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Chapitre 5: Réservoirs q q q q q q
Rôle d un réservoir Classification des réservoirs Emplacement des réservoirs Capacité théorique d un réservoir Construction des réservoirs Applications
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Chapitre 5: Réservoirs q Rôle d un réservoir Ø
Cas d une adduction gravitaire : • •
Ø •
•
Pouvoir stocker l eau au moment de faible consommation et la restituer au moment de la pointe Avoir une réserve d incendie
Cas d une adduction par refoulement : L absence d un réservoir présente les inconvénients suivants : l Coupure d eau en cas de : § panne électrique, § travaux sur adduction, § panne de pompe Les avantages de la présence d un réservoir sont : l Régularité dans le fonctionnement du pompage (Q=cte, H=cte), d où une régularité de la pression dans le réseau. l Assurer les débits de pointe l Avoir une réservewww.almohandiss.com d incendie
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Chapitre 5: Réservoirs q Classification des réservoirs Ø
D après la nature des matériaux, on distingue : • Les réservoirs métalliques • Les réservoirs en maçonnerie • Les réservoirs en béton armé ou en béton précontraint
Ø
Le matériau le plus utilisé est le béton armé (dosage en ciment de 400 kg/m3 environ).
Ø
D après la situation des lieux, les réservoirs peuvent être : • Enterrés • Semi-enterrés • Surélevés
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Chapitre 5: Réservoirs q Emplacement des réservoirs Ø Introduction •
L adduction transite le débit de la pointe journalière : Qpj = Kj.Qmj (Qmj : débit moyen journalier : produit de la dotation en eau et du nombre de population, Kj : coefficient de la pointe journalière). • Le réseau de distribution transite le débit de la pointe horaire : Qph = Kh.Qpj (Kh: coefficient de la pointe horaire) Avec Qph > Qpj car Kh > 1 L emplacement optimal d un réservoir se situe au centre de gravité de l agglomération à desservir. Soit un puits situé à une distance L d une agglomération à alimenter et examinons les cas extrêmes pouvant se présenter. ð Le réservoir peut être envisagé, soit au centre de gravité de l agglomération, soit au dessus du puits. www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure : Réservoir en ville
Figure : Réservoir sur captage
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Chapitre 5: Réservoirs • Dans le premier cas : Pour une pression au sol H nécessaire en A, la pompe fonctionnera avec une pression au sol de : H + jL si j est la perte de charge unitaire dans la conduite de refoulement PA de diamètre D et qui débite Qpj, le Réservoir aura une hauteur H. • Dans le deuxième cas : PA est une conduite de distribution qui doit pouvoir transiter le débit de pointe horaire Qph. En conséquence, pour obtenir en A la même pression H, il faudra : l Soit, en conservant à la conduite le même diamètre D que dans le premier cas, construire au dessus du puits un réservoir de hauteur H+j L Si φ = Cte ⇒ j > j ⇒ H + j L > H + jL ⇒ niveau réservoir 2 > niveau réservoir 1 l
Soit, augmenter le diamètre D de la conduite pour diminuer la perte de charge et, par conséquent, la hauteur du réservoir. Qph > Qpj ⇒ φDist > φAdd . www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs Ø
Choix du site d un réservoir :
•
La présence d un relief à proximité d une localité peut faciliter l établissement d un réservoir semi enterré qui sera toujours plus économique qu un réservoir surélevé (à capacité égale).
•
Le réservoir doit être placé sur un site dont l altitude lui garantit une pression suffisante sur le réseau au moment de la pointe.
•
La pression sur le réseau doit être comprise entre 20 et 60 m.
•
S il existe entre la localité et le site du réservoir une grande dénivelée, on fait recours à une distribution étagée.
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6.1: Types des réseaux de distribution
Exemple d une distribution étagée : Ø Ville située entre les cotes 30 et 70NGM Ø Pmax = 60 m, Pmin = 20 m.
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Chapitre 5: Réservoirs Exemple distribution étagée : Ville située entre les cotes 30 et 70 NGM 1- Réservoir 1 placé à la cote 70 * Bas de la ville : 70 – 30 = 40m * Haut de la ville : 70 – x = 20m ⇒ x =50 NGM Le réservoir 1 alimente la zone située entre les cotes 30 et 50 2- Entre les cotes 50 et 70 On place un réservoir qui puisse garantir une pression minimale de 20 m sur la partie du réseau située à la cote 70 ; soit : 70+20 = 90 NGM. Sur la cote 50, on aura une pression de: 90 - 50 =40m.
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Chapitre 5: Réservoirs q Capacité théorique d un réservoir Les fonctions fondamentales assurées par les réservoirs sont résumées cidessous : Ø Régulation de débit Ø Régulation de pression Ø Sécurité d approvisionnement Ø Simplification de l exploitation Le volume des réservoirs sur un réseau de distribution est déterminé à partir des fonctions indiquées ci-dessus.
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Chapitre 5: Réservoirs Ø
Fonction de régulation entre la demande et la production :
Ce volume se détermine théoriquement en comparant sur un graphique, pour une journée donnée (généralement la journée de pointe de l horizon considéré pour le projet), l évolution en fonction du temps : •
De la courbe des consommations cumulées telle qu elle peut être estimée à partir de mesure sur les conditions actuelles et de prévisions sur son évolution.
•
De la courbe des productions cumulées telle qu elle résulte des conditions de production (débit constant ou variable suivant la nature de la ressource et ses conditions d exploitation)
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Chapitre 5: Réservoirs Ø
Fonction relative à la sécurité d approvisionnement :
Volume nécessaire à assurer en cas d insuffisance de l alimentation (Ex:incident sur les équipements, durée d une pollution accidentelle, durée de réparation d une canalisation maîtresse d alimentation). Ce second volume dépend par ailleurs de la ressource, de l unicité ou de la multiplicité des origines de la ressource.
Ø
Fonction réserve d incendie :
La réserve d incendie dans un réservoir est destinée à alimenter le réseau de distribution d un débit de 60m3/h durant 2 heures (17l/s), soit une réserve de 120 m3.
Ø
Charge :
La charge, ou l altitude, du réservoir nécessaire pour assurer la distribution,est fournie par le calcul du réseau.
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Chapitre 5: Réservoirs Détermination de la capacité théorique d un réservoir : •
Le réservoir doit stocker l eau pendant les heures de faible consommation.
•
Le réservoir doit combler le déficit en eau pendant les heures de pointe.
•
La détermination de la capacité théorique nécessite la connaissance de la variation du débit de la pointe horaire Qph : § 06h – 7h = Qpj § 07h – 11h = 3.5 Qpj § 11h – 16h = 0.4 Qpj § 16h – 18h = 2 Qpj § 18h – 22h = 0.5 Qpj §
22h – 06 h = 0.125 Qpj www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure:Capacité théorique en adduction continue 24h/24 • La consommation totale (de la journée de pointe) = 24 Qpj ⇒ Qpj = Consommation totale de la journée de pointe / 24 • Le volume théorique du réservoir = 10 Qpj = (10 /24)x consommation totale de la journée de pointe= 42 % de la consommation totale de la journée de pointe.
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Chapitre 5: Réservoirs Ø
Capacité pratique d un réservoir (fonctionnement d adduction 24h/24):
•
En pratique, la capacité d un réservoir destiné à alimenter une agglomération est égale à la moitié de la consommation de la journée de pointe augmentée de la réserve d incendie. Le volume total à stocker dans un réservoir est : V = Vres théo + Vincendie
•
Si on réduit le temps de fonctionnement de l adduction en passant de 24h/24 à 10h/24, le rapport du volume de réservoir à la consommation totale en journée de pointe passe de 42% à 92% correspondant à 22.Qpj (voir applications ci-dessous). Quant au pompage limité strictement aux 8 heures creuses, il requiert un volume assez peu supérieur au précédant = 23 Qpj, soit 23/24 = 95.8% de la consommation totale de la journée de pointe.
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Chapitre 5: Réservoirs q Construction des réservoirs Ø
Exigence technique à satisfaire dans la construction d un réservoir : • •
Résistance : le réservoir doit, dans toutes ses parties, équilibrer les efforts auxquels il est soumis Etanchéité : Il doit constituer pour le liquide qu il contient un volume clos sans fuite. Il doit donc être étanche.
Ø
Durabilité :
• •
Le réservoir doit durer dans le temps, c est à dire que le matériau : béton, dont il est constitué, doit conserver ses propriétés initiales après un contact prolongé avec l eau. Enfin le contact avec le béton du parement intérieur du réservoir ne doit pas altérer les qualités du liquide emmagasiné. Le revêtement intérieur, s il protége le béton sous-jacent doit aussi protéger le liquide de l influence du béton.
Ø
Un réservoir se compose de :
• •
Cuve (s) Chambre des vannes www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs Ø •
•
Cuve : Les réservoirs sont : l enterrés l semi-enterrés l surélevés Les deux premiers sont utilisés quand les conditions topographiques sont favorables et aussi pour de grandes capacités. Les sections de ces réservoirs sont : § §
•
rectangulaires : V > 3000 m3 circulaires : V < 3000 m3
On utilise les réservoirs surélevés (ou châteaux d eau) quand les conditions topographiques l imposent et quand la capacité est faible.
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Chapitre 5: Réservoirs v
Réservoirs enterrés et semi-enterrés :
Les réservoirs doivent être : l couverts contre les contaminations l aérés l bien protégés contre la chaleur et le froid (protection thermique) l Visitables l Compartimentés pour faciliter le nettoyage (cuves identiques)
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Chapitre 5: Réservoirs è Réservoirs rectangulaires : • •
• • •
• •
La hauteur utile d eau : 4-5 m (revanche 1 m) La cuve peut comporter un ou plusieurs refends pour consolider l ouvrage en cas de séisme et aussi pour garantir une bonne circulation de l eau à l intérieur de l ouvrage. Les parois sont constituées par des voiles en béton, l intérieur doit être couvert d un enduit étanche. La dalle (couverture) doit reposer sur des poteaux en béton armé La couverture doit comporter : § Etanchéité multicouche § Isolation thermique ü 1 couche de sable ü dallettes en béton ü 1 couche végétale Le réservoir doit comporter un système de drainage périphérique et sous le radier Le réservoir doit comporter des lanterneaux d aération www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure : réservoir enterré rectangulaire www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs è Réservoirs circulaires: Ces réservoirs ont une section circulaire et la couverture parfois bombée, le reste est identique au réservoir rectangulaire.
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Chapitre 5: Réservoirs v
Réservoirs surélevés
Ces réservoirs ont deux problèmes : l esthétique l adaptation au site Les formes des cuves de ces réservoirs sont : l Cylindrique : V < 1000 m3 l Tronconique : V > 1000 m3 Ils comprennent une cuve montée sur tour ou sur des piliers. La cuve est en béton armé ou en béton précontraint. l l l
l
l
l
La hauteur d eau dans la cuve =5- 6 m, avec revanche = 1m La cuve doit être visitable et ventilée. La cuve doit être accessible par des escaliers, des échelles ou des échelons disposés à l intérieur ou l extérieur de la tour. Pour la préservation contre les variations de température, on utilise une couche de protection thermique sur la coupole. Elle est parfois doublée d une enveloppe en briques creuses. Un tuyau de descente d eau doit être placé pour recueillir les eaux de pluie reçues par la couverture L intérieur de la cuve doit être revêtu par un enduit étanche www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
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Chapitre 5: Réservoirs Ø v
Chambre des vannes (ou chambre de manœuvre) : Réservoirs enterrés ou semi-enterrés
La chambre des vannes comprend : • conduite d arrivée (ou adduction) • conduite de départ (ou de distribution) • trop plein • vidange • robinetterie
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Chapitre 5: Réservoirs è Conduite d arrivée: •
•
La conduite d adduction, à son débouché dans le réservoir doit pouvoir s obturer quand l eau atteint dans la cuve son niveau maximal : une obturation par robinet flotteur si l adduction est gravitaire ou un dispositif permettant l arrêt du moteur si l adduction s effectue par refoulement. L arrivée peut être placée soit au fond du réservoir, soit à la partie supérieure ou même déverser au dessus de la surface libre.
è Conduite de distribution: •
Pour faciliter le brassage de l eau dans le réservoir, l orifice de départ de la conduite de distribution devra être situé autant que possible à l opposé de l arrivée, il sera placé à 0.15 ou 0.20m du fond pour éviter d entraîner dans la conduite de distribution d éventuels dépôts décantés dans le réservoir.
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Chapitre 5: Réservoirs è
Trop plein:
Cette conduite de trop plein devra pouvoir évacuer la totalité du débit Q entraînant le dépassement du niveau maximum de l eau au réservoir. Elle ne comporte pas de robinet sur son parcours. Le trop- plein comporte : § Un évasement en forme de tronc de cône dont la plus grande circonférence du rayon R formera déversoir à seuil circulaire pour le passage du débit Q sous une hauteur h. § Le débit évacué est donné par :
Q = 27,85.µ.R .h 3/2
(µ
= 0,4 )
Q = 11,15.R.h3 / 2 §
La canalisation de trop plein doit déboucher à un exutoire voisin. www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs è Vidange: Elle part du point bas du réservoir et se raccorde sur la canalisation de trop plein. Elle comporte un robinet vanne. Son diamètre dépend du temps de vidange du réservoir.
è By-pass entre adduction et distribution : En cas d indisponibilité (nettoyage ou réparation du réservoir), il est bon de prévoir une communication entre ces deux conduites.
è Comptage : A la sortie de la conduite de distribution, un compteur doit être ménagé pour pouvoir effectuer des relevés périodiques de la consommation totale.
è Robinets- vannes : Dans chaque canalisation (arrivée, départ, vidange…..) un robinet-vanne doit être prévu pour pouvoir effectuer le sectionnement de chacune de ces conduites en cas de besoin.
è Tuyauterie : Pour la protection de tuyauterie contre la corrosion, celle-ci doit être galvanisée. www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure : Chambre des vannes d un réservoir enterré rectangulaire www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs v
Réservoirs surélevés :
La chambre de manœuvre se situe au pied de la tour où se trouvent réunies les vannes. Seule la vanne de vidange se manoeuvre à partir d une plate-forme ménagée sous la cuve.
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Chapitre 5: Réservoirs q Applications Calcul des capacités théoriques d un réservoir pour les cas suivants : Ø Cas 1 : correspond à un pompage nocturne de durée 10 heures/24, entre 20 heures et 6 heures Ø
Cas 2 : correspond au cas d un pompage nocturne de durée 8 heures/ 24, limité aux heures creuses de fourniture d énergie, c'est-à-dire entre 22h et 6h
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Chapitre 5: Réservoirs q Solution : On voit sur les deux figures ci-dessous : Ø
Figure 1 : Le pompage nocturne pendant 10 heures, avec un débit égal à 2,4 Qpj, nécessite un réservoir pouvant contenir 22 heures du débit Qpj, soit 22/24 = 91.7% de la consommation de la journée de pointe.
Ø
Figure 2 : Si le pompage est limité strictement aux 8 heures creuses, le réservoir requiert un volume assez peu supérieur au précédant = 23heures de débit Qpj, soit 23/24 = 95.8% de la consommation de la journée de pointe.
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure1 : Capacité du réservoir en adduction nocturne (pompage 10h/24) www.almohandiss.com
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Chapitre 5: Réservoirs
Figure 2 : Capacité du réservoir en adduction nocturne (pompage 8h/24) www.almohandiss.com
