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V 4. Ouvrages de stockage : Réservoir

V.4.1.  Généralités

       Le réservoir doit être prévu lorsque le débit de la source en 24h est juste suffisant pour couvrir les besoins de la population. En effet, pour une adduction gravitaire, qui assure quotidiennement un débit sensiblement constant, il est indispensable pour stocker l’eau pendant les heures creuses et la restituer avec un débit suffisant pendant les heures de pointe.

Il sert aussi de sécurité pour des réserves de secours d’incendie.

On doit aussi prévoir un réservoir pour pouvoir réparer la conduite d’amenée entre la source et le réservoir sans toutefois interrompre la distribution.

La prévision d’un réservoir est en plus de grande nécessité pour limiter la section de la conduite d’amenée qui devrait être beaucoup plus grande si l’on alimentait le village directement. Il sert aussi de grande importance pour maintenir la pression constante dans le réseau.

a. Le rôle d’un réservoir

Un réservoir a un rôle de la mise en réserve d’un volume d’eau utilisable pour des cas spéciaux tels que :

                   - la coupure d’électricité

                   - la rupture des tuyaux

                   - l’incendie

b. Emplacement du réservoir

Pour des raisons économiques, il sera de grande rentabilité de placer  le réservoir à proximité du centre de gravité de l’agglomération. Tout cela dans le but de réduire la quantité des conduites et par conséquent les pertes de charges et les fuites d’eau.

c. Altitude du réservoir

L’emplacement choisi pour édifier le réservoir doit être compatible avec l’un des rôles qu’il doit jouer, à savoir donner aux consommateurs une pression suffisante au moment de la consommation de pointe. En conséquence, l’altitude du radier du réservoir doit se situer à un niveau supérieur à la plus haute côte piézométrique exigée sur le réseau en aval de distribution.

V.4.2. Classification des réservoirs

D’après la nature des matériaux, on distingue :

         - les réservoirs métalliques ;

         - les réservoirs en maçonnerie ;

         - les réservoirs en béton armé, ordinaire ou précontraint.

Le choix de l’un ou de l’autre type de réservoir dépendra de la nature de fluide, de sa capacité et de l’emplacement de cet ouvrage.

D’après la situation des lieux, les réservoirs peuvent être :

         - enterrés

         - semi-enterrés

         - surélevés.

Au niveau de la forme également, les types les plus fréquemment rencontrés sont :

            - cylindriques

            - parallélépipédiques

Néanmoins, la construction d’un réservoir représente un investissement non moins important tant que les conditions topographiques seront moins favorables. C’est ainsi, par exemple, qu’un réservoir surélevé coûte plus cher qu’un réservoir enterré ou semi-enterré (de l’ordre de 4 à 5 fois).

Choix du réservoir

Pour des  réservoirs de formes différentes, on a :

  • le périmètre d’un carré de surface S est : P=4√S ;
  • celui du cercle est : P1=√4πS=3,57√S
  • pour le rectangle de côte a et b=K a avec K>1 ; est

P2=  =γ√S                

Exemple

K

1

2

3

4

 γ

4

4,24

4,62

5

Plus K croit, plus γ croit. Donc, le périmètre augmente. P2≥4√S 

→ P1<P≥P2

Dans notre étude, nous avons proposé des réservoirs en maçonnerie de moellons semi-enterrés avec une forme cylindrique, car ce dernier résiste mieux à la pression hydrostatique et consomme moins de matériaux de construction, surtout trouvés sur place. La topographie du site et l’économie sur les frais de construction conditionnent aussi ce choix.

V.4.3. Equipements des réservoirs

   Pour un fonctionnement harmonieux, chaque réservoir comportera les éléments suivants :

  1. Un robinet à flotteur précédé d’une vanne sur la conduite d’alimentation, ainsi qu’un limiteur de débit.
  2. Un trop-plein: Ce système permet d’éliminer, sans causer de dégâts, la quantité d’eau excédentaire au niveau prévu dans le réservoir. Cet excédent est renvoyé dans l’exutoire prévu pour cet effet.
  3. Un système de vidange avec bouchon: Il est une conduite installée en bas du réservoir sur le radier. Son rôle est de permettre l’évacuation des dépôts.

La conduite de vidange peut être connectée à la conduite du trop-plein et est munie d’un robinet vanne que l’on ouvre au moment de vidange et que l’on ferme juste après le nettoyage.

  1. Une ou plusieurs conduites de départ équipée(s) de vanne(s) : elle(s) prend (prennent) départ à quelques centimètres (15 ou 20cm) au-dessus du radier afin d’éviter les dépôts résultant de la décantation ne soient pas canalisés dans la conduite vers les points du puisage.

Le départ peut être du côté de celui de l’arrivée. Un robinet vanne est installé sur le départ de la conduite pour isoler ce dernier en cas de panne.

  1. Une échelle intérieure et éventuellement extérieure. L’accès à l’intérieur est facilité par un trou appelé « Trou d’homme ». ce trou est prévu sur la couverture supérieure.

L’installation de branchements privés sera favorisée chez tous les particuliers car ils assurent un meilleur service et un paiement régulier de l’eau. Les branchements privés alimenteront aussi essentiellement les infrastructures sociales : hôpitaux, dispensaires, écoles, missions, …                                              Les branchements chez les particuliers seront systématiquement équipés d’un petit réservoir de 2000 litres et d’un limiteur de débit.

V.4.4. Capacité des réservoirs

V.4.4.1 Généralités

          La première chose à considérer lors de l’étude d’un réservoir est la capacité qu’il doit fournir .Cela dépend bien sûr de la différence entre la quantité d’eau fournie par la source et la quantité d’eau nécessaire à la consommation .Il faudra également tenir compte des réserves nécessaires pour assurer une alimentation continue (village, dispensaire, hôpital, etc.).

La détermination de la capacité du réservoir est conditionnée par les variations du débit en fonction du temps selon les besoins journaliers en eau. La grande consommation d’eau aura lieu durant certaines périodes de la journée :

  • les heures où les élèves sortent des classes ;
  • les moments où le marché bat son plein ;
  • les moments où les gens rentrent des travaux champêtres.

La capacité dépendra alors de ces réalités ainsi que du nombre de bornes fontaines alimentées par un réservoir. 

V.4.4.2. Calcul des capacités des réservoirs

Soient VS le volume d’eau sortant du réservoir et VE le volume d’eau entrant dans le réservoir, on a :

                          (Formule V.16.)

                       (Formule V.17.)

Avec VRés       : la capacité du réservoir

            T          : l’intervalle de temps de référence pris pour 24 heures.

Pendant les heures de pointe, la quantité d’eau  VE-VS est appelée réserve tandis que pendant les heures creuses, cette quantité s’appelle supplément. Ainsi, on définit la capacité théorique d’un réservoir comme étant la somme de ces deux valeurs quand elles atteignent leur maximum exprimé en valeur absolue.

Capacité théorique d’un réservoir = grand supplément + grand déficit en valeur absolu

Un réservoir doit pouvoir emmagasiner l’eau suffisante pour les bénéficiaires sans qu’elle passe beaucoup de jours dans la cuve. C’est pour cette raison que nous allons tenir compte d’un coefficient de 1,5(valeur donnée par la REGIDESO) afin de remédier soit à une consommation exceptionnelle, soit à une interruption de l’adduction par suite d’accident ou pour entretien.

Capacité pratique = Capacité théorique x 1,5               

Selon la destination du réservoir, des coefficients horaires sont appliqués aux consommateurs pour tenir compte des variations horaires comme le montrent les tableaux fournis par la REGIDESO :

Milieu rural

Temps en h

0-2

2-6

6-7

7-12

12-14

14-19

19-22

22-24

Coefficient

0

0,3

2

1

1,5

1,7

0,15

0

Milieu urbain

Temps en h

0-2

2-6

6-7

   7-12

12-14

14-19

19-22

22-24

Coefficient

0,2

0,3

2

    1,2

2,1

1,8

1

0,5

Les tableaux ci-après sont établis selon les formules suivantes :

            VS=QE*Ch                  (Formule V.18.)

            VSP=VS*T                  (Formule V.19.)       

            VSC=∑VS P               (Formule V.20.)

            VEP=QE*T                  (Formule V.21.)

            VEC=∑VE P               (Formule V.22.)

Avec,

T        : Temps en heures

Ch       : Coefficient horaire

QE        : Débit entrant en m3

VS        : Volume sortant en m3

VS P    : Volume sortant partiel en m3

VS C    : Volume sortant cumulé en m3

VEP     : Volume entrant partiel en m3

VEC     : Volume entrant cumulé en m3

Pour la chambre collectrice, on a :

Temps (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

7,5

7,5

7,5

3,75

4

0,3

1,125

4,5

4,5

15

22,5

18

3,75

1

2

7,5

       7,5

12

3,75

26,25

14,25

3,75

5

1

3,75

   18,75

30,75

18,75

45

14,25

3,75

2

1,5

5,625

11,25

42

7,5

52,5

10,5

3,75

5

1,7

6,375

31,875

73,875

18,75

71,25

-2,625

3,75

3

0,15

0,5625

1,6875

75,5625

11,25

82,5

6,9375

3,75

2

0,05

0,1875

0,375

75,9375

7,5

90

14,0625

3,75

Tableau 14 : calcul de la capacité de la chambre collectrice.

Capacité théorique=1m3*(18+2,625)=20,625m3

            Capacité pratique=1,5*20,625m3=30,9375m3

Pour les réservoirs, on aura :

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

3,08

3,08

3,08

1,54

4

0,3

0,462

1,848

1,848

6,16

9,24

7,392

1,54

1

2

3,08

3,08

4,928

1,54

10,78

5,852

1,54

5

1

1,54

7,7

12,628

7,7

18,48

5,852

1,54

2

1,5

2,31

4,62

17,248

3,08

21,56

4,312

1,54

5

1,7

2,618

13,09

30,338

7,7

29,26

-1,078

1,54

3

0,15

0,231

0,693

31,031

4,62

33,88

2,849

1,54

2

0,05

0,077

0,154

31,185

3,08

36,96

5,775

1,54

 Tableau 15 : capacité de R1

            Capacité théorique=1m3*(7,392+1,078)=8,47m3

            Capacité pratique=1,5*8,47m3=12,705m3

T(h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

2,1

2,1

2,1

1,05

4

0,3

0,315

1,26

1,26

4,2

6,3

5,04

1,05

1

2

2,1

2,1

3,36

1,05

7,35

3,99

1,05

5

1

1,05

5,25

8,61

5,25

12,6

3,99

1,05

2

1,5

1,575

3,15

11,76

2,1

14,7

2,94

1,05

5

1,7

1,785

8,925

20,685

5,25

19,95

-0,735

1,05

3

0,15

0,1575

0,4725

21,1575

3,15

23,1

1,9425

1,05

2

0,05

0,0525

0,105

21,2625

2,1

25,2

3,9375

1,05

Tableau 16 : Capacité de R2

            Capacité théorique=1m3*(5,04+0,735)=5,775m3

            Capacité pratique=1,5*5,775m3=8,6625m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

1,3

1,3

1,3

0,65

4

0,3

0,195

0,78

0,78

2,6

3,9

3,12

0,65

1

2

1,3

1,3

2,08

0,65

4,55

2,47

0,65

5

1

0,65

3,25

5,33

3,25

7,8

2,47

0,65

2

1,5

0,975

1,95

7,28

1,3

9,1

1,82

0,65

5

1,7

1,105

5,525

12,805

3,25

12,35

-0,455

0,65

3

0,15

0,0975

0,2925

13,0975

1,95

14,3

1,2025

0,65

2

0,05

0,0325

0,065

13,1625

1,3

15,6

2,4375

0,65

Tableau 17 : Capacité de R3

            Capacité théorique=1m3*(3,12+0,455)=3,575m3

            Capacité pratique=1,5*3,575m3=5,3625m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

3,8

3,8

3,8

1,9

4

0,3

0,57

2,28

2,28

7,6

11,4

9,12

1,9

1

2

3,8

3,8

6,08

1,9

13,3

7,22

1,9

5

1

1,9

9,5

15,58

9,5

22,8

7,22

1,9

2

1,5

2,85

5,7

21,28

3,8

26,6

5,32

1,9

5

1,7

3,23

16,15

37,43

9,5

36,1

-1,33

1,9

3

0,15

0,285

0,855

38,285

5,7

41,8

3,515

1,9

2

0,05

0,095

0,19

38,475

3,8

45,6

7,125

1,9

Tableau 18 : Capacité de R4

            Capacité théorique=1m3*(9,12+1,33)=10,45m3

            Capacité pratique=1,5*10,45m3=15,675m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

3,16

3,16

3,16

1,58

4

0,3

0,474

1,896

1,896

6,32

9,48

7,584

1,58

1

2

3,16

3,16

5,056

1,58

11,06

6,004

1,58

5

1

1,58

7,9

12,956

7,9

18,96

6,004

1,58

2

1,5

2,37

4,74

17,696

3,16

22,12

4,424

1,58

5

1,7

2,686

13,43

31,126

7,9

30,02

-1,106

1,58

3

0,15

0,237

0,711

31,837

4,74

34,76

2,923

1,58

2

0,05

0,079

0,158

31,995

3,16

37,92

5,925

1,58

Tableau 19 : Capacité de R5

            Capacité théorique=1m3*(7,584+1,106)=8,69m3

            Capacité pratique=1,5*8,69m3=13,035m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

1,66

1,66

1,66

0,83

4

0,3

0,249

0,996

0,996

3,32

4,98

3,984

0,83

1

2

1,66

1,66

2,656

0,83

5,81

3,154

0,83

5

1

0,83

4,15

6,806

4,15

9,96

3,154

0,83

2

1,5

1,245

2,49

9,296

1,66

11,62

2,324

0,83

5

1,7

1,411

7,055

16,351

4,15

15,77

-0,581

0,83

3

0,15

0,1245

0,3735

16,7245

2,49

18,26

1,5355

0,83

2

0,05

0,0415

0,083

16,8075

1,66

19,92

3,1125

0,83

Tableau 20 : Capacité de R6

            Capacité théorique=1m3*(3,984+0,581)=4,565m3

            Capacité pratique=1,5*4,565m3=10,3m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

0,64

0,64

0,64

0,32

4

0,3

0,096

0,384

0,384

1,28

1,92

1,536

0,32

1

2

0,64

0,64

1,024

0,32

2,24

1,216

0,32

5

1

0,32

1,6

2,624

1,6

3,84

1,216

0,32

2

1,5

0,48

0,96

3,584

0,64

4,48

0,896

0,32

5

1,7

0,544

2,72

6,304

1,6

6,08

-0,224

0,32

3

0,15

0,048

0,144

6,448

0,96

7,04

0,592

0,32

2

0,05

0,016

0,032

6,48

0,64

7,68

1,2

0,32

Tableau 21 : Capacité de R7

            Capacité théorique=1m3*(1,536+0,224)=1,76m3

            Capacité pratique=1,5*1,76m3=2,64m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

0,8

0,8

0,8

0,4

4

0,3

0,12

0,48

0,48

1,6

2,4

1,92

0,4

1

2

0,8

0,8

1,28

0,4

2,8

1,52

0,4

5

1

0,4

2

3,28

2

4,8

1,52

0,4

2

1,5

0,6

1,2

4,48

0,8

5,6

1,12

0,4

5

1,7

0,68

3,4

7,88

2

7,6

-0,28

0,4

3

0,15

0,06

0,18

8,06

1,2

8,8

0,74

0,4

2

0,05

0,02

0,04

8,1

0,8

9,6

1,5

0,4

Tableau 22 : Capacité de R8

            Capacité théorique=1m3*(1,92+0,28)=2,2m3

            Capacité pratique=1,5*2,2m3=3,3m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

1,62

1,62

1,62

0,81

4

0,3

0,243

0,972

0,972

3,24

4,86

3,888

0,81

1

2

1,62

1,62

2,592

0,81

5,67

3,078

0,81

5

1

0,81

4,05

6,642

4,05

9,72

3,078

0,81

2

1,5

1,215

2,43

9,072

1,62

11,34

2,268

0,81

5

1,7

1,377

6,885

15,957

4,05

15,39

-0,567

0,81

3

0,15

0,1215

0,3645

16,3215

2,43

17,82

1,4985

0,81

2

0,05

0,0405

0,081

16,4025

1,62

19,44

3,0375

0,81

Tableau 23 : Capacité de R9

            Capacité théorique=1m3*(3,888+0,567)=4,455m3

            Capacité pratique=1,5*4,455m3=6,7m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

1,46

1,46

1,46

0,73

4

0,3

0,219

0,876

0,876

2,92

4,38

3,504

0,73

1

2

1,46

1,46

2,336

0,73

5,11

2,774

0,73

5

1

0,73

3,65

5,986

3,65

8,76

2,774

0,73

2

1,5

1,095

2,19

8,176

1,46

10,22

2,044

0,73

5

1,7

1,241

6,205

14,381

3,65

13,87

-0,511

0,73

3

0,15

0,1095

0,3285

14,7095

2,19

16,06

1,3505

0,73

2

0,05

0,0365

0,073

14,7825

1,46

17,52

2,7375

0,73

Tableau 24 : Capacité de R10

            Capacité théorique=1m3*(3,504+0,511)=4,015m3

            Capacité pratique=1,5*4,015m3=6,0225m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

2,96

2,96

2,96

1,48

4

0,3

0,444

1,776

1,776

5,92

8,88

7,104

1,48

1

2

2,96

2,96

4,736

1,48

10,36

5,624

1,48

5

1

1,48

7,4

12,136

7,4

17,76

5,624

1,48

2

1,5

2,22

4,44

16,576

2,96

20,72

4,144

1,48

5

1,7

2,516

12,58

29,156

7,4

28,12

-1,036

1,48

3

0,15

0,222

0,666

29,822

4,44

32,56

2,738

1,48

2

0,05

0,074

0,148

29,97

2,96

35,52

5,55

1,48

Tableau 25 : Capacité de R11

            Capacité théorique=1m3*(7,104+1,036)=8,14m3

            Capacité pratique=1,5*8,14m3=12,21m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

1,46

1,46

1,46

0,73

4

0,3

0,219

0,876

0,876

2,92

4,38

3,504

0,73

1

2

1,46

1,46

2,336

0,73

5,11

2,774

0,73

5

1

0,73

3,65

5,986

3,65

8,76

2,774

0,73

2

1,5

1,095

2,19

8,176

1,46

10,22

2,044

0,73

5

1,7

1,241

6,205

14,381

3,65

13,87

-0,511

0,73

3

0,15

0,1095

0,3285

14,7095

2,19

16,06

1,3505

0,73

2

0,05

0,0365

0,073

14,7825

1,46

17,52

2,7375

0,73

Tableau 26 : Capacité de R12

            Capacité théorique=1m3*(3,504+0,511)=4,015m3

            Capacité pratique=1,5*4,015m3=6,0225m3

T (h)

Ch

VS(t) (m3/h)

VSP (m3)

VSC (m3)

VEP (m3)

VEC (m3)

VE-VS (m3)

QE

2

0

0

0

0

2,98

2,98

2,98

1,49

4

0,3

0,447

1,788

1,788

5,96

8,94

7,152

1,49

1

2

2,98

2,98

4,768

1,49

10,43

5,662

1,49

5

1

1,49

7,45

12,218

7,45

17,88

5,662

1,49

2

1,5

2,235

4,47

16,688

2,98

20,86

4,172

1,49

5

1,7

2,533

12,665

29,353

7,45

28,31

-1,043

1,49

3

0,15

0,2235

0,6705

30,0235

4,47

32,78

2,7565

1,49

2

0,05

0,0745

0,149

30,1725

2,98

35,76

5,5875

1,49

Tableau 27 : Capacité de R13

            Capacité théorique=7,152+1,043=8,195m3

            Capacité pratique=1,5*8,195=12,2925m3

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