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CHAPITRE IV EVALUATION DES BESOINS EN EAU POTABLE

Introduction

            Avant d’alimenter une localité (agglomération), il s’avère très important de procéder d’abord à l’évaluation estimative des besoins en eau. Cette dernière est basée sur l’estimation des effectifs à desservir, c’est-à-dire la population concernée par le réseau.

            En effet, l’eau doit être disponible en qualité et en quantité suffisante pour mieux répondre aux besoins des populations concernées. Ainsi donc, une bonne évaluation des besoins permettra de produire la quantité demandée et par là éviter des pertes éventuelles dues essentiellement au surdimensionnement. L’augmentation de la population et l’amélioration du niveau de vie sont des phénomènes fondamentaux de la croissance des besoins en général et en particulier des besoins en eau potable que toute AEP vise à satisfaire dans une période bien définie (durée de vie du réseau). Un système d’AEP est conçu pour un horizon de planification selon la durée de vie du réseau de distribution comprise entre 20 et 30 ans. Dans ce projet, l’horizon de planification est fixé à 20ans soit dans une période allant de 2013 à 2033.

Evaluation de la population actuelle (Po)

            Après notre visite sur terrain en date du 06/02/2013 et en se basant sur des données démographique fournies par l’ISTEEBU, les bénéficiaires évalués le long du secteur d’adduction se répartissent comme l’indique le tableau ci-dessous.

            En effet, pour évaluer le nombre d’habitants, il a été estimé que chaque ménage compte 6 personnes.

Tableau 12: Evaluation de la population actuelle

Colline

Ménages

Habitats

SHEMBE

120

720

MUREHE

60

360

MUZYE

30

180

Village moderne de GIHOFI

1500

9000

Total

1710

10260

 

Evaluation des Equipements publics

La colline GIHOFI compte divers établissements d’ordre publics et privés. Sur cette colline, seul l‘hôpital de GIHOFI sera desservie. Les données figurant dans le tableau ci-dessous résultent d’une enquête effectuée en date du 07/02/2013 auprès des responsablesde l’hôpital. Actuellement l’hôpital compte 56 lits et compte tenu de son extension sa capacité d’accueil des malades à hospitaliser passera de 56 lits à 110 lits.

Tableau 13: Equipement public

Désignation

Unité

Effectif

Hôpital de GIHOFI

Lit

110

Evaluation de la population projetée (Pn)

            Pour évaluer la population projetée, la durée de vie du réseau d’alimentation reste un facteur essentiel permettant d’estimer la population future qui sera desservie par ce réseau.

Comme indiqué ci-haut dans l’introduction de ce chapitre, l’horizon de planification est fixé à 20 ans. En outre, la projection de la population est évaluée par le taux d’accroissement de la province abritant le réseau. La projection de la population sera effectuée à l’aide de la formule suivante :

Avec :

  • Pn : population projetée
  • Po : population actuelle
  • r : taux de croissance annuel moyen
  • n : nombre d’années (horizon de planification)

Taux d’accroissement  annuel moyen

Partant du tableau d’accroissement moyen de la population résidant en province de RUTANA de 1999 à 2010, le taux d’accroissement annuel moyen est donné en appliquant la loi exponentielle de la formule précédente.

Tableau 14: Accroissement de la population de la province RUTANA

Années

Population

Masculin

Féminin

Total

1999

118911

126028

244939

2000

122273

130194

252467

2001

126216

133771

259987

2002

129885

137657

267542

2003

133563

141557

275120

2004

136768

144955

281723

2005

140050

148434

288484

2006

143411

151996

295407

2007

147283

156100

303383

2008

162809

170701

333510

2009

166716

174798

341514

2010

170718

178993

349711

Source : Annuaire statistique du Burundi 2010

Figure 21 : Evolution démographique de la province RUTANA

Exemple de calcul : Déterminons le taux de croissance annuel moyen de la population comprise entre 1999 et 2003

Pn (RUTANA)  = 275120

          Po (RUTANA) = 244939

          n = 2003 – 1999 = 4ans

          r(RUTANA) = ?

          275120 = 244939

  • = lfi (Cas général)

Avec : i : rayon de giration dans la section transversale

            i =

I : moment d’inertie de la section transversale dans le plan de flamblement

            B : aire de la section transversale

  (cas particulier)

= 29,1cm

= 1 + 0,2 = 1 + 0,2 = 1,14

  • Calcul de la section des armatures
  • Armatures longitudinales

Ns =

Avec :                    1,10 = si plus de la moitié des charges est appliqués à  90 jours

K =        1,20 = si la majeur des charges est appliqués avant 28 jours

1 = dans d’autres cas

Nb=

Br= (a – 2e) × (a – 2e)

Avec : a : largeur de la colonne

            e : enrobage

            Br : aire de la section

Br= (20cm – 4cm) × (20cm – 4cm) = 256cm2= 25600mm2

Nb= = 403911,1N = 403,91KN

Ns = = – 346,29KN

La force qui doit être équilibrée par l’acier est de signe négatif, cela signifie que le béton seul peut supporter les charges appliquées au poteau.

En revanche, les armatures résistant à la traction sont nécessaire. Ainsi donc, il est nécessaire de calculer la section des armatures minimales (Amin).

Amin= max

Périmètre = c × 4 = 20cm ×4 = 80cm

Séction = 20cm × 20cm = 400cm2

Amin= max

Amin= 3,2cm2

Amax= 0,5 ×  = 0,5 × = 20cm2

Nombre de Ф10 : =4Ф10 Fe E400 HA

AS= 0,79cm2 × 4=3,16cm2

Amin= 3,2cm2  A = 3,16cm2  Amax= 20cm2 (la section est vérifiée)

  • Armatures transversales

Avec :  : diamètre des armatures longitudinales

             : Diamètre des armatures transversales

Adoptons Ф6 Fe E400 HA

Espacement des armatures transversales :

St

St = 15cm

 

Dimensionnement du radier

D = max (l1/20 ; 30cm)

Avec D : débord

D = max (477cm/20 ; 30cm)

D = max (23,85cm ; 30cm)

Adoptons D = 30cm

  • Calcul des charges
  • Charges permanente (G) :
  • Poids propre du radier = 25KN/m3 × (5,8m)2 × 0,2m = 168,2KN
  • Poids propre de la chape = 20KN/m3 × (4,4m)2 × 0,02m = 7,74KN
  • Charge totale que l’eau exerce sur le radier = (D)2 × pression de l’eau sur le radier

Pression de l’eau sur le radier = masse volumique de l’eau × Hu

Pression de l’eau sur le radier = 10KN/m3 × 2,0m = 20KN/m2

Charge totale que l’eau exerce sur le radier = (4,4m)2 × 20KN/m2= 387,2KN

  • Poids propre du mur = poids volumique des moellons × volume du mur

Volume du mur = volume total – capacité du réservoir

Volume total = (5,2m)2 × 2,4m =64,89m3

Volume du mur = 64,89m3 – 30m3= 34,89m3

Poids propre du mur = 22,6KN/m3 × 34,89m3= 788,51KN

  • Poids propre de la dalle de couverture = 145,8KN
  • Poids propre de la poutre = 25KN/m3 × (5,4m ×2) × 0,25m × 0,20m = 13,5KN
  • Poids propre du poteau = 25KN/m3 × 0,2m × 0,2m × 2,4m = 2,4KN

G =168,2KN + 7,74KN + 387,2KN + 788,51KN + 145,8KN + 13,5KN + 2,4KN= 1513,35KN

  • Charges d’exploitations (Q) :
  • Q = 2KN/m2 × (5,8m)2= 67,28KN

Pu = 1,35 G + 1,5 Q

Pu = 1,35 (1513,35KN) + 1,5 (67,28KN) = 2143,94KN

Pu/m2= = 63,73KN/m2

Pour la bande d’1m : Pu/m= = 63,73KN/m

  • Calcul des sollicitations
  • Calcul des moments de référence

Mox=  × Pu × lx2

Avec

  • =

Mox= 0,036 × 63,73KN/m × (5,8m)2=77,18KNm

Moy=  × Mox

Avec =

          = (1)2 = 1

Moy= 77,18KNm

  • Calcul des moments en travée

Mtx= Mty= 0,85 × Mox

Mtx= Mty= 0,85 ×77,18KNm =65,60KNm

  • Calcul de la section des armatures

d = 0,9 × 0,2m = 0,18m

= = 0,14

= 0,14 = 0,3 (pas nécessité d’acier comprimés)

Déterminons Astrx

En travée dans le sens lx :

Astrx=

Avec Zb = d (1 – 0,4 )

          Zb = 0,18 (1 – 0,4 × 0,14) = 0,17m

          fed =

          fed = = 348MPa

          Astrx= =0,001108m2= 11,08cm2

Pour le radier du réservoir de 30m3, l’acier utilisé aura comme diamètre nominal 12mm (Ф12) de section A = 1,13cm2.

Nombre de Ф12 : =9,8

Adoptons 10Ф12 Fe E400/m

AS= 1,13 cm2 × 10=11,3cm2/m

Tableau 23 : Récapitulationdes dimensions des réservoirs du projet

Réservoir

dimensions

10m3

30m 3

Hauteur des parois (m)

1,8

2,4

Niveau d’eau max (m)

1,4

2,0

Φ intérieur (m)

3,05

4,4

Φ extérieur (m)

3,85

5,2

Φ extérieur avec fondation (m)

4,45

5,8

Couvercle (m)

4,05

5,4

Epaisseur des parois

0,40

0,40

Epaisseur fondation (m)

0,20

0,20

Epaisseur de la dallette(m)

0,15

0,20

Armatures dallette /m(sur lx et ly)

6 Ф6

5 Ф8

Armatures radier /m(sur lx et ly)

10 Ф8

10 Ф12

Armatures poutre /m

–

Appuis

2 Ф12

Travée

2 Ф12

Armatures poteau

–

4 Ф10

 

Calculs hydrauliques

Choix du système d’alimentation

Après notre visite sur terrain et après élaboration du profil en long, le choix du système d’alimentation est dicté par la topographie du lieu de captage et du lieu à desservir. La source SARUGERERA et la source KOBA se trouve à une altitude supérieur à celle des endroits de puisages (réservoir de distribution), d’où le choix du système gravitaire. Dans ce projet, le réseau d’alimentation GIHARO-BUKEMBA est de type ramifié car les conduites ne comportent aucune alimentation en retour.

En effet, le profil en long indique les altitudes des différents points du tracé auxquels seront installés les chambres de ventouses aux points haut et des chambres de purges aux points bas du tracé afin d’assurer le bon fonctionnement du réseau. Le tracé des conduites tiendra compte de l’accessibilité, de la topographie et des aspects économiques.

Choix de la tuyauterie

La tuyauterie de transport d’eau est choisie suivant deux facteurs principaux à savoir :

  • Le débit d’eau à transporter ;
  • La pression à laquelle l’écoulement sera soumis pendant le fonctionnement normal.

Ainsi, le choix de la tuyauterie devra être fait tronçon par tronçon suivant l’appréciation du maître d’œuvre (ingénieur). Dans cette étude, il a été proposé d’utiliser les tuyaux en PVC en raison de leurs légèretés et de leurs résistances à la corrosion.

Choix du diamètre de la tuyauterie

Le diamètre de la conduite adaptée doit remplir la condition de vitesse d’écoulement des petites conduites en charge des adductions d’eau. Au BURUNDI, pour chaque étude d’AEP, la DGHER a fait savoir en 1989 que la vitesse d’écoulement doit remplir la condition suivante :

                                                            0,3m/s V 0,5m/s

Comme l’indique le tableau ci-après, il existe une variété de diamètre de la tuyauterie rencontrée sur le marché burundais.

Tableau 24: Diamètres normalisés des conduites

A.G

PVC

DE (mm)

PN (bars)

DI (mm)

-

20

16

16

-

25

16

21

1"

32

16

26,8

1"1/4

40

16

33,6

10

36

1"1/2

50

16

42

10

44,8

2"

63

16

53

10

56,6

6

58,4

2"1/2

75

16

63,2

10

67,4

6

69,8

3"

90

16

75,8

10

80,8

6

83,6

4"

110

16

92,4

10

98,8

6

102,8

125

16

105

10

112,4

6

116

140

16

-

10

125,8

6

130

160

16

-

10

144

6

149,2

200

16

-

10

180

6

187

Calculs hydrauliques proprement dit

Pour les calculs hydrauliques, les formules et les expressions suivantes seront utilisées :

            J = j × d

            Hpiezo= At – J

            P = Hpiezo – At

Avec : 

j : perte de charge en m/m ;

Q : débit en m3/s ;

J : perte de charge total en m ;

d : distance réelle en m ;

Hpiezo : hauteur piézométrique ;

At : altitude en m ;

P : pression.


Tableau 25: Calculs hydrauliques

Tronçon

Distance

réelle (m)

Débit

(m3/s)

Conduite

Vitesse

(m/s)

j

(m/m)

J

(m)

Altitude (m)

H Piézo (m)

Pression (m)

  

DE

PN

DI (m)

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

CC-CP1

933,41

0,00514

140

10

0,1258

0,414

0,0018

1,69

1290,51

1225,25

1290,51

1288,82

0,00

63,57

CP1-R1

455,01

0,00514

140

10

0,1258

0,414

0,0018

0,83

1225,25

1232,17

1288,82

1287,99

63,57

55,82

R1-CP2

413,99

0,00484

125

10

0,1124

0,488

0,0028

1,16

1232,17

1199,78

1287,99

1286,84

55,82

87,06

CP2-CV1

556,75

0,00484

125

10

0,1124

0,488

0,0028

1,55

1199,78

1209,77

1286,84

1285,28

87,06

75,51

CV1-CP3

229,6

0,00484

125

10

0,1124

0,488

0,0028

0,64

1209,77

1195,16

1285,28

1284,64

75,5

89,48

CP3-R2

374,2

0,00484

125

10

0,1124

0,488

0,0028

1,04

1195,16

1208,34

1284,64

1283,60

89,5

75,26

R2-CP4

341,94

0,00454

125

10

0,1124

0,458

0,0025

0,85

1208,34

1205,98

1283,60

1282,75

75,3

76,77

CP4-CV2

702,54

0,00454

125

10

0,1124

0,458

0,0025

1,75

1205,98

1222,49

1282,7

1281,00

76,8

58,51

CV2-CP5

1078,68

0,00454

125

10

0,1124

0,458

0,0025

2,69

1222,49

1186,93

1281,00

1278,31

58,5

91,38

CP5-CV3

672,87

0,00454

125

10

0,1124

0,458

0,0025

1,68

1186,93

1208,78

1278,3

1276,63

91,4

67,85

CV3-R3

848,79

0,00454

125

10

0,1124

0,458

0,0025

2,11

1208,78

1202,23

1276,6

1274,52

67,9

72,29

R3-CV4

790,23

0,00424

125

10

0,1124

0,428

0,0022

1,74

1202,23

1199,02

1274,5

1272,77

72,3

73,75

CV4-CV5

599,31

0,00424

125

10

0,1124

0,428

0,0022

1,32

1199,02

1192,92

1272,8

1271,45

73,8

78,53

CV5-CP6

230,17

0,00424

125

10

0,1124

0,428

0,0022

0,51

1192,92

1176,36

1271,5

1270,94

78,5

94,58

CP6-CP7

637,87

0,00424

125

16

0,105

0,490

0,0031

1,95

1176,36

1165,33

1270,9

1268,99

94,6

103,7

CP7-CP8

587,14

0,00424

125

16

0,105

0,4899

0,0031

1,794

1165,33

1162,17

1269

1267,2

104

105

CP8-CV6

3642,55

0,00424

125

6

0,116

0,4014

0,0019

6,915

1162,17

1225,84

1267,2

1260,28

105

34,44

CV6-R4

145,49

0,00424

125

6

0,116

0,4014

0,0019

0,276

1225,84

1226,79

1260,3

1260,01

34,4

33,22

R4-R5

885,98

0,00334

110

6

0,1028

0,4026

0,0022

1,961

1226,79

1232,33

1260

1258,05

33,2

25,72

R5-R6

447,54

0,00244

90

6

0,0836

0,4447

0,0034

1,523

1232,33

1234,73

1258

1256,52

25,7

21,79

R6-R7

783,91

0,00154

75

6

0,0698

0,4027

0,0036

2,79

1234,73

1228,67

1256,5

1253,73

21,8

25,06

R7-R8

623,08

0,00064

50

10

0,0448

0,4062

0,0062

3,879

1228,67

1234,47

1253,7

1249,86

25,1

15,39

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