (IV.6)
QSC=∑ QSP (IV.7)
QEC=∑ QEP (IV.8)
Avec:
T(h):tranche en une heure
QSh: quantité sortie en une heure
QSP: quantité sortie partielle
QSC : quantité sortie cumulée
QEP: quantité entrée partielle
QEC: quantité entrée cumulée
QE: quantité entrée
Calcul de la capacité des réservoirs
Bâche d’aspiration
Pour déterminer la capacité de la bâche d’aspiration, nous utilisons le débit de la source qui est 2,5l/s diminué de 0,2l/s pour la biodiversité. Nous avons donc un débit de 2,3l/s.
Elle sera construite en béton armé à côté de la station de pompage.
T(h) |
∆t |
QSh |
QSP |
QSC |
QE |
QEP |
QEC |
QEC-QSC |
0-2 |
2 |
15,513 |
31,026 |
31,026 |
8,28 |
16,56 |
16,56 |
-14,466 |
2-6 |
4 |
15,513 |
62,052 |
93,078 |
8,28 |
33,12 |
49,68 |
-43,398 |
6-7 |
1 |
- |
- |
93,078 |
8,28 |
8,28 |
57,96 |
-35,118 |
7-12 |
5 |
- |
- |
93,078 |
8,28 |
41,4 |
99,36 |
6,282 |
12-14 |
2 |
- |
- |
93,078 |
8,28 |
16,56 |
115,92 |
22,842 |
14-19 |
5 |
- |
- |
93,078 |
8,28 |
41,4 |
157,32 |
64,242 |
19-22 |
3 |
- |
- |
93,078 |
8,28 |
24,84 |
182,16 |
89,082 |
22-24 |
2 |
15,513 |
31,026 |
124,104 |
8,28 |
16,56 |
198,72 |
74,616 |
Tableau 15 : calcul de la capacité de la bâche d’aspiration
La capacité de la bâche d’aspiration est de:89,082+|-43,398|=132,48m3
Soit une bâche d’aspiration de 135m3
Réservoir de refoulement RR
T(h) |
∆t |
Ch |
QSM (m3/h) |
QSP (m3/h) |
QSP (m3) |
Vsc (m3) |
QE (m3/h) |
QEP(m3) |
VEC |
VEC-VSC |
0-2 |
2 |
0 |
5,171 |
0 |
0 |
0 |
15,513 |
31,026 |
31,026 |
31,026 |
2-6 |
4 |
0,3 |
5,171 |
1,5513 |
6,2052 |
6,2052 |
15,513 |
62,052 |
93,078 |
86,8728 |
6-7 |
1 |
2 |
5,171 |
10,342 |
10,342 |
16,5472 |
- |
- |
93,078 |
76,5308 |
7-12 |
5 |
1 |
5,171 |
5,171 |
25,855 |
42,4022 |
- |
- |
93,078 |
50,6758 |
12-14 |
2 |
1,5 |
5,171 |
7,7565 |
15,513 |
57,9152 |
- |
- |
93,078 |
35,1628 |
14-19 |
5 |
1,7 |
5,171 |
8,7907 |
43,9535 |
101,8687 |
- |
- |
93,078 |
-8,7907 |
19-22 |
3 |
0,15 |
5,171 |
0,77565 |
2,32695 |
104,19565 |
- |
- |
93,078 |
-11,1176 |
22-24 |
2 |
0 |
5,171 |
0 |
0 |
104,19565 |
15,513 |
31,026 |
124,104 |
19,9083 |
Tableau 16 : calcul de la capacité du réservoir de refoulement
La capacité théorique du réservoir de refoulement est de:86,8728+|-11,1176=97,9904m3
La capacité pratique du réservoir de refoulement est de : 97,9904*1,5=146,9856m3
Soit un réservoir de refoulement de 150m3
Colline Muyange R1 (QE=1,94m3/h)
T(h) |
∆t |
ch |
QE (m3/h) |
QSP (m3/h) |
VSP (m3) |
Vsc (m3) |
VEP (m3) |
VEC |
VEC-VSC |
0-2 |
2 |
0 |
1,94 |
0 |
0 |
0 |
3,88 |
3,88 |
3,88 |
2-6 |
4 |
0,3 |
1,94 |
0,582 |
2,328 |
2,328 |
7,76 |
11,64 |
9,312 |
6-7 |
1 |
2 |
1,94 |
3,88 |
3,88 |
6,208 |
1,94 |
13,58 |
7,372 |
7-12 |
5 |
1 |
1,94 |
1,94 |
9,7 |
15,908 |
9,7 |
23,28 |
7,372 |
12-14 |
2 |
1,5 |
1,94 |
2,91 |
5,82 |
21,728 |
3,88 |
27,16 |
5,432 |
14-19 |
5 |
1,7 |
1,94 |
3,298 |
16,49 |
38,218 |
9,7 |
36,86 |
-1,358 |
19-22 |
3 |
0,15 |
1,94 |
0,291 |
0,873 |
39,091 |
5,82 |
42,68 |
3,589 |
22-24 |
2 |
0 |
1,94 |
0 |
0 |
39,091 |
3,88 |
46,56 |
7,469 |
Tableau 17 : calcul de la capacité du réservoir R1
La capacité théorique du réservoir est de : 9,312+|-1,358|=10,67m3
La capacité pratique du réservoir est de : 10,67*1,5=16,005m3
Soit un réservoir est de 20m3
Colline Gitwa R2 (QE=1,16m3/h)
T(h) |
∆t |
ch |
QE (m3/h) |
QSP (m3/h) |
VSP (m3) |
Vsc (m3) |
VEP (m3) |
VEC |
VEC-VSC |
0-2 |
2 |
0 |
1,16 |
0 |
0 |
0 |
2,32 |
2,32 |
2,32 |
2-6 |
4 |
0,3 |
1,16 |
0,348 |
1,392 |
1,392 |
4,64 |
6,96 |
5,568 |
6-7 |
1 |
2 |
1,16 |
2,32 |
2,32 |
3,712 |
1,16 |
8,12 |
4,408 |
7-12 |
5 |
1 |
1,16 |
1,16 |
5,8 |
9,512 |
5,8 |
13,92 |
4,408 |
12-14 |
2 |
1,5 |
1,16 |
1,74 |
3,48 |
12,992 |
2,32 |
16,24 |
3,248 |
14-19 |
5 |
1,7 |
1,16 |
1,972 |
9,86 |
22,852 |
5,8 |
22,04 |
-0,812 |
19-22 |
3 |
0,15 |
1,16 |
0,174 |
0,522 |
23,374 |
3,48 |
25,52 |
2,146 |
22-24 |
2 |
0 |
1,16 |
0 |
0 |
23,374 |
2,32 |
27,84 |
4,466 |
Tableau 18 : calcul de la capacité du réservoir R2
La capacité théorique du réservoir est de : 5,568+|-0,812|=6,38m3
La capacité pratique du réservoir est de : 6,38*1,5=9,57m3
Soit un réservoir est de 10m3
Zone Gashoho R3 (QE=0,57m3/h)
T(h) |
∆t |
ch |
QE (m3/h) |
QSP (m3/h) |
VSP (m3) |
Vsc (m3) |
VEP (m3) |
VEC |
VEC-VSC |
0-2 |
2 |
0 |
0,57 |
0 |
0 |
0 |
1,14 |
1,14 |
1,14 |
2-6 |
4 |
0,3 |
0,57 |
0,171 |
0,684 |
0,684 |
2,28 |
3,42 |
2,736 |
6-7 |
1 |
2 |
0,57 |
1,14 |
1,14 |
1,824 |
0,57 |
3,99 |
2,166 |
7-12 |
5 |
1 |
0,57 |
0,57 |
2,85 |
4,674 |
2,85 |
6,84 |
2,166 |
12-14 |
2 |
1,5 |
0,57 |
0,855 |
1,71 |
6,384 |
1,14 |
7,98 |
1,596 |
14-19 |
5 |
1,7 |
0,57 |
0,969 |
4,845 |
11,229 |
2,85 |
10,83 |
-0,399 |
19-22 |
3 |
0,15 |
0,57 |
0,0855 |
0,2565 |
11,855 |
1,71 |
12,54 |
0,685 |
22-24 |
2 |
0 |
0,57 |
0 |
0 |
11,855 |
1,14 |
13,68 |
1,825 |
Tableau 19 : calcul de la capacité du réservoir R3
La capacité théorique du réservoir est de : 2,736+|-0,399|=3,135m3
La capacité pratique du réservoir est de : 3,135*1,5=4,7m3
Soit un réservoir est de 5m3
Colline Gashoho R4 (QE=1,46m3/h)
T(h) |
∆t |
ch |
QE (m3/h) |
QSP (m3/h) |
VSP (m3) |
Vsc(m3) |
VEP (m3) |
VEC |
VEC-VSC |
0-2 |
2 |
0 |
1,46 |
0 |
0 |
0 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2-6 |
4 |
0,3 |
1,46 |
0,438 |
1,752 |
1,752 |
5,84 |
8,76 |
7,008 |
6-7 |
1 |
2 |
1,46 |
2,92 |
2,92 |
4,672 |
1,46 |
10,22 |
5,548 |
7-12 |
5 |
1 |
1,46 |
1,46 |
7,3 |
11,972 |
7,3 |
17,52 |
5,548 |
12-14 |
2 |
1,5 |
1,46 |
2,19 |
4,38 |
16,352 |
2,92 |
20,44 |
4,088 |
14-19 |
5 |
1,7 |
1,46 |
2,482 |
12,41 |
28,762 |
7,3 |
27,74 |
-1,022 |
19-22 |
3 |
0,15 |
1,46 |
0,219 |
0,657 |
29,419 |
4,38 |
32,12 |
2,701 |
22-24 |
2 |
0 |
1,46 |
0 |
0 |
0 |
2,92 |
35,04 |
5,621 |
Tableau 20 : calcul de la capacité du réservoir R4
La capacité théorique du réservoir est de : 7,008+|-1,022|=8,03m3
La capacité pratique du réservoir est de : 8,03*1,5=12,045m Soit un réservoir est de 15m3
Tronçon |
Distance |
Débit |
Conduite |
Vitesse |
j |
J |
Altitude (m) |
H Piézo (m) |
Pression (m) |
||||||
réelle (m) |
(m3/s) |
Type |
DE |
PN |
DI (m) |
(m/s) |
(m/m) |
(m) |
Amont |
Aval |
Amont |
Aval |
Amont |
Aval |
|
CD-BA |
34.5 |
0.0023 |
PVC |
63 |
6 |
0.058 |
0.859078 |
0.01698 |
0.58595 |
1588 |
1587 |
1588 |
1587.414 |
0 |
0.414053 |
BA_P |
5 |
0.0043 |
PVC |
110 |
16 |
0.092 |
0.641585 |
0.00577 |
0.0283 |
1587 |
1586.43 |
1587.414 |
1587.386 |
0.414053 |
0.956 |
P_RR |
1971 |
0.0043 |
PVC |
110 |
16 |
0.092 |
0.641586 |
0.00577 |
11.364 |
1586.4 |
1683.3 |
1587.386 |
1576.022 |
0.956 |
-107.278 |
RR-R1 |
617.5 |
0.0009 |
PVC |
50 |
16 |
0.042 |
0.621055 |
0.01431 |
8.83557 |
1683.3 |
1669.3 |
1683.3 |
1674.464 |
0 |
5.164433 |
R1-R2 |
629.1 |
0.0003 |
PVC |
40 |
10 |
0.036 |
0.31454 |
0.00517 |
3.2528 |
1669.3 |
1670.3 |
1674.464 |
1671.212 |
5.164433 |
0.911637 |
RR-R3 |
813.3 |
0.0006 |
PVC |
50 |
16 |
0.042 |
0.41163 |
0.0069 |
5.61009 |
1683.3 |
1665.9 |
1683.3 |
1677.69 |
0 |
11.78991 |
R3-CP |
526.6 |
0.0004 |
PVC |
40 |
16 |
0.034 |
0.462632 |
0.01116 |
5.87496 |
1665.9 |
1630.3 |
1677.69 |
1671.815 |
11.78991 |
41.51495 |
CP_CV |
375 |
0.0004 |
PVC |
40 |
16 |
0.034 |
0.462632 |
0.01116 |
4.18365 |
1630.3 |
1664.4 |
1671.815 |
1667.631 |
41.51495 |
3.231296 |
CV-R4 |
62 |
0.0004 |
PVC |
40 |
16 |
0.034 |
0.462632 |
0.01116 |
0.6917 |
1664.4 |
1666.5 |
1667.631 |
1666.94 |
3.231296 |
0.4396 |