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IV.5.4. Dimensionnement hydraulique du réseau de distribution

IV.5.4.1. Introduction

En dimensionnant les conduites, il y a des paramètres à considérer :

  1. La vitesse d’écoulement: La vitesse V de l’eau dans les conduites doit rester acceptable c’est-à-dire qu’elle doit être comprise si possible entre 0,5m/s et 1,5m/s
  • si, favorise la formation des dépôts et l’aire s’achemine difficilement vers les points hauts ;
  • si , on a l’accroissement de l’importance du coup de Bélier
  1. Débit: Les débits nécessaires pour chaque tronçon sont déjà déterminés conformément aux besoins des bénéficiaires
  1. Diamètre: Avec la formule :

Où :

: Débits en l/s

: Section de la conduite

: Vitesse en m/s

: Diamètre de la conduite

Il en résulte que :

  1. Les pertes de charges: Les pertes de charges sont des énergies qui se trouvent en chaleur lors de l’écoulement, elles sont dues aux frottements sur une longueur de surface.
  • Les pertes de charge linéaires

Elles correspondent aux frictions de l’eau contre les parois de la conduite. Ces frictions sont dues à un ensemble de paramètres intervenant dans la résistance à l’écoulement tels que :

  • La nature du tuyau ;
  • L’état du revêtement (degré d’usure des dépôts) ;
  • Vitesse du liquide transporté.

Elles sont trouvées en utilisant certaines tables qui facilitent les calculs et sont exprimés en m/m ou en % et variant avec le débit qui transite dans l’adduction. Ces tables sont conçues à partir des relations analytiques suivantes :

Selon DARCY-WEISBACH :

La vitesse V peut exprimée à l’aide de débit Q divisé par section S de la conduite.

           et

En remplaçant V par sa valeur, l’équation devient

             

Avec :

: Perte de charge linéaire totale en m

: Perte de charge linéaire en m/m

Coefficient de frottement qui est en fonction du nombre de Reynolds et change selon les types de tuyaux et les auteurs.

Avec :

: de la conduite en m

: vitesse moyenne d’écoulement en m/s

: Accélération de la pesanteur en m/s²

: viscosité cinématique (pour l’eau)

: Rugosité absolue ou hauteur moyenne des aspérités.

Quelques formulations de certains auteurs pour le calcul de

  • Formule de PRANDTL-KARMAN pour les tuyaux lisses en PVC
  • Formule de HEINRICH BLASIUS pour les tuyaux lisses et
  • Formule de PRANDTL et NIKURADSE en tenant compte de tuyaux rugueux (tuyaux en acier, en fonte et en béton armé)
  1. i)
  2. ii)
  • La formule la plus générale ou formule de COLEBROOK et WHITE applicable pour tous les types de tuyaux.
  • Les pertes de charges singulières

Ces pertes de charges singulières sont dues à la présence d’un obstacle particulier :

  • Coude ;
  • Vanne ;
  • Ventouse ;
  • Les purges ;
  • Les charges de section et de direction, etc.

Avec :

          : Coefficient de perte de charge locale caractéristique de

                charge résistante hydraulique

Il est déterminé par certains abaques suivant le type de singularité dont il est question. Comme ces pertes de charge singulières sont faibles par rapport aux pertes de charges linéaires, les calculs se baseront à ces dernières.

  1. e) la pression au sol:

La théorie de BERNOULLI appliquée entre deux sections quelconques 1 et 2 de même débit nous permet d’écrire :

Avec :

: Perte de charge totale engendrée dans le tronçon 1-2

: L’énergie potentielle

: L’énergie due à la pression

: L’énergie cinématique

La somme de ces deux termes s’exprime en mètre d’eau.

: poids volumique exprimé en N/m3

: vitesse en m/s

: accélération de la pesanteur en m/s²

Tenant compte que  est négligeable et que la pression est nulle (parce qu’on ne tient pas compte de la pression atmosphérique) ; on a :

Pression au sol = côte piézométrique – côte au sol

Dans tous les cas, la somme des pertes de charge est égale au dénivelé total de l’adduction

 
 
 
 

Figure IV.14. Illustration schématique du théorème de Bernoulli


IV.5.4.2. Schéma de fonctionnement du réseau à calculer

 
 
 
 


IV.5.4.3. Dimensionnement hydraulique proprement dite

Tronçon CD-1

Tronçon

Distance

Débit

Vitesse

Conduite

Pertes de charges

Altitude

Hauteur piézo.

Pression

DE

PN

DI

j

J

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

m

l/s

m/s

mm

bar

mm

m/m

m

m

m

m

m

m

m

CD—1

201,45

2

0,65

63

10

58,4

0,0073

1,470

1631

1602,75

1631

1629,53

0

26,78

Tronçon 1 – 4

Tronçon

Distance

Débit

Vitesse

Conduite

Pertes de charges

Altitude

Hauteur piézo.

Pression

DE

PN

DI

j

J

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

m

l/s

m/s

mm

bar

mm

m/m

m

m

m

m

m

m

m

1 - 2

276,3

1,811

0,59

63

10

58,4

0,006

1,6578

1602,75

1598,15

1629,53

1627,872

26,558

29,722

2 - A

195

1,811

0,59

63

10

58,4

0,006

1,17

1598,15

1580

1627,872

1626,702

29,722

46,702

A - 3

843,15

1,811

0,59

63

10

58,4

0,006

5,058

1580

1585,47

1626,702

1621,644

46,702

36,174

3 - 4

525

1,811

0,59

63

10

58,4

0,006

3,15

1585,47

1582,5

1624,644

1618,494

36,174

35,994

Tronçon 4 – 11

 Tronçon

Distance

Débit

Vitesse

Conduite

Pertes de charges

Altitude

Hauteur piézo.

Pression

DE

PN

DI

j

J

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

m

l/s

m/s

mm

bar

mm

m/m

m

m

m

m

m

m

m

4 - 5

676,05

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

8,788

1582,5

1580,4

1618,494

1609,706

35,99

34,70

5 - 6

787,20

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

10,233

1580,4

1575

1609,706

1599,473

34,70

24,47

6 - 7

375

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

4,875

1575

1570,5

1599,473

1594,598

24,47

24,09

7 - 8

187,5

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

2,437

1570,5

1772,6

1594,598

1592,161

24,09

19,56

8 - 9

100,5

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

1,306

1572,6

1569,5

1592,161

1590,588

19,56

21,35

9 - 10

540

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

7,02

1569,5

1563,7

1590,588

1583,785

21,35

20,08

10 - 11

630

1,513

0,78

50

10

44,8

0,0130

8,19

1563,7

1560,5

1583,785

1575,595

20,08

15,09

Tronçon 11 – 20

Tronçon

Distance

Débit

Vitesse

Conduite

Pertes de charges

Altitude

Hauteur piézo.

Pression

DE

PN

DI

j

J

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

m

l/s

m/s

mm

bar

mm

m/m

m

m

m

m

m

m

m

11 - 12

173,25

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

1,247

1560,5

1559,2

1575,595

1574,3

15,09

15,14

12 - 13

189,3

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

1,362

1559,2

1555,4

1574,3

1572,98

15,14

17,58

13 - 14

720,15

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

5,185

1555,4

1558,1

1572,98

1567,80

17,58

9,70

14 - 15

405,9

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

2,922

1558,1

1552,3

1567,80

1564,87

9,701

12,57

15 - 16

277,5

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

1,998

1552,3

1550,4

1564,87

1562,88

12,57

12,08

16 - 17

197,75

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

1,428

1550,4

1554,3

1562,88

1561,45

12,08

7,15

17 - 18

620,25

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

4,465

1554,3

1552,4

1561,45

1556,99

7,158

4,59

18 - 19

280,5

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

2,019

1552,4

1551,4

1556,99

1554,97

4,593

3,57

19 - 20

202,5

1,047

0,55

50

10

44,8

0,0072

1,458

1551,4

1540

1554,97

1553,51

3,574

13,51

Tronçon 20 – 27

Tronçon

Distance

Débit

Vitesse

Conduite

Pertes de charges

Altitude

Hauteur piézo.

Pression

DE

PN

DI

j

J

Amont

Aval

Amont

Aval

Amont

Aval

m

l/s

m/s

mm

bar

mm

m/m

m

m

m

m

m

m

m

20 - 21

615,75

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

8,928

1540

1538,4

1553,516

1544,588

13,5016

6,188

21 - 22

427,5

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

6,198

1538,4

1533,3

1544,588

1538,39

6,188

5,09

22 - 23

295,5

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

4,284

1533,3

1530,4

1538,39

1534,106

5,09

3,106

23 - 24

690

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

10,005

1530,4

1520

1534,106

1524,001

3,106

4,001

24 - 25

409,5

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

5,937

1520

1500

1524,001

1518,15

4,001

18,15

25 - 26

540,3

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

7,834

1500

1495

1518,15

1510,31

18,15

19,31

26 - 27

669

0,478

0,60

32

10

26,8

0,0145

9,700

1495

1490

1510,31

1503,002

19,31

13,002

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