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