Chateau d Eau

Rapport de fin de formation

SOMMAIRE Dédicace……………………………………………………4 Remerciement……………………………………………..6 Introduction………………………………………………..10 Première partie : Présentation des différentes structures………………12 I- Présentation de l’établissement d’origine (IUT-Lokossa)……….. 13 II- Présentation de l’entreprise d’accueil (société AGIRE)…………..14 III- Présentation du milieu d’étude : localité de Fonkpamè………….16 1- Situation géographique……………………………………….16 2- Historique de la localité……………………………………….17 3- Paramètres climatiques……………………………………….17 4- Sol……………………………………………………………….17 5- Démographie……………………………………………………18 Deuxième partie : Projet étudié, alimentation en eau potable de la localité de Fonkpamè…………………………………………………19 I-

Problématiques de l’eau……………………………………….20

II-

Politique nationale du secteur eau……………………………21

III-

Aperçue de l’hydraulique villageoise…………………………22

IV-

Atouts et contraintes d’approvisionnement en eau

dans la localité de Fonkpamè………………………………………31 V-

Description et dimensionnement du système d’adduction d’eau villageoise de Fonkpamè……………….....................32 Année universitaire 2006-2007

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A- Description du système d’adduction d’eau villageoise….32 B- Dimensionnement des ouvrages………………………….38 1- Château d’eau…………………………………………...38 a- Définition………………………………………………38 b- Calcul de la capacité du château d’eau……………38 2- Dimensionnement des réseaux de conduites……… 49 a- Conduite de refoulement : diamètre de conduite…49 b- Conduite de distribution……………………………..50 3- Dimensionnement des équipements électromécaniques..56

a- Pompe…………………………………………………56 b- Groupe électrogène………………………………… 57 VI-

Impact de l’adduction d’eau villageoise sur la population… 58 A- Impact économique et financier.…………………………. 59 B- Impact social et sanitaire…………………………………..59

VII- Politique de gestion et de maintenance des AEV…………..60 CONCLUSION………………………………………………………………..71 Sigles et abréviations ……………………………………………………… 73 Bibliographie ………………………………………………… …………… 74

Année universitaire 2006-2007

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Depuis plus d’une décennie, on assiste à une grande mobilisation mondiale sur les questions relatives à l’eau (qualité, disponibilité, gestion…). Perçue comme une denrée qu’il faut préserver tant dans sa diversité que dans ses qualités et quantités, l’eau est l’un des éléments naturels dont notre planète est dotée pour favoriser la vie aussi bien humaine animale que végétale. Donc sans eau pas de vie sur terre. Durant les quinze dernières années, l’Etat béninois s’est investi énormément avec l’appui des partenaires au développement dans le secteur de l’eau potable en milieu rural, en construisant de nombreuses infrastructures hydrauliques dont les adductions d’eau villageoises (AEV). En effet pour remédier aux difficultés des populations de la localité de Fonkamè commune de Djidja pour leur alimentation en eau potable, il a été décidé la construction d’une adduction d’eau villageoise qui est un réseau comprenant : un forage, un château d’eau de 50m3 et de hauteur sous cuve de 12m, un réseau de refoulement et de distribution de conduites PN10 et 16 de diamètre 63, 75, 90, 110mm de longueur 6130m, un groupe électrogène, une pompe et huit bornes fontaines. Les bornes fontaines seront alimentées

par le château d’eau par

l’intermédiaire des conduites de distributions pour pouvoir desservir la population. Quant au château d’eau, il sera alimenté par le forage qui refoule l’eau dans le château par l’intermédiaire d’une pompe à travers une conduite dite de refoulement. Toutes ces conduites (distribution et refoulement) seront dimensionnées pour desservir en tout instant et de Année universitaire 2006-2007

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façon rationnelle les bornes fontaines qui alimenteront les populations en eau potable. Mais une chose est d’assurer l’approvisionnement de la population en eau en quantité et en qualité, mais l’autre est de veiller à la pérennité des ouvrages et la viabilité des équipements. Il s’agit donc d’organiser le secteur de l’eau en définissant une utilisation rationnelle des ressources en eau et une gestion adéquate de l’AEV afin d’assurer la durabilité de ces ouvrages chèrement acquis. Le but de notre étude est donc le dimensionnement de notre château d’eau, celui des conduites de distribution et de refoulement et la proposition des politiques de gestion et de maintenance des l’adductions d’eau villageoise.


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PREMIERE PARTIE PRESENTATION DES DIFFERENTES STRUCTURES


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I- Présentation de l’établissement d’origine (IUT) L’Institut Universitaire de Technologie (IUT) de Lokossa, école de l’Université d’Abomey Calavi, est un établissement supérieur qui a pour objectif premier de former en un cycle de trois ans, des cadres moyens polyvalents, aptes à concevoir, à mettre en œuvre, et à gérer des infrastructures dans les domaines :  du Génie Civil  du Génie Electrique et Informatique  du Génie Mécanique et Productique  du Génie Industriel et Maintenance L’institut s’occupe également du perfectionnement technique

et

technologique de la formation continue (recyclage, formation, à distance) des cadres dans les spécialités qu’il offre. Il a enfin pour

vocation de mener la recherche scientifique et

technologique, et de publier des documents scientifiques. La formation est constituée d’enseignements théoriques, de travaux pratiques et de stages en entreprise. Elle s’achève par l’élaboration et la soutenance d’un projet de fin d’étude. Les études à l’IUT de Lokossa sont sanctionnées par une Licence Professionnelle avec mention de la spécialité et ou de l’option de la formation. Située dans la vile de Lokossa dans le département du Mono, la direction de l’Institut est assurée par le Dr Ezéchiel I. Alloba Maître Assistant des Universités et spécialiste en Routes, secondé par le Dr WOUYA K.Emmanuel.


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Quant au corps professoral il est composé d’éminents enseignants et professionnels qui ont leurs preuves à travers d’importantes réalisations dans le pays et à l’étranger.

II- Présentation de l’entreprise d’accueil (société AGIRE) A- Historique AGIRE Sarl est une Société A Responsabilité Limitée intervenant dans plusieurs domaines à savoir : - L’Adduction d’Eau Villageoise (AEV) - Les bâtiments travaux publics (BTP) - Import Export - Commerce général Elle a vu le jour le 31 janvier 2003 et classée dans la 4 e catégorie des entreprises au Bénin sous le No Fo : 38 case : 0387. Elle est surtout spécialisée dans l’Hydraulique Villageoise et en particulier dans les adductions d’eau villageoise (95% de son chiffre d’affaire). AGIRE Sarl se trouve à Cotonou et précisément au quartier Ste Rita (Voir plan de situation) Dirigée par Mr Hypolyte S. DEGUENON, Ingénieur des travaux en Génie Civil, la société AGIRE Sarl nourrit des ambitions comme celle de devenir une entreprise à caractère international. L’un des défis de AGIRE Sarl est de tendre vers la perfection dans toutes ses actions. B- Références techniques de AGIRE Sarl AGIRE Sarl a fait ses preuves à travers une vingtaine de réalisations d’adduction d’eau dont quelques unes sont résumées dans le tableau suivant.


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Ref Projet

Description

sommaire

du Maître

projet 1

Projet

PADEAR

GTZ- Construction de deux

KFW phase 3 tranche 4 2

Projet

PADEAR-

Projet

CE : 10m3 de HSC : 4m

PADSEA-

5

Maillage

CE : MMEE

ZOU Construction de deux ZOU Construction d’un

ATLANTIQUE- COLLINE 4

d’ouvrage

des

KFW

50m3 et 20m3 de HSC : 12m

ATLANTIQUE 3

Financement

Mairie Bohicon MMEE


réseaux Construction d’un

de Mairie de Bohicon Royaume

de

DANEMARK Mairie

de MFAE

d’AEP Nord et Sud


GrandPopo

Projet CASES

Construction d’un

ASVP

ASVP

MS

BAD

Projet de renforcement Construction d’un

AUE Kilibo

HELVETAS

du

HELVETAS

CE : 50m3 de HSC : 12m 6

Projet

Santé

BAD/ MSP 7

II Construction d’un CE : 30m3 de HSC : 09m

réseau

d’AEP

de CE : 40m3 de HSC : 10m

kilibo 8

Benin

Projet

Santé

BAD/ MSP

9

Projet Projet

Santé

Projet

Budjet National

II Fourniture et installation d’une MS

Budjet national

pompe GRUNDFOS

PADEAR-

ATLANTIQUE 11

MS


BAD/ MSP 10

II Construction d’un

MMEE


PADEAR-

ATLANTIQUE

ZOU Construction d’un

ZOU Construction d’un CE : 20m3 de HSC : 09m


Royaume

de

DANEMARK MMEE

Royaume

de

DANEMARK

9


12

Projet

PADEAR-

ZOU Construction d’un

ATLANTIQUE

MMEE


Royaume

de

DANEMARK

Organigramme de AGIRE Sarl Directeur Général

Collaborateur extérieurs

Directeur Technique

Secrétariat

Conducteur des Travaux

Chef Chantier

Autres Personnels

III- Présentation du milieu d’étude : localité de Fonkpamè 1- Situation géographique Le village de Fonkpamè est situé dans l’arrondissement d’Agondji de la commune de Djidja (département du Zou). Il se situe à environ 8 km de Bohicon et à 24km du chef lieu de la commune de Djidja. Il est limité au nord par le village de Tannouho, au sud par le village de Lélé Adato et Avokanzou, à l’est par le village de Savakou et de Goutchon et à l’ouest par le village de Djoho. Année universitaire 2006-2007

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Fonkpamè compte huit (8) quartiers à savoir Zoumè, Volli, Gbakouémin,

Gounougan,

Agbassakpa,

Akpogan,

Sokpogan,

et

Avahougon. On y accède par la piste Bohicon-Avokanzou-Fonkpamè longue de 8km très dégradée. 2- Historique de la localité La création du village et le nom qu’il porte sont liés à une histoire fort simple. Au cours des guerres qui se sont produites dans le royaume d’Abomey, un affrontement a eu lieu entre les Fons et les Yorubas. Le chef de ces derniers dans sa fuite fut rattrapé et battu sur le territoire du village. Il cria fort en Yoruba « ifon kpami ooo… », ce qui veut dire « les fons m’ont tué ». À la fin de la guerre ces paroles restèrent et furent prononcées par les fondateurs du village qui arrêtèrent leur course à cet endroit fertile et propice à l’agriculture ; d’où le nom Fonkpamè qui est donné au village. Les collectivités qui vivent à Fonkamè sont les Ayinon, les Hannou, les Mandjanou, les Ayato et les Houègbonou. 3- Paramètres climatiques Le climat de Fonkpamè est un climat de transition entre le subéquatorial et le climat tropical humide du type soudano-guinéen du Nord-Bénin. Il est caractérisé par quatre saisons : deux saisons sèches et deux saisons de pluies. La pluviométrie annuelle varie entre 900mm et 1200mm. Sur le sol de Fonkpamè, se développe une végétation de savane arborée qui se dégrade pour faire place à une savane herbacée. 4- Sol Année universitaire 2006-2007

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Fonkpamè est une région du plateau avec des sols ferrugineux tropicaux.

5- Démographie Les études faites sur la population de la localité de Fonkpamè nous ont permis de savoir qu’elle est d’une population de 7599 habitants d’après le recensement d’Août 2006 par l’ONG AERMR inégalement répartie.


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DEUXIEME PARTIE PROJET ETUDIE : ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE LA LOCALITE DE FONKPAME


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I-

Problématique de l’eau

Il n’y a pas de vie sans eau, c’est un bien précieux indispensable à toutes les activités humaines. En effet, l’eau est une des richesses du globe à la fois abondantes et des plus rares. Elle est abondante puisqu’elle occupe près des trois quarts de la surface terrestre. Elle est rare et précieuse si l’on juge les énormes problèmes auxquels les populations de certaines régions doivent faire face pour s’en procurer. Ainsi, on ne la trouve pas toujours où et quand on en a besoin ; le plus souvent elle n’a pas la qualité voulue pour les emplois qui en réclament l’usage. L’importance de l’eau dans la vie et dans les activités des hommes est incontestable. Après la conférence de Mar- del- plata (Argentine) en 1997, l’Organisation des Nations Unies (ONU), a lancé la croisade de l’eau à travers la Décennie Internationale de l’Eau Potable et de l’Assainissement (DIEPA) pour la période de 1981-1990. Elle avait recommandé que tout pays ait une politique nationale de l’eau. Ainsi, au lendemain de cette décennie, le gouvernement Béninois, aidé par la communauté s’est lancé dans un vaste programme d’adduction d’eau potable dans les centres urbains et dans les localités rurales à travers le projet d’adduction d’eau et celui de l’hydraulique villageoise. Alors, pour la réussite de ces principaux objectifs, des moyens techniques et financiers importants sont mobilisés. Ainsi, une prise de conscience est née autour de la gestion des ressources en eau Année universitaire 2006-2007

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avec la construction des réseaux d’adduction d’eau, des bornes fontaines, des forages équipés de pompes à motricité humaine. Malgré cette prise de conscience et la mise en place des réseaux d’adduction d’eau, l’approvisionnement en eau des

populations

demeure encore un problème. En effet, la pérennité et la viabilité de ces ouvrages ne sont pas assurées du fait de la mauvaise gestion. Cette situation compromet dangereusement la fourniture de l’eau potable aux populations II-

Politique nationale du secteur eau

Dans les années 90, le BENIN s’est engagé dans une nouvelle politique d’alimentation en eau potable en milieu rural et semi urbain qui est basée sur des principes fondamentaux à savoir : - l’eau est un bien économique et social ; elle doit être gérée comme tel ; - la gestion de l’eau doit être assurée au niveau le plus approprié et les utilisateurs doivent être associés à la planification, et à la réalisation des projets d’eau ; - la décentralisation du processus de décision ; - la participation financière des communautés à l’investissement et à la gestion des points d’eau ; - la recherche de réduction des coûts des constructions, d’équipement et d’entretien des ouvrages ; - la plus grande intervention du secteur privé national dans le processus ; - la réalisation de tous les ouvrages doit être basée sur l’approche par la demande. De plus, le Bénin a adopté le système d’adduction d’eau villageoise (AEV) pour réduire la multiplicité des forages équipés de pompes à Année universitaire 2006-2007

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motricité humaine dans les villages où la population est importante et les réseaux inter villages pour l’alimentation en eau des villages dans lesquels la ressource en eau pose problème.

III-

Aperçu de l’hydraulique villageoise

L’hydraulique villageoise est l’ensemble des moyens utilisés par les techniciens de l’hydraulique pour alimenter en eau potable les localités reculées n’y ayant pas facilement accès. A- Les ouvrages traditionnels d’approvisionnement Les populations vivant dans les zones reculées utilisaient pour leur approvisionnement en eau les ouvrages tels que : 1- Les puits traditionnels Ils sont des ouvrages d’alimentation en eau de grand diamètre intérieur (généralement de 1 mètre à 1.2 mètres) sans revêtement permettant d’accéder à un aquifère (ensemble de roches perméables contenant de l’eau souterraine) ainsi qu’un puisage direct de l’eau (avec corde et puisette) sans avoir recours à une pompe. Généralement les puits traditionnels ne possèdent pas de cuvelage (ensemble formé par un empilement de buse dans un puits depuis la surface du sol jusqu’au niveau de l’eau souterraine et la hauteur de captage est très faible). Ces puits peuvent tarir et s’ébouler.


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2- Les citernes Elles sont des ouvrages d’alimentation d’un volume n’excédant pas souvent 10m3 permettant de stocker l’eau de pluie qui ruisselle sur les toits des bâtiments (cas le plus fréquent) ou sur le sol (cas le plus rare). Elles sont composées d’un système de collecte (gouttières et ou tuyauteries) et du réservoir (de forme circulaire le plus souvent) luimême construit en maçonnerie et qui peut être enterré, semi-enterré ou à la surface du sol. Les eaux provenant des ces sources ne sont pas souvent de bonne qualité et sont souvent à l’origine de certaines maladies dans ces localités. Avec la croissance des populations ces ouvrages n’arrivent plus à couvrir leurs besoins en eau. Les recours à d’autres ouvrages d’approvisionnement

plus

améliorés

s’avèrent

indispensable.

La

réalisation de ces nouvelles sources d’approvisionnement requiert le suivi et la compétence des techniciens de l’hydraulique.


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B- Ouvrages modernes d’approvisionnement en eau 1- Les puits modernes Ils sont des ouvrages de grand diamètre (généralement de 1.8 mètre) entièrement cuvelé et possédant une hauteur de captage suffisante. Ils sont creusés soit à la main (dans les terrains tendres) au marteau piqueur (dans les terrains plus durs) ou parfois avec de l’explosif dans les zones très dures du socle. Ils sont ensuite cuvelés (c’est-à-dire que les parois sont revêtues avec des buses en béton armé empilées les unes sur les autres) ; le captage (sous le niveau de l’eau) est lui aussi composé de buses en béton armé mais percé de nombreux trous (buses crépinées) pour laisser passer l’eau contenue dans le terrain à l’intérieur du puits. La hauteur de captage est au minimum de trois mètres et peut atteindre une dizaine de mètres dans les terrains peu perméables (contenant de l’eau). Par rapport aux puits traditionnels les puits modernes ont l’avantage d’une meilleure pérennité (ne tarissent pas si la hauteur de captage est suffisante) et d’être plus durables (moins de risque d’éboulement). Par contre ils sont nettement plus chers que les puits traditionnels et leur réalisation nécessite un matériel spécifiquement plus important.


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Puits moderne 2- Les forages Ils sont des puits de petit diamètre (généralement de 15 à 30 cm) réalisés à l’aide des machines hydrauliques couteuses (foreuses) permettant d’atteindre un acquière et de mettre en place une pompe pour amener l’eau souterraine jusqu’à la surface. Les pompes se répartissent en deux groupes : les pompes à motricité humaine et les pompes motorisées. a- Pompe à motricité humaine Ce sont les pompes qui utilisent l’énergie humaine pour fonctionner (c'est-à-dire pomper et fournir directement l’eau potable aux populations) Au Bénin, il existe plusieurs modèles de pompes à motricité humaine dont les principaux sont les suivants : - Les pompes que l’on actionne avec les bras (pompes INDIA, AFRIDEV, UPM)


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- Les pompes que l’on actionne avec le pied (pompe VERGNET)

b- Pompes motorisées Il existe trois principaux types de système de pompage motorisés : - Les pompes mécaniques actionnées par un moteur diesel


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Ces pompes dites à axe vertical sont constituées d’un axe, métallique qui descend au fond du forage et que l’on fait tourner pour pomper l’eau au niveau du sol ; cet axe est entraîné par un moteur diesel. Les avantages de ce système de pompage sont les suivants :  Le système est simple et robuste ;  L’entretien peut facilement être réalisé localement si le modèle du moteur choisi existe déjà dans la zone ;  Le système offre une bonne souplesse pour faire face à une variation de la demande (on peut augmenter ou diminuer les temps de pompage pour faire face à la demande). La mise en place de la pompe doit être faite par un professionnel expérimenté. Ces pompes ne sont choisies que lorsque l’eau est profonde. - Les pompes électriques immergées actionnées par un groupe électrogène Dans ce système, un groupe électrogène (moteur+génératrice) produit du courant électrique qui est transmis par un câble au fond du forage pour entraîner une pompe immergée dans l’eau et qui refoule l’eau jusqu’à la surface. Les avantages de ce système sont les suivants :  Grande souplesse d’utilisation (adaptation à la demande) ;  Bonne fiabilité ;  Possibilité de pomper l’eau à grande profondeur, et des débits assez importants jusqu’à 10m3/h.


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Par contre l’entretien de la partie électrique du groupe électrogène nécessite des compétences qu’il est difficile de trouver en milieu rural. - Les pompes électriques immergées actionnées par l’énergie solaire Par rapport au système précédent, la différence est que le courant électrique n’est pas produit par un groupe électrogène mais par des panneaux solaires. L’avantage fondamental de ce système est, outre une fiabilité, la simplicité de l’entretien et la faiblesse des coûts d’exploitation. Cependant ce système qui manque de souplesse d’utilisation (dépendant de l’ensoleillement) ne peut économiquement être utilisé lorsque l’eau est profonde. c- Poste d’eau autonome Ouvrage d’alimentation en eau potable comprenant : un puits, un forage, un système de pompage immergé (pompe entraînée par un groupe électrogène ou un moteur diesel ou encore des panneaux solaires) un réservoir en béton armé de 3 à 6m3 dont le fond se situe à environ 3m au dessus du sol, et une rampe robinet équipée de plusieurs robinets (2 à 4 suivant la population à desservir) juste à coté du château d’eau. Ce type d’ouvrage est particulièrement adapté pour des villages de taille moyenne (jusqu’à environ 1000 habitants) assez groupés.


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d- L’adduction d’eau villageoise (AEV) Pour ce type d’ouvrage, l’eau n’est plus simplement distribuée à proximité du forage ou du puits mais est transportée à différents points du village par des canalisations (tuyaux) Les différentes composantes du réseau simplifié sont les suivantes : - Le forage ou le puits ; - Le système de pompage qui refoule l’eau du forage au château ; - Le château d’eau (réservoir) surélevé par rapport au sol et d’une capacité de 10m3 à 80m3 suivant l’importance de la population à desservir ; il est nécessaire de surélever le réservoir pour permettre à l’eau d’atteindre les différents points de distribution (bornes fontaines) à l’intérieur du village sous une certaine pression.


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Château d’eau - Un réseau de conduite en PVC ou en PEHD (polyéthylène à haute densité) permettant d’amener l’eau du château jusqu’aux bornes fontaines ; - Plusieurs bornes fontaines comportant chacune deux robinets et répartis dans la localité en fonction de la répartition spatiale de la population et dont les emplacements sont déterminés par la communauté en concertation avec l’équipe du projet.


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Borne fontaine Tous ces ouvrages d’approvisionnement en eau améliorés alimenteront la population desservie en eau potable, ce qui permettra avec

l’habitude

que

prendront

les

populations

desservies

à

s’approvisionner en eau potable de réduire les risques de maladies d’origine hydrique. L’un de ces systèmes d’alimentation en eau potable fera l’objet de notre étude : l’adduction d’eau villageoise (AEV). La plus utilisée de nos jours pour l’approvisionnement des localités reculées en eau potable. IV-

Atouts et contraintes d’approvisionnement en eau

L’analyse des résultats de l’étude nous a permis de nous rendre compte du niveau d’accès des populations à l’eau potable. En somme, l’approvisionnement se fait à travers des ouvrages modernes : - Un FPM à faible débit réalisé dans le village ; - Un puits à grand diamètre à très bon fonctionnement ; Année universitaire 2006-2007

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également source d’approvisionnement

en eau de la localité

pendant la saison sèche. Ces ouvrages d’eau potable viennent suppléés deux puits traditionnels qui tarissent en saison sèche. Les populations sont obligées d’aller à Djoho où il y a un FPM en saison sèche. L’eau du PM n’est pas vendue, mais en réalité il y a des personnes qui offrent à ceux qui sont incapables de puiser l’eau du PM faute de moyens (puisette+corde) ou de force physique leurs services

contre

30fCFA la bassine de 30 litres. Il ressort de l’analyse de ces données que les sources d’approvisionnement en eau potable disponible à Fonkpamè sont très insuffisantes et ne permettent pas la satisfaction des besoins en eau potable des populations. V-

Description et dimensionnement du système d’adduction d’eau villageoise de Fonkpamè A- Description du système d’adduction d’eau

L’adduction d’eau villageoise (AEV) est un ouvrage d’alimentation en eau potable complexe composé de : - un ouvrage de captage (forage) ; - un système de pompage ; - un système de stockage (château d’eau) ; - un système de distribution ;


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1- Ouvrage de captage et le système de pompage L’ouvrage de captage et le système de pompage comportent les éléments suivants : le forage qui est l’ouvrage de captage, l’exhaure, la pompe électrique immergée, la source d’énergie (électrique, thermique, ou solaire) Le forage est un ouvrage de captage des nappes dont le diamètre est réduit. Il est caractérisé par : - Sa profondeur hydraulique ; - Son niveau dynamique ; - Son niveau statique ; - Son rabattement ; - Son débit d’exploitation. Pour l’extraction de l’eau, deux possibilités d’exhaure existent : - L’utilisation d’une pompe électrique immergée de référence des pompes triphasées à axe vertical alimentée par une source de tension ; - L’emploi d’une pompe immergée à énergie thermique à l’entraînement mécanique à partir d’un moteur diesel depuis la surface. Ces types de pompe sont de moins en moins utilisés en hydraulique villageoise. Actuellement la plupart des adductions d’eau villageoises (AEV) utilisent la première technique (pompe électrique immergée) ; Plusieurs sources d’énergie sont utilisées pour le moyen d’exhaure il s’agit :


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- d’un abonnement au réseau d’énergie électrique interurbain de la SBEE ; - d’un moteur diesel pour les pompes à axe vertical ; - d’un groupe électrogène pour les pompes électriques immergées ; - d’une station de captage d’énergie solaire . Conduite de refoulement : c’est la conduite servant à amener l’eau du forage jusqu’au réservoir du château d’eau. Elle est constituée : - d’une conduite galvanisée reliant la pompe et la tête du forage ; - d’une tête de forage munie d’un coude galvanisé, d’un clapet anti-retour pour empêcher la circulation en sens inverse de l’eau refoulée, d’une ventouse permettant d’évacuer l’air pouvant se trouver dans la conduite et gêner la circulation normale de l’eau dans cette conduite, d’un compteur,

d’un

manomètre,

d’une

tuyauterie

(en

fer

inoxydable) quittant la tète du forage jusqu’au réservoir du château d’eau situé à douze mètres au dessus du sol.

Tête de forage

Tête de forage Année universitaire 2006-2007

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2- Système de stockage (château d’eau) Le système de stockage permet une bonne distribution de l’eau provenant du forage. Une partie de l’eau stockée pendant les heures creuses

est

restituée

aux

populations

aux

heures

de

forte

consommation ; le château d’eau joue ainsi le rôle de régulation. Les châteaux d’eau rencontrés le plus souvent dans les zones reculées sont de formes cubiques ou cylindriques. Celui faisant l’objet de notre étude est de forme cylindrique entièrement en béton armé. Sa hauteur sous cuve est de douze mètres (12m). Le réservoir du château d’eau à une capacité de cinquante mètres cubes (50m3). A l’intérieur de ce dernier se trouve des crépines qui servent de filtre au passage de l’eau. Au niveau du réservoir du château d’eau se trouve : - une conduite de vidange placée au ras de la dalle de fond de cuve qui servira au nettoyage des parois de la cuve, à la vidange de la cuve et en cas d’incendie d’éteindre le feu (on parle de réserve incendie) ; - une conduite de refoulement pour le transport de l’eau de la source de captage jusqu’au réservoir du château d’eau - un trop plein quittant le château d’eau et servant à signaler le remplissage du château ; - une conduite de distribution qui servira à alimenter les bornes fontaines. Elle est surélevée par rapport à la conduite de vidange

à cause de la réserve incendie. Elle est munie de

crépines pour le filtrage de l’eau distribuée aux consommateurs.


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3- Conduites de distribution C’est l’ensemble des conduites le plus souvent en PVC permettant d’amener et de distribuer l’eau aux populations. Il s’agit du réseau de canalisation quittant le château d’eau et servant à transporter l’eau jusqu’aux bornes fontaines qui sont des points de distribution public d’eau comprenant un corps en maçonnerie, deux robinets de puisage et un aménagement de propreté (puits perdu) permettant l’infiltration des eaux usées provenant de l’exploitation des points d’eau. Ces conduites sont dimensionnées (calcul du diamètre de la section d’écoulement, du débit, de la vitesse et de la pression d’écoulement) de manière à leur permettre de transporter un débit minimal de trois mètres cubes (3m3) par borne fontaine en fonctionnement simultané. La pression résiduelle en fonctionnement simultané au niveau de chaque borne fontaine est au minimum de 5mc.e. Pour le système de distribution on a adopté le réseau ramifié ou palmé qui est un réseau où le tronçon de conduite ne forme pas de boucle fermé mais plutôt une structure hiérarchisée qui a sa commande toujours en amont et dont la forme ressemble fort bien à celle d’un arbre généalogique. Pour ce réseau de distribution, le nombre total de bornes fontaines est de huit (8) réparties dans toute la localité en fonction de la répartition spatiale de la population et dont leur emplacement sont déterminés par la communauté en concertation avec l’équipe du projet. Pour faire face aux problèmes de fuites, les premiers mois après la mise en service du réseau, l’entreprise ayant réalisé les travaux doit former le responsable d’exploitation à la plomberie et laisser à la disposition du village un petit stock de conduites de divers diamètres.


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Tout le long du réseau de canalisation se trouve des ventouses aux points les plus hauts en vue d’une aération des conduites en absence d’eau et qui permettraient d’évacuer l’air se trouvant dans les conduites qui gêneraient en cas d’écoulement la circulation normale de l’eau. Des robinets de vidange sont placés au point les plus bas du réseau de conduite en vue de vider les conduites en cas de problème sur le long des canalisations du réseau ou du nettoyage de conduite. Le système d’alimentation en eau potable de Fonkpamè est de type refoulement et distribution, c’est à dire que la conduite de refoulement est à part et celle de distribution aussi à part. Mais vu la distance importante entre le château d’eau et le forage (885m), on pouvait adopter le système refoulement-distribution pour éviter le gaspillage de conduites. Mais comme le long de la conduite de refoulement il n’y a pas des ramifications du réseau de distribution, on ne peut qu’utiliser le système de type refoulement et distribution. Dans le cas où on a le système de canalisation de type refoulement- distribution, la conduite de refoulement sert en même temps à la distribution ; on adopte ce système quand la distance entre le château d’eau et le forage est importante pour éviter le gaspillage de conduites. Les fouilles pour la pose des conduites seront réalisées conformément à la vue en plan du réseau de distribution. La profondeur des fouilles sera conforme à celle lue sur le profil en long. Avant la mise en service des conduites de distribution on procédera à des essais de pression pour juger de la capacité des conduites à résister sans fuite à la pression de l’eau lors de l’écoulement.


31


B- Dimensionnement des ouvrages 1- Le château d’eau a- Définition Le château d’eau est le réservoir qui sert à emmagasiner l’eau qui vient d’une source et à la distribuer vers les différents points à servir. Le château d’eau est installé sur le point le plus haut et le plus facilement accessible de la zone à desservir relevé sur le levé topographique. Il est placé en hauteur pour pouvoir faciliter la distribution de l’eau en comptant uniquement sur la force gravitationnelle qui entraînera l’eau vers les points plus bas et sans apport d’énergie extérieure ; c'est-à-dire une pompe. En effet, le château d’eau dans une région doit se trouver sur le point le plus haut et sert : - à stocker l’eau et à la distribuer ; - de transits entre le forage et les bornes fontaines qui desserviront ensuite les populations. Le calcul de la capacité du château d’eau dépend de la population et de la consommation. b- Calcul de la capacité du château d’eau i- Calcul de la population de Fonkpamè à l’horizon du projet La population est le facteur le plus important dans le calcul de la capacité d’un château d’eau car c’est pour elle que ce dernier est conçu. L’importance de la population actuelle et surtout l’estimation de la population future de la localité à desservir interviennent dans ce calcul. Année universitaire 2006-2007

32


L’estimation de la population future doit se baser sur la durée de vie du château d’eau. Si la construction à une durée de vie de 20 ans par exemple, la population à desservir doit être estimée à l’horizon du projet. Il existe deux types d’estimations des populations selon les besoins de la prévision : - Estimation à court terme (5 à 10 ans) ; - Estimation à long terme (10 à 50 ans) ; Les études faites sur la population de la localité de Fonkpamè nous a permis de savoir qu’elle est d’une population de 7599 hbts d’après le recensement Août 2006 par l’ONG AERMR inégalement répartis comme suit : Akpogon 332 hbts ; Avahougon 695 hbts ; Agbassakpa 413 hbts ; Gbakouemin 1382 hbts ; Gounougon 2004 hbts ; Sokpogon 588 hbts ; Volli 1520 hbts et Zoumè 665 hbts. Pour connaître la taille de la population à l’horizon du projet, il est primordial de connaître le taux de croissance et faire le choix de son type de croissance suivant les critères de choix tels que : - Le niveau de développement de la localité ; - Le niveau de lotissement dans la localité ; - La présence d’entreprise industrielle etc.… En effet, la croissance de la population peut suivant des choix être : - Arithmétique ; - Géométrique ; - A taux décroissant ; - A estimation logistique. Année universitaire 2006-2007

33


Mais on utilise le plus souvent la croissance géométrique pour l’estimation future de la population et pour avoir en quelque sorte une marge de sécurité à notre estimation. C’est d’ailleurs elle qui a été utilisée pour le calcul de la population à l’horizon du projet de la localité de Fonkpamè suivant la formule. Pn= P0 (1+r) n Pn : population à l’année n n : nombre d’année r : taux de croissance géométrique P0 : population à l’année zéro ii- La consommation La consommation en eau est un facteur non moins important car après avoir estimé la population, il faut bien pouvoir connaître sa consommation par habitants par jour, déterminer le débit maximal, c'està-dire le débit à l’heure de pointe. La consommation dépend de chaque sorte de population ; en ville la population demande une plus grande quantité d’eau que dans les localités reculées (villages). En ville, nous avons plusieurs types de consommations qui interviennent dans la consommation par habitant par jour. Les différents types que nous avons sont : - La consommation domestique : qui est la quantité d’eau utilisée dans les habitations pour par exemple la lessive, la cuisine,

la

propreté

corporelle,

lavage

de

voiture,

l’arrosage du jardin etc.… ; - La consommation industrielle : qui est la quantité d’eau utilisée dans les commerces et centre d’achat ;


34


- La consommation publique : qui est la quantité d’eau utilisée par la mairie dans le but d’entretenir la ville ; arrosage des jardins publics, alimentation des bornes d’incendies etc.… Les pertes dues à des fuites dans certaines tuyauteries sont prises en compte dans le calcul de la consommation par habitation par jour. Plus les villes sont grandes et plus développées plus la consommation par jour par habitant est élevée. La consommation totale est constituée de toutes les autres consommations ainsi que les pertes. Conso/jour/hbts

(l/j/h)

Dans les pays en voie de développement, il existe très peu de données. Il y a lieu de croire que la consommation journalière domestique n’est souvent que de quelques litres par personne surtout dans les nombreuses régions où les femmes doivent transporter l’eau elle-même depuis le point d’eau jusqu'à leur domicile. L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) recommande de fournir 40 litres par personnes et par jour dans les petites villes et villages. Cette suggestion tient compte de 20 litres de pertes imputables au transport entre le point d’eau et le domicile du consommateur. Dans notre cas précis, c'est-à-dire dans les localités reculées (villages), la consommation moyenne prévisible en eau par habitant par jour est estimée de la manière suivante : - 15l/j/hbt : s’il existe peu de ressources alternatives ou si leur exploitation est contraignante ; - 20l/j/hbt : si le recours à d’autres points d’eau est difficile ou aléatoire Année universitaire 2006-2007

35


En effet, dans les villages les besoins en eau sont moindres ; pas d’industrie, pas de commerce pas de consommation publique. La consommation en eau par jour par habitants se résume à la consommation domestique et particulièrement pour la cuisine et pour se désaltérer. iii- Estimation des besoins en eau Les besoins en eau évalués à partir des chiffres de la population et de

dotation

plus

ou

moins

théorique

ne

se

traduisent

pas

automatiquement en une demande en eau solvable. Dans le village de Fonkpamè , les usagers des ressources en eau moderne (01PM et 01FPM) et traditionnelles (puits traditionnels) qui fournissent une eau bon marché pour les usages comme la lessive, le bain, la boisson, la vaisselle etc.… L’estimation faite sur la quantité d’eau moyenne utilisable par habitant par jour pour les différents usages, est d’environ 3.70 litres par jour pour la boisson ; 3.10 litres pour la cuisine ; 14.20 litres pour le bain. Les besoins pour la lessive sont couverts par 6.30 litres par jour par habitant. Au total le besoin en eau par habitant par jour est estimé à 27.30 litres. Le village de Fonkpamè avec ses 7599 habitants, a donc besoin de 207452.7 litres d’eau par jour. En dehors de ces estimations il convient d’ajouter que l’eau du réseau sera utilisée pour les activités de transformation. Les enquêtes réalisées auprès d’un échantillon de 30 ménages afin d’analyser leur stratégie actuelle d’approvisionnement en eau et d’évaluer les besoins qu’ils sont prêts à couvrir avec l’eau d’une future adduction ont révélé que l’eau sera destinée à tout usage. Année universitaire 2006-2007

36


Toutefois, il importe de nuancer qu’au regard des pratiques qui ont cours dans le village, ceci ne serait exclusivement valable qu’en saison sèche. Pendant l’hivernage, la disponibilité de l’eau de pluie recueillie entraînera une baisse d’utilisation de l’eau du réseau. Le besoin spécifique en eau par habitant utilisé est de 12l/j/hbts. Il est à noter que les autres points d’eau viendront à contribution (un puits moderne à grand diamètre fournit en moyenne 5m3/j d’eau et un forage 6m3). Les AEV ne viennent pas en remplacement de tous les autres points d’eau ; elles viennent renforcer l’accès à l’eau potable. La détermination des besoins en eau a été faite sur la base des données suivantes : - Population à l’échéance du projet ; - Besoins spécifiques. La consommation spécifique de la population est de 12l/j/hbt si on estime qu’elle reste constante jusqu'à l’échéance du projet alors on peut faire une estimation des besoins en eau de la population jusqu’à l’horizon du projet en procédant à une multiplication de la population P à l’horizon du projet par la consommation spécifique qs En supposant B comme besoin en eau on a :

B = P.qs


37


Tableau d’estimation des besoins en eau de Fonkpamè Année

2006

2011

2016

2021

2026

Population

332

414

516

643

801

695

866

1079

1345

1676

413

515

641

799

996

1382

1722

2146

2675

3333

2004

2497

3112

3878

4833

588

733

913

1138

1418

1520

1894

2361

2942

3666

665

829

1033

1287

1604

9470

11801

14706

18327

12.00

12.00

12.00

12.00

113637

141612

176475

219919

113.64

141.61

176.47

219.92

4.73

5.90

7.35

9.16

AKPOGON Population AGBASSAKPA Population GBAKOUEMIN Population GOUNOUGON Population SOKPOGON Population VOLLI Population ZOUME Populations desservies Besoinjournalier 7599 (l/j/hbt) Besoin journalier (l/j) Besoin journalier (l/j) Besoin 3

journalier (m /j) Besoin journalier (m3/h)


38


iv- Capacité du château d’eau Il ressort de ce tableau que l’AEV doit satisfaire un besoin journalier de 219.92m3/j en 2006. Une première approximation tenant compte des temps de séjour de l’eau et des éventuelles fuites au niveau du réservoir dues à l’étanchéité conduit à un réservoir de capacité 1/5 du besoin journalier ; soit un réservoir de capacité 50m3 v- Description de la structure béton armé du château d’eau Le château d’eau qui fait l’objet de notre étude est composé d’un radier qui soutient tout l’ensemble, deux voiles qui jouent le rôle de poteau et qui soutiennent la cuve. Les deux voiles diamétralement opposées à une certaine hauteur sont raidies par une poutre entretoise. Le radier. Enterré à une profondeur de 2m, le radier général de forme circulaire de 2.50m de rayon dont le ferraillage est composé de deux lits ; un inférieur et l’autre supérieur soutenus au milieu par une poutre de libage. - Le lit supérieur est un quadrillage de 22HA10 dans deux sens perpendiculaires avec un espacement de 25cm. Un fer HA10 entoure ce lit supérieur ; - La poutre de libage d’une base de 60cm et d’une hauteur de 45cm est composé de :  3 lits supérieurs composés de bas vers le haut comme suit : Année universitaire 2006-2007

39


 4HA10 ;  2*4HA16 ;  1 lit intermédiaire composé de 4HA10  2 lits inférieurs composés de bas vers le haut comme suit :  4HA14 ;  4HA10 ; Le cadre et les etriets sont des HA8 - Le lit inférieur est un quadrillage de 22HA14 dans deux sens perpendiculaires avec un espacement de 25cm. Un cadre circulaire en HA10 entoure ce lit inférieur. Le coffrage du radier est fait de planche flexible que l’on pose de manière circulaire autour du ferraillage et sa base jusqu’au niveau du glacis. Pour couler le béton dans le radier, la bétonnière est posée en bordure de fouille. Le béton est coulé vers le radier par une planche et deux manœuvres se chargent de répartir et de vibrer le béton et de former le glacis. Les voiles Elles agissent comme des poteaux à la différence que le rapport entre la longueur et la largeur est très grand au niveau des voiles tandis qu’au niveau des poteaux le rapport est petit. Les voiles que nous étudions sont de forme circulaire et prennent naissance dans le radier à partir des fers laissés en attente. 1.50m des voiles est enterré et 12m se retrouve au dessus du niveau du sol. Le rayon intérieur est 1.90m et le rayon extérieur est 2.30m ; nos voiles ont Année universitaire 2006-2007

40


un périmètre intérieur d’environ 5.97m et un périmètre extérieur d’environ 7.23m avec une largeur de 0.40m. Après calcul, le ferraillage des voiles donne 17HA16 sur chaque coté de la longueur et1HA16 sur chaque largeur ce qui fait un total de32HA16 dans chaque voile avec un espacement e=25cm vers l’extérieur. Le coffrage des voiles se fait avec des lattes agencées dans le sens de la largeur et soutenu par des chevrons de sorte à former un demi-cercle fermé avec un creux. Après avoir posé le coffrage, on prend soin de vérifier la diagonalité pour s’assurer de sa conformité avec les plans. On vérifie ensuite la verticalité du coffrage avec des fils à plomb. Le coffrage se fait à chaque 3m et le même coffrage est enlevé et utilisé à nouveau au fur et à mesure que l’on monte en niveau. Pour le coulage, le travail se fait à la chaîne. Il y a un manœuvre sur la bétonnière pour la préparation du béton qui sera versé dans une grande caisse. Deux manœuvres qui se servent de pelles remplissent de petits récipients qui seront envoyés et versés dans le coffrage par l’intermédiaire d’autres manœuvres. L’entretoise De forme circulaire, l’entretoise ceinture les voiles à une hauteur de 5.73m au dessus du terrain naturel. Elle a les mêmes caractéristiques que les voiles (diamètre, largeurs) et a une hauteur de 0.40m. Elle joue un rôle de raidisseur pour éviter un éventuel flambement. Son ferraillage donne en bas 3 rangées de 2HA12, au milieu 3HA10 et en haut 3HA10. Son coffrage et son coulage se font au même moment que les voiles à ce niveau.


41


La poutre De la même forme que l’entretoise, la poutre située juste en dessous de la dalle de fond de cuve à une hauteur de 0.45m. Elle reprend les charges que lui transmet la dalle de fond de cuve et les transmet à son tour aux voiles. Son ferraillage est différent par endroit : - Là où la poutre repose sur des voiles nous avons du bas vers le haut  2 rangées de 3HA16  Au milieu 3HA14  En haut 3 rangés de 3HA16 - Là où la poutre ne repose sur rien nous avons de bas vers le haut :  En bas 4 rangées de 3HA16  Au milieu 3HA14  En haut 3 rangées de 3HA14 Les cadres et les etriets sont en HA8 Le coffrage et le coulage de la poutre se font avec la dalle de fond de cuve. La dalle de fond de cuve Elle est de forme circulaire et a un rayon de 2.30. Son plan de ferraillage montre deux lits : - Lit supérieur : 40HA8 dans les deux sens et le cercle qui entoure ces fers est en HA8.


42


- Lit inférieur : 40HA16 dans les deux sens, le cercle qui les entoure est en HA8. Le coffrage est fait avec celui de la poutre. Lors du coulage de cette partie du château d’eau on ajoute de la sicalite qui sert d’adjuvant, cette partie étant en permanent contact avec l’eau. 2- Dimensionnement des réseaux de conduites a-

Conduite de refoulement : diamètre de la conduite

C’est la conduite qui sert au transport de l’eau depuis la source de captage (forage) jusqu’au réservoir du château d’eau situé a douze mètre (12m) au dessus du terrain naturel. La longueur totale

de la

conduite de refoulement est de huit cent soixante dix mètres (870m) linéaire. Nous avons opté pour un refoulement normal compte tenu de l’ossature du réseau (il n’y a pas de distribution le long de la conduite de refoulement. Son dimensionnement a été effectué a l’aide de la formule de Bresse et celle de Bresse modifiée. Si on suppose que D est le diamètre de la conduite de refoulement on a : (1)-formule de Bresse : 1.5×Q pompage (0.5) (2)-formule de Bresse modifiée : 0.8×Q pompage (1/3) Avec Q pompage le débit de pompage qui est égal à 5m3/h on a :  pour (1) le diamètre D (m)= 55.90mm  pour (2) le diamètre D (m)= 89.45mm Le diamètre moyen Dmoy= 72.68mm qui est la moyenne entre (1) et (2) représente le diamètre théorique de la conduite de refoulement. Son diamètre nominal sera choisit à l’aide d’un catalogue appelé


43


interplast. Après le choix, le diamètre nominal de la conduite de refoulement est : DN =100mm b- Conduites de distributions i- Détermination des débits de dimensionnement Le calcul des débits de dimensionnement des conduites de distribution s’effectue en procédant de la manière suivante : - On établit la vue en plan du réseau de distribution qui, est l’ossature du réseau de distribution. Elle nous montre l’ensemble des ramifications du réseau de distribution, le nombre de tronçon de conduite, l’emplacement des bornes fontaines, du forage, du château d’eau, le nombre de borne fontaine par tronçon. - On fait le choix de certains points particuliers de la vue en plan. - On calcul ensuite les distances entre les points particuliers - On détermine le nombre total de bornes fontaines - On détermine ensuite le nombre de BF par tronçon. Toutes ces informations et calcul sont obtenus sur la base des études topographiques. - Par la suite on calcule la consommation spécifique connaissant le nombre total de BF=8, le coefficient de l’heure de pointe CpH=3 La consommation journalière à l’horizon du projet Bj=219.92m3/j ; la consommation spécifique qs Année universitaire 2006-2007

44


qs = Le débit de dimensionnement par tronçon Q=max (

où NBF est le nombre de BF sur le

tronçon considéré. ii- Calcul des diamètres des conduites Une fois les débits de dimensionnement calculés on passe ensuite au calcul des diamètres des conduites. Ce calcul s’effectue en utilisant l’équation de continuité, une des trois équations générales de la mécanique des fluides en supposant

l’écoulement permanant et

incompressible et en restant dans l’hypothèse que la vitesse V=1m/s.

D (m)= Cette formule nous donne les diamètres théoriques des conduites. Les diamètres nominaux s’obtiennent par des choix dans un abaque appelé

interplast. On calcule ensuite les diamètres intérieurs qui

serviront aux calculs des pressions résiduelles en soustrayant des diamètres nominaux le double de l’épaisseur des parois des conduites.


45


Détermination des débits de dimensionnement et diamètre des conduites Tronçon

Points TN

Longueur

Cote TV

Nbre

Q

Diamètre

Considérés

(m)

aval

de

(m3/h)

Nominal

(m)

B.F

(mm)

R-0

P18+20m

20.00

210.11

8

27.49

110

0-1

P18+10m

20.00

210.29

3

10.31

90

1-2

P18

99.00

210.46

2

6.87

90

2-3

P1

852.00

201.32

3

10.31

75

2-4

P19

44.00

209.69

2

6.87

75

4-5

B4+64m

398.00

207.56

1

3.44

63

0-6

A8+74m

583.00

207.26

5

17.18

110

6-7

A’8+10m

10.00

207.12

5

17.18

90

7-8

A’8-3+84m

371.00

202.00

4

13.74

90

8-9

A’’8-3+10m

10.00

201.90

4

13.74

90

9-10

A’’8-32

114.00

201.00

3

10.31

75

10-11

C4+30m

299.00

201.35

3

10.31

75

11-12

C5

10.00

201.14

2

6.87

75

12-13

C5-6+42m

636.00

195.25

2

6.87

75

718.00

202.98

2

6.87

75

12-14

iii- Calcul des pressions résiduelles La détermination des pressions résiduelles nécessite d’autres calculs préliminaires. - Calcul des pertes de charge


46


Pour le calcul de perte de charge on utilise la formule de Manning et Strickler. Cette formule nous permet de calculer les pertes de charge unitaire. J (m/m)=

Pour avoir la perte de charge le long du tronçon c'est-à-dire la perte de charge linéaire on multiple la perte de charge unitaire par la longueur totale des tronçons. Soit J (m)=J (m/m).L La perte de charge totale le long des tronçons s’obtient en faisant la somme des pertes de charge singulière et des pertes linéaires. Pour le calcul de la perte de charge totale, sur un tronçon on suppose les pertes de charges singulières égales à 10% des pertes de charges linéaires. jt=J(m/m).L+10%J(m/m).L jt=1.1J(m/m).L - Cote minimale imposée Le calcul de la cote minimale imposée s’effectue en faisant la somme entre la cote du terrain naturelle en aval du tronçon considéré du cumul des pertes de charge et de la pression de service qui est dans le cas de l’AEV égal à 5mCE Pservice=5mCE Zmin imposée=∑J+Pservice+ZTN Une fois ces calculs préliminaires effectués on peut passer au calcul des pressions résiduelles en procédant de la manière suivante : Px (mCE)=max (Z min imposé)-∑j-ZTN aval Année universitaire 2006-2007

47


iv- Vérification des conditions de vitesse A partir des diamètres intérieurs calculés et des débits de dimensionnement par tronçon, on calcule la vitesse d’écoulement dans les conduites. En utilisant toujours l’équation de continuité en écoulement permanent et incompressible. Q = A.V → V = V= Cette vitesse calculée doit respecter cette condition 0.3≤V≤1m/s v- Vérification des conditions de pression Les pressions résiduelles calculées doivent respecter la condition suivante : 5mc.e. ≤P (mc.e.) ≤ 25mc.e.


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Tableau récapitulatif de dimensionnement des conduites de distribution Q

(m)

(m3/h)

(mm)

(mm)

R-0

20,00

27,49

98,6

110

5,3

99,4

0,009 0,20

0,20

210,11

5

0-1

20,00

10,31

60,4

90

4,3

81,4

0,004 0,08

0,29

210,29

1-2

99,00

6,87

49,3

90

4,3

81,4

0,002 0,18

0,47

2-3

852,00

10,31

60,4

75

3,6

67,8

0,010 9,40

2-4

44,00

6,87

49,3

75

3,6

67,8

4-5

398,00

3,44

34,9

63

3,0

0-6

583,00

17,18

78,0

110

6-7

10,00

17,18

78,0

7-8

371,00

13,74

8-9

10,00

9 - 10

Tronçon

Dthéorique Dextérieur

Epais

Dintérieur

COTE

Longueur

(mm)

J(m/m) J (m) ∑J (m)

T.N.

Pservice

imposée

P en X Vitesse

OBSER

(mCE)

(m/s)

215,31

11,25

0,98

Ok!

5

215,57

10,99

0,55

Ok!

210,46

5

215,93

10,64

0,37

Ok!

9,87

201,32

5

216,19

10,38

0,79

Ok!

0,004 0,22

0,69

206,69

5

215,38

11,19

0,53

Ok!

57,0

0,003 1,23

1,92

207,56

5

214,48

12,09

0,37

Ok!

5,3

99,4

0,004 2,32

2,53

207,26

5

214,79

11,78

0,62

Ok!

90

4,3

81,4

0,011 0,12

2,64

207,12

5

214,76

11,81

0,92

Ok!

69,7

90

4,3

81,4

0,007 2,75

5,39

202,00

5

212,39

14,18

0,73

Ok!

13,74

69,7

90

4,3

81,4

0,007 0,07

5,46

201,90

5

212,37

14,20

0,73

Ok!

114,00

10,31

60,4

75

3,6

67,8

0,010 1,26

6,72

201,00

5

212,72

13,85

0,79

Ok!

10 - 11

299,00

10,31

60,4

75

3,6

67,8

0,010 3,30 10,02

201,35

5

216,37

10,19

0,79

Ok!

11 - 12

10,00

6,87

49,3

75

3,6

67,8

0,004 0,05 10,07

201,14

5

216,21

10,36

0,53

Ok!

12 - 13

636,00

6,87

49,3

75

3,6

67,8

0,004 3,12 13,19

195,25

5

213,44

13,13

0,53

Ok!

12 - 14

718,00

6,87

49,3

75

3,6

67,8

0,004 3,52 13,59

202,98

5

221,57

5,00

0,53

Ok!


49

aval (m)

(mCE)

Côte min (m)


Les diamètres des conduites ainsi que leurs longueurs son récapitulés dans le tableau suivant : Tableau récapitulatif des conduites Matière /DN (mm)/PN (Bar)

Longueur arrondie (m)

PVC 110 PN 10

640.00

PVC 90 PN 10

540.00

PVC 75 PN 10

3070.00

PVC 63 PN 10

580.00

PVC 110 PN 16

920.00

PVC 32 PN Branchement sur BF

380.00

TOTAL

6130.00 3- Dimensionnement des équipements électromécaniques a- La pompe

La pompe est un appareil que l’on utilise pour aspirer, pour refouler ou comprimer un fluide. Dans le système d’adduction d’eau villageoise, on utilise des pompes immergées que l’on place dans les puits ou forages pour refouler l’eau du forage au réservoir du château d’eau. On distingue des pompes mécaniques et des pompes électriques immergées. Mais de nos jours ce sont les pompes électriques immergées qui sont les plus utilisées en adductions d’eau villageoise (AEV). Avant l’immersion d’une pompe dans un puits ou un forage, il faut avant tout connaître les caractéristiques de ce dernier à savoir : son niveau dynamique, son niveau statique, son rabattement, son débit d’exploitation. Car si le forage à un très grand rabattement et si le débit de pompage de la pompe est supérieur au débit d’exploitation du forage, il y a risque de dénoyage de la pompe qui va se griller une fois


50


fonctionnant hors de l’eau. A partir du débit de pompage et de la hauteur manométrique totale qui est la pression totale que doit vaincre la pompe ; la pompe a été choisie dans le catalogue du constructeur GRUNDFOS. La lecture de ce catalogue a donné une pompe SP8A-25 de puissance 4kw b- Le groupe électrogène L’énergie de pompage est fournie soit par un groupe électrogène, soit par un panneau solaire qui capte l’énergie solaire et qui la transforme en énergie électrique utilisable par la pompe, ou soit par un abonnement au réseau électrique interurbain de la SBEE. Comme dans la localité le réseau électrique de la SBEE est inexistant, le choix de la source d’énergie s’est porté vers un groupe électrogène qui va alimenter en énergie la pompe électrique immergée au fond du forage pour le refoulement de l’eau. Avec la pompe GRUNDFOS SP8A-25 (4.0KW), l’intensité nominale à souscrire est de IN= 9.60 Ampères ; au démarrage, il faudra une intensité en pleine masse de 8.8xIN (soit 46.08 Ampères) ce qui conduit en régime triphasé de 3x400 Volts à un groupe de puissance réactive apparente de 6.75 KVA. Le groupe électrogène aura un moteur diesel d’une puissance apparente de 10 KVA (pour une valeur de 6.75 KVA obtenue après le calcul avec une intensité nominale de 9.60 Ampères) Ce groupe sera logé dans un local appelé abri – groupe. Ce bâtiment sera en maçonnerie en agglos avec une toiture en dalle de béton armé. Les murs sont d’une épaisseur de 15cm avec des claustras pour assurer la ventilation du local. Les dimensions intérieures prévues sont indiquées sur les schémas de principe joint en annexe au rapport. Le détail des plans de coffrage de ferraillage et de fondation est aussi joint en annexe Année universitaire 2006-2007

51


Pour veiller à la stabilité et à la rigidité de toutes les parties du local, le groupe sera posé sur un socle anti- vibratile pour lutter contre les

vibrations

énormes

émises

par

le

groupe

électrogène

en

fonctionnement.

Abri-groupe VI- Impacts de l’adduction d’eau villageoise sur la population Les opérations programmées dans ce projet d’AEV sont d’une importance capitale pour la vie des communautés bénéficiaires. Elles permettront dans un premier temps aux populations de disposer de façon permanente de l’eau potable (à tout moment de l’année) et à proximité. Elles contribueront à l’amélioration de la vie économique, socioculturelle et sanitaire des communautés. Elles contribueront à renforcer et à pérenniser les acquits socio économiques et sanitaires obtenus à partir de l’exploitation

des

ouvrages hydrauliques existants. A- Impact économique et financier Année universitaire 2006-2007

52


Les revenus issus de la vente de l’eau constitueront des épargnes qui peuvent servir à la micro finance et également au financement des besoins en infrastructures socio communautaires dans les villages. De même la disponibilité de temps pour les autres activités économiques (activité de production, de transformation, de maraîchage, d’élevage etc.…)

qui jadis étaient consacrées à la recherche de l’eau et la

disponibilité de l’eau pour ces activités, feront augmenter les revenus des populations et surtout des femmes. Avec l’installation du nouveau système, on assistera ce pendant à des dépenses pour l’achat de service de l’eau du réseau qui étaient acquis gratuitement au niveau de certains ouvrages d’eau disponibles. Toutefois cette dépense engagée est compensée par la réduction des dépenses liées aux maladies d’origine hydrique. B- Impact social et sanitaire La mise en place du nouveau système est accompagnée par un certain nombre de principes et de mesures qui renforceraient la cohésion sociale au sein de l’ensemble des communautés des villages concernés par

cette extension. Les communautés acquerront plus d’aptitude à

s’unir pour décider et gérer

ensemble les biens communautaires à

travers la mise en place des organisations et le renforcement des capacités des membres de ces organisations. Elles pourront également permettre de renforcer les relations inter- ethniques et travailler dans une parfaite et harmonieuse entente et cohésion ; renforcer les liens et les associations existantes. Les habitants disposent désormais de l’eau potable et ont acquis des mesures d’hygiène de l’eau, ce qui réduira le taux de contraction des maladies d’origines hydriques, la réduction des frais médicaux et par là, la réduction de la pauvreté. Année universitaire 2006-2007

53


La disponibilité de l’eau potable dans les villages renforcera le pouvoir d’attraction des étrangers,

d’où l’amélioration de leur

peuplement voire l’urbanisation avec l’installation des lieux de loisirs et des équipements sociaux de base notamment les écoles, les centres de santés, les structures d’épargne et de crédit, les pistes d’accès etc. Par

contre,

l’installation

du

réseau

pourrait

probablement

engendrer des conflits au sein des communautés (problèmes de malversation ou de mauvaise gestion conflit avec les villages environnants, litiges entre individus). Ces conflits pouvant être atténués à partir du suivi - appui conseil de l’administration ou des animateurs PADEAR. VII- Politique de gestion et de maintenance des Adductions d’eau villageoises L’adduction d’eau villageoise est un ouvrage d’alimentation en eau potable complexe comprenant : - un système de captage ; - un système de pompage ; - un système de stockage ; - un système de distribution. La réalisation de cet ouvrage population en

d’approvisionnement de la

eau potable nécessite d’énorme investissement et la

participation des techniciens compétents en hydraulique. Une chose est d’assurer l’approvisionnement de la population en eau en quantité et en qualité, mais l’autre est de veiller à la pérennité des ouvrages et à la viabilité des équipements. Ce qui ne sera possible sans une bonne politique de gestion et de maintenance de ces ouvrages hydrauliques chèrement acquis.


54


Les systèmes actuels de gestion des AEV sont régis par le décret N° 96-317 du 2 août 1996, portant mode de constitution, d’organisation et de fonctionnement des Associations d’Usagers de l’Eau (AUE). Ce décret stipule que la DG-EAU est le maître d’ouvrage de l’exploitation et a délégué cette fonction au S-EAU, lequel signe avec l’Association des Usagers de l’Eau une convention

de cession et d’exploitation des

équipements des systèmes d’eau potable. A l’exception de l’ouvrage de captage qui reste la

propriété de l’Etat, le reste de l’infrastructure

devient à la signature de convention, propriété de l’AUE. L’AUE dont la constitution initiale obéit à des règles relativement strictes de représentativité de la population desservie par l’AEV, élit un comité directeur qui recrute directement un exploitant ayant un statut de salarié (gestion dite directe) ou de fermier (gestion dite déléguée). Dans les deux cas, un contrat (d’exploitation ou d’affermage) est signé entre les parties. Il est important de préciser que l’écrasante majorité des AUE gèrent en directe leur système et que, seuls quelques cas de gestion déléguée ont été expérimentés au Bénin. L’AUE s’engage à passer un contrat de maintenance avec une entreprise agréée par la DG-EAU ; malgré cet engagement, très peu de ces contrats sont aujourd’hui en vigueur entre les AUE et les sociétés spécialisées. L’eau est systématiquement vendue au volume. Son prix , fixé par l’AUE, doit à minima couvrir les frais d’exploitation et de renouvellement. Les fonds de l’AUE sont logés dans deux comptes distincts : l’un pour les fonds fonctionnement, l’autre pour les fonds de renouvellement. Les services départementaux ont un droit de regard sur l’utilisation des fonds de renouvellement. Les prestations des membres du Comité Directeur ne sont pas rémunérées ;

mais

ceux-ci

s’octroient

souvent


des

indemnités

55


généralement modestes. Le Service de l’Eau du département concerné assure le suivi technique de l’exploitation de l’AEV ainsi que le contrôle de leur gestion. Le dispositif actuel correspond donc à une délégation de la gestion des AEV de l’Etat à des Associations d’Usagers d’Eau qui doivent elles même déléguer au secteur privé la maintenance lourde des installations (contrat de maintenance obligatoire) et une partie plus ou moins importante de l’exploitation (contrat d’exploitant ou contrat d’affermage). L’absence de cohérence de décret N° 96-317 du 2 août 1997 avec les lois sur la décentralisation en particulier la loi N° 97-029 du 15 janvier portant organisation des communes en république du Bénin pose aujourd’hui un problème majeur puisque les communes, désormais maître d’ouvrage sont exclue du système actuel. Bien

que

de

nombreuses

AEV

apparaissent

aujourd’hui

correctement géré par l’AUE, l’absence systématique de contrat de maintenance, le manque de compétences et de sérieux de certains intervenants, le manque de rigueur parfois constaté dans la gestion financière des fonds de renouvellement sur le long terme, et l’irrégularité de contrôle technique et financier des S-EAU sont autant de cause de disfonctionnements. Aussi, il convient aujourd’hui de proposer des améliorations

des

systèmes

de

gestion

à

travers

une

professionnalisation accrue des acteurs concernés et une plus grande implication des communes en dotant les AUE de manuels de procédures de gestion financières et administratives. En 2003, la relecture de la stratégie nationale d’approvisionnement en eau potable s’est imposée comme une priorité pour l’ensemble des acteurs afin de tenir compte du nouveau contexte politique de la décentralisation instaurée par les lois de janvier 1999. En

ce qui

concerne les AEV, le document stratégique préconise simplement que Année universitaire 2006-2007

56


les communes, maître d’ouvrage, délégueront la gestion de ces systèmes à des Associations d’Usagers de l’Eau qui, elles-mêmes, la délégueront à des professionnels sous contrat. En 2006 la DG-Eau a lancé avec l’appui des partenaires au développement du secteur, une Initiative spécifique pour les centres semi urbains qui projettent, à l’horizon 2015, la réalisation d’environs 500 nouvelles AEV. Dans ce contexte, une réflexion sur les différents scénarios de gestion susceptible de garantir la pérennité de ces systèmes s’avère indispensable. A cet effet, un séminaire a été tenu au champ d’oiseau de Cotonou en juin 2006 afin d’identifier dans

le contexte actuel de la

décentralisation d’autres modes de gestions qui font de la commune le maître d’ouvrage. Les modes de gestion identifiées dans le contexte actuel de la décentralisation : A- Description des systèmes de gestion possibles Pour tous les modes de gestion envisagés ci-après, la commune est

propriétaire et responsable des équipements et des ouvrages

constituant les Adductions d’Eau Villageoises (AEV). Dès lors, nous supposons que les conventions de transfert de compétence

et

des

ouvrages

de

l’Etat

aux

communes

sont

préalablement adoptées Option 1 : Gestion directe par la commune


57


Source : Programme Initiative-Eau/DG-Eau (MMEE)

Résumé de la gestion directe par la commune Dans ce système, la commune prend en charge directement la gestion de l’AEV,

son entretien, le renouvellement des infrastructures et la

réalisation des extensions du système. A ce titre, elle à la possibilité de recruter directement des agents pour la gestion et l’entretien courant. Ce pendant, il semble préférable qu’elle passe un contrat avec une société privée afin d’assurer les


58


tâches spécialisées liées à la maintenance du système de territoire communal. Option 2 : Délégation par la commune à une AUE

Figure 2 : Résumé de la délégation de gestion par la commune à une AUE Source : Programme Initiative-Eau/DG-Eau (MMEE)

Ce mode de gestion correspond au système actuellement mis en œuvre à la différence notable que désormais, c’est la commune qui délègue la gestion de l’AEV à une AUE comme dans l’option précédente d’une gestion directe par la commune. Il semble préférable que l’AUE Année universitaire 2006-2007

59


passe un contrat avec une société privée afin d’assurer les tâches spécialisées liées à la maintenance du système de pompage. Il est aussi envisagé que l’AUE verse une redevance ou une taxe à la commune et une redevance au S-EAU dans le cadre de la loi sur l’eau. Option 3 : Double délégation


Figure 3 : Résumé de la double délégation Ce système préconisé dans la stratégie actuelle du secteur, correspond comme dans le cas précédent, à une délégation de la gestion de la commune à une AUE. Cependant, l’AUE doit déléguer la gestion à un fermier qui prend en charge le fonctionnement, l’entretien et la gestion à un fermier qui prend en charge le fonctionnement, l’entretien et la maintenance. Le renouvellement des infrastructures et

la

réalisation de l’éventuelle extension du système sont à la charge de Année universitaire 2006-2007

60


l’AUE qui

perçoit du fermier une redevance spécifique. Il est aussi

envisagé que le fermier verse une redevance à l’AUE lui permettant de couvrir son fonctionnement et éventuellement (comme cela se pratique aujourd’hui couramment) de financer d’autres actions de développement du site. Par ailleurs, il est prévu que l’AUE verse une redevance ou une taxe à la commune. La redevance au S-EAU dans le cadre de la loi sur l’eau est versée directement par le fermier Option 4 : Gestion tripartite


Figure 4 : Résumé de la délégation par la commune à un fermier et à une AUE Dans ce mode de gestion, la mairie signe un contrat d’affermage avec un fermier et l’AUE. Année universitaire 2006-2007

61


Ici, les usagers sont forcement constitué en AUE qui aura de responsabilité directe dans la gestion de l’AEV et son rôle sera de veiller au bon entretien des installations, à l’exploitation judicieuse du réseau, ainsi qu’à l’amélioration continue de la qualité du service public de l’eau offerte aux consommateurs. Les principales responsabilités du fermier sont les suivantes - exploiter les ouvrages et vendre l’eau à un tarif fixé par le contrat ; - assurer le fonctionnement, l’entretien courant et la maintenance du système ; - verser au démarrage du contrat, une caution sur le compte « Eau » de la commune ; - verser une redevance à l’AUE lui permettant de couvrir son fonctionnement ; - verser une redevance pour le renouvellement et l’extension à la commune assise sur le nombre de m3 produit et verser une redevance au budget communal ; - verser une redevance au S-EAU dans le cadre de la loi sur l’eau. Dans ce mode de gestion. C’est la commune qui à la charge du renouvellement du

système de pompage et de la réalisation des

extensions éventuelles. Ce mode de gestion qui sépare clairement les responsabilités en terme de production et de distribution, permet à l’AUE de s’affranchir des contraintes techniques liées au fonctionnement et à la maintenance du système de pompage. En effet, le diagnostic que de nombreuses AUE n’étaient pas efficaces sur les aspects techniques de l’exploitation.


62


Par ailleurs, ce système permet à l’opérateur privé de vendre l’eau en gros à l’AUE sans avoir à gérer les difficultés liées à la distribution en milieu rural (impayés, gestion des fontainiers etc.). Dans ce système, la commune délègue uniquement la production au fermier. Celui-ci vend l’eau à la sortie du forage à l’AUE, le prix étant fixé contractuellement. Le fermier est chargé du fonctionnement et de l’entretien du système de pompage géré par la commune. En outre, il doit verser une redevance à la commune et une redevance au S-EAU dans le cadre de la loi sur l’eau. La distribution est déléguée par commune à l’AUE. Ensemble, elles cogèrent un compte de renouvellement pour les travaux sur le réseau et les extensions. Option 6 : Délégation par la commune à un fermier. Dans ce mode, les usagers ne sont pas forcement en AUE. Si une AUE existe, elle n’aura pas de responsabilité directe dans la gestion de l’AEV et

son rôle se limitera à celui d’une association de consommateurs

susceptible

d’interpeller la mairie en cas de dysfonctionnement du

système. La mairie signe un contrat d’affermage directement avec un opérateur privé (fermier). - exploiter les ouvrages et vendre l’eau à un tarif fixé par le contrat ; - assurer le fonctionnement courant et la maintenance du système ; - verser, au démarrage du contrat, une caution sur le compte « Eau » de la commune ;


63


- verser une redevance pour le renouvellement et les extensions à la commune assise sur le nombre de m3 produit et verser une redevance au budget communal ; - verser une redevance au S-EAU dans le cadre de la loi sur l’eau. Dans ce mode de gestion, c’est la commune qui à la charge du renouvellement du système de

pompage et de la réalisation des

extensions éventuelles.


64



65


En général ce stage qui sanctionne la fin de notre formation de licencié professionnel en génie civil nous a permis de mettre en pratique les cours théoriques reçus lors de notre formation et de nous imprégner des énormes difficultés rencontrées sur le terrain. Ce stage nous a également permis de nous rendre compte des énormes difficultés des populations des milieux ruraux et semi urbains pour leurs approvisionnement en eau potable. Se qui a sans nul doute poussé les bailleurs de fond et les autorités gouvernementales à se lancer le défi d’approvisionner toute les localités en eau potable. Pour relever ce défi, il convient donc de promouvoir les systèmes d’alimentation en eau potable par la construction des ouvrages hydrauliques tels que les forages équipés à pompe manuel (FPM) les postes d’eau autonomes (PEA) les adductions d’eau villageoises (AEV) etc.… Pour assurer la pérennité de ces ouvrages il faut réorganiser leur gestion. Nous pensons toutefois n’avoir pas cerné tous les aspects relatifs à la rédaction de ce rapport de stage, mais nous sommes certain que vos critiques et suggestions nous aiderons à l’améliorer.


66


ABREVIATION AEV

: Adduction d’Eau Villageoise

BTP

: Bâtiments Travaux Publics

MMEE

: Ministère des Mines de l’Energie et de l’Eau

CE

: Château d’Eau

AEP

: Alimentation en Eau potable

ASC

: Hauteur sous cuve

PADEAR

:Projets d’Assistance au Développement du secteur de l’Assainissement en milieu Rural

DIEPA

: Décennie International de l’Eau Potable et de l’Assainissement en milieu Rural

AUE

: Association des Usagers de l’Eau

BAD

: Banque africaine de développement

ONG

: Organisation des nations unis

PEA

: Poste d’eau Autonome

PVC

: Polychlorure de vinyle

PEHD

: Polyéthylène à haute densité

FPM

: Forage équipé de pompe à motricité humaine

PM

: Puits Moderne

SBEE

: Société Béninoise d’Energie électrique

mc.e.

Mètre de Colonne d’Eau

mm

: Millimètre

m

: Mètre

KVA

: Kilo volt ampère

DG-Eau

: Direction Générale de l’Eau

S-Eau

: Service de l’Eau

SH

: Service de l’Hydraulique

AERMR

: Association pour Etudes et Réalisation de Aménagements en Milieu Rural Année universitaire 2006-2007

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BIBLIOGRAPHIE  Hydraulique Générale et Appliquée M. CARLIER  Cours d’Hydraulique Urbaine : Mr WANKPO Epiphane Tonalémi Sonon  Stratégie

Nationale de l’approvisionnement en Milieu Rural du

Bénin : Marius AHOKPOSSI  Technique de l’approvisionnement en Eau Potable et de l’Assainissement ; PADEAR-CEDA  Hydraulique Urbaine (appliquée aux agglomérations de petites et moyennes importances) Jacques Bonnin.  Cours de plomberie sanitaire 2005-2006, Ing Eléna AHONONGA  Cours

de

Construction

Appliquée

2006-2007,

Dr Mohamed

GIBIGAYE


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Chateau d Eau

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