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CHAPITRE 6
RESEAUX DE DISTRIBUTION
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6.1: Types des réseaux de distribution $
Réseaux ramifiés
$
Réseaux maillés
$
Réseaux étagés
$
Réseaux à alimentations distinctes
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6.1: Types des réseaux de distribution $
Réseaux ramifiés
$
Réseaux maillés
$
Réseaux étagés
$
Réseaux à alimentations distinctes
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6.1: Types des réseaux de distribution Les réseaux de distribution constituent l ensemble du circuit hydraulique qui permet de véhiculer véhiculer l eau potable depuis le réservoir jusqu à l abonné.
L eau est généralement fournie au réseau par l intermédiaire d un réservoir de stockage qui est relié au réseau par une conduite maîtresse.
Le réseau se compose de conduites principales, secondaires et tertiaires posées dans les rues de l agglomération concernée par l alimentation en eau potable. On distingue distingue : Réseaux ramifiés % Réseaux maillés % Réseaux étagés % Réseaux à alimentations distinctes. %
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6.1: Types des réseaux de distribution %
Réseau ramifié
Il est composé de conduites qui vont toujours en se divisant à partir du point d alimentation sans jamais se refermer. Ce réseau présente l avantage d être économique à cause du linéaire réduit des canalisations posées et du nombre moins important des équipements hydrauliques mis en service. Ses principaux inconvénients résultent de l absence d une alimentation en retour dans les conduites : lorsqu un arrêt se produit en un point quelconque, toutes les conduites placées en aval se trouvent privées d eau.
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6.1: Types des réseaux de distribution %
Réseaux maillés
Ils sont composés de conduites suivant des contours fermés permettant une alimentation en retour. Les risques de perturbation de service sont ainsi réduits.
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6.1: Types des réseaux de distribution %
Réseaux étagés
Dans le cas d une agglomération présentant des différences de niveau importantes, la distribution assurée par un seul réseau pose d énormes problèmes d exploitation (de très fortes pressions peuvent être enregistrées dans une partie du réseau).
Il devient nécessaire de prévoir une distribution étagée en constituant deux réseaux indépendants pouvant assurer des pressions limitées.
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6.1: Types des réseaux de distribution Exemple d une distribution étagée : Ville située entre les cotes 30 et 70NGM (Pmax = 60 m, Pmin = 20 m).
1- Réservoir1 placé à la cote 70 * Bas de la ville : 70 – 30 = 40 m * Haut de la ville : 70 – x = 20 m " x = 50 NGM Vu que la pression maximale est de 60 m et minimale de 20 m, 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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6.1: Types des réseaux de distribution
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6.1: Types des réseaux de distribution %
Réseaux à alimentations distinctes
L un des réseaux distribue l eau potable destinée aux besoins domestiques alors que l autre permet de véhiculer l eau non potable réservée aux usages industriels, lavage, arrosage,….
Ces réseaux ne sont pas fréquents et ne se justifient qu après une étude technico- économique très poussée .
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable $
Débit de dimensionnement
$
Choix du diamètre
$
Vitesse d écoulement
$
Pressions à satisfaire
$
Défenses contre l incendie
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable Pour la conception d un réseau d eau potable, on tient compte de :
% % % % %
Relief du site de l agglomération Aménagement du site Réserves d eau et consommations à satisfaire Choix du matériel (caractéristiques et dimensions des conduites) Calcul hydraulique qui fournit des débits et des vitesses dans les conduites, les charges et les pressions aux nœuds.
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable $
Débit de dimensionnement
Les conduites d un réseau de distribution devront être calculées pour pouvoir transiter les débits de pointe horaire en tenant compte de la répartition spatiale des consommations.
Qph = Kj.Kh.Qmj Kj : Kh : Qmj Qph
Coefficient de pointe journalière Coefficient de pointe horaire : Débit moyen journalier. : Débit de pointe horaire
On suppose que les consommations sont concentrées aux nœuds. Le calcul des débits aux nœuds est détaillé dans le chapitre 2.
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable Choix du diamètre
$
Le diamètre à choisir doit satisfaire : Le diamètre à adopter doit être normalisé, % Le diamètre doit être suffisant pour assurer le débit Q et la pression au % sol, % Le diamètre minimal à adopter est de 60 mm, % Dans les tronçons sur lesquels est prévu l installation de bouches d incendie, le diamètre minimal à retenir est de 100 mm.
Vitesse d écoulement
$
La vitesse de l eau dans les conduites doit, en général, être de l ordre de 0,5 à 2 m/s.
En effet une vitesse faible favorise la formation des dépôts et la stagnation de l eau dans les conduites pouvant entraîner une dégradation de sa qualité, Une vitesse forte entraîne d importantes pertes de charge et donc une chute notable de la pression.
En pratique, il faut avoir : % Une vitesse maximale de 2m/s avec le débit de pointe horaire. % Une vitesse minimale de 0,5m/s avec le débit de pointe journalière.
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable $
Pressions à satisfaire
Pour l ensemble des nœuds constituant le réseau, les pressions doivent satisfaire les conditions de pression minimale et de pression maximale.
La pression au nœud doit être calculée après le dimensionnement du réseau et comparée à la pression à satisfaire. Pression au nœud = cote piézométrique – cote du terrain naturel Pression au nœud > Pression minimale Pression au nœud < Pression maximale
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable %
Pression minimale :
Le réseau de distribution doit assurer, dans les conditions les plus défavorables (pointe horaire), une pression au sol Ps correspondant à : ) Pression résiduelle Pr ) Hauteur de l habitat desservi H Perte de charge dans chaque habitat "H ) Ps = Pr + H + "H )
Exemple : Habitat à 2 niveaux (R+1) Pr = 10 m , H = 3m par niveau , "H = 0,5 m dans chaque habitat Ps = 10 + 2x3 + 2x0,5 soit 17 m Les pressions au sol dépendent donc du nombre d étages desservis, soit : RDC : 13,5 m R+1 : 17 m R+2 : 20,5 m R+3 : 24 m R+4 : 27,5 m R+5 : 31 m
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6.2 : Eléments de calcul d un réseau de distribution d eau potable %
Pression maximale :
En tout point du réseau de distribution, la pression ne doit pas dépasser 60 mètres. Si de telles valeurs devraient se manifester, il y aurait lieu, en vue de les diminuer, soit d envisager une distribution étagée, soit de prévoir l installation sur le réseau d appareils réducteurs de pressions.
$
Défenses contre l incendie
En cas d incendie, le réseau de distribution doit pouvoir alimenter le nœud le plus proche de la zone sinistrée d un débit de 17l/s avec une pression résiduelle de 1 bar (valeur minimale 0,6 bar). Les bouches ou poteaux d incendie auront un diamètre minimal d alimentation de 100 mm et chacun défendra un rayon de 100 à 150 mètres, celui-ci pouvant être porté à 400 mètres si le risque est faible.
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable $
$ $
Formules employées pour le calcul des pertes de charge Calcul d une conduite simple Conduite assurant à son extrémité un service en route
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable $
Formules employées pour le calcul des pertes de charge
Les pertes de charges sont calculées par les formules de Darcy et de Colebrook-White. 2 ! .# & Formule de Darcy : $ =
2. " .!
&
Formule de Colebrook-White :
1
=
2,51 # & K '2 log$ + ! % 3,71. D Re . ( "
Où : ( j : Pertes de charge linéaire unitaire (m/m) ! : Coefficient de perte de charge (adimensionnel) D : Diamètre de la conduite (m) v : Vitesse de l eau (m/s) g : Accélération de la pesanteur (9,81 m/s 2 ) K : Rugosité (m) v. D Re : Nombre de Reynolds, Re # : Viscosité Cinématique (m 2 /s)
=
!
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable Une formule simplifiée peut être utilisée pour le calcul des pertes de charges, il s agit de celle de Hazen-Williams.
V
=
h f # 0 , 63 & 0,355.C . D .$ $ L !! % "
0 , 54
C : Coefficient de Hazen-Williams D : Diamètre de la conduite (m) hf : Perte de charge(m) L : Longueur de la conduite (m) On peut aussi utiliser d autres formules simplifiées comme celle de Scimemi. Des abaques peuvent aussi être utilisée .
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable $
Calcul d une conduite simple
Le calcul d une conduite simple n assurant aucun service en route et débitant à son extrémité un débit Q, est effectué en respectant à l extrémité une pression au sol suffisante pour l alimentation des usagers. Exemple : Données : • Réservoir en A alimentant une conduite AB (cote réservoir = 70) L altitude de B est de 35 m • Le débit acheminé par la conduite est égal à 100 l/s • La longueur de la conduite est égale à 2000 m • La pression au sol en B imposée est égale à 30 m • Calculer le diamètre de la conduite reliant le réservoir au point B. (
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable La perte de charge maximale est égale à : J= (70-35)-30 =5 m Les tables de Colebrook permettent de chercher le diamètre écoulant un débit donné en respectant les conditions de vitesse et en fixant un coefficient de rugosité (K = 2x10-3 m pour une conduite neuve) D = 350 mm ! j = 0,0046 m/m ! v=1,00 m/s D = 400 mm ! j =0,0024 m/m ! v=0,80 m/s Avec le diamètre 350 mm : J = 0,0046 x 2000 = 9,20 m Et la pression au sol en B est : Ps = (70-35) - 9,20 = 25,80 m (
Avec le diamètre 400 mm: J = 0,0024 x 2000 = 4,80 m Et la pression au sol en B est : Ps = (70-35) - 4,80 =30,20 m (
Donc, seule une canalisation de diamètre supérieur à 400 mm peut satisfaire les conditions de pression, de vitesse, de débit.
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6.3: Calcul d une conduite de distribution d eau potable $
Conduite assurant à son extrémité un service en route
Le calcul d une conduite assurant un service en route de débit Q uniformément réparti (cas d une conduite sur laquelle sont effectués des branchements ou des piquages répartis sur toute sa longueur) et débitant à son extrémité un débit P, est effectué en supposant que cette conduite est simple et débite à son extrémité un débit q donné par : q = P + 0,55 Q Ce calcul rigoureux est employé surtout pour l étude des réseaux importants. En ce qui concerne les installations moyennes, le calcul peut être effectué avec le débit amont sauf pour les conduites en impasse.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution
$
Réseau ramifié
$
Réseau maillé
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Réseau ramifié
Pour chaque tronçon, on évalue les débits selon la formule : q = P + 0,55Q, ensuite on détermine les diamètres en procédant comme suit : %
Pour un diamètre D, on vérifie à l aide des calculs ou des tables qu avec le débit exigé dans chaque tronçon, la vitesse obtenue est acceptable, et que la perte de charge totale donne finalement, au sol, une pression suffisante.
%
Si la pression au sol est insuffisante, on reprend les calculs en prenant un diamètre plus grand pour diminuer les pertes de charge.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution %
Exemple d application d un réseau ramifié
Soit une ville de 2000 habitants qui est alimentée par un réservoir situé à la cote 50. Le réservoir dessert un réseau ramifié qui se compose comme suit : Tronçon R-1 1-2 2-3 3-4 3-5
Nombre Longueur d’habitants (m) 0 500 520 520 200 200 850 400 430 100
Les cotes du terrain naturel des nœuds du réseau sont : 1 : 20, 2 : 21, 3 : 18, 4 : 17, 5 : 16 Le schéma de distribution est celui qui est représenté sur la figure suivante :
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6.4: Calcul d un réseau de distribution La consommation moyenne journalière par habitant (dotation en eau) est de 150 l/j/hab. Le coefficient de pointe journalière Kj= 1,5 et le coefficient de pointe horaire Kh= 2, Coefficient de rugosité K=2.10 -3 m, Type d habitat : R+2 La consommation moyenne journalière est calculée par : 2000 x 0, 150 = 300 m 3 /j soit 3,47 l/s Soit par habitant 3,47/2000 = 0,0017 l/s
Débit par tronçon
Désignation du tronçon
Nombre d'habitant
Consommation (l/s) Moyenne de pointe K =3
R - 1
0
0
0
1 - 2
520
0.90
2.71
2 - 3
200
0.35
1.04
3 - 4
850
1.48
4.43
3 - 5
430
0.75
2.24
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6.4: Calcul d un réseau de distribution Les débits d’amont pour chaque tronçon sont les suivants : Tableau : Répartition des débits Désignation du tronçon
Débit (l/s) Aval
En route
R - 1
0.00
10.42
10.42
1 - 2
2.71
7.71
10.42
2 - 3
1.04
6.67
7.71
3 - 4
4.43
0.00
4.43
3 - 5
2.24
0.00
2.24
Du tronçon
En faisant maintenant le calcul à partir de la formule q = P+ 0,55 Q Désignation du tronçon
Débit (l/s) En route Q
Aval P
Du tronçon P + 0,55 Q
R - 1
0.00
10.42
10.42
1 - 2
2.71
7.71
9.20
2 - 3
1.04
6.67
7.24
3 - 4
4.43
0.00
2.43
3 - 5
2.24
0.00
1.23
La différence entre les deux tableaux est surtout sensible pour les conditions en impasse : Le calcul des diamètres sera effectué en considérant les débits d’amont, sauf pour les conduites en impasse.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution -
J est calculé à l’aide des tables de Colebrook (pour k = 2. 10 m) . Nœud
Tronçon
Cote au Sol
Longueur
Di
Débit
Vitesse
PDC Unitaire J
PDC
Cote pièzo
Pression au sol
50.00 NGM
R 1
R-1
20 NGM
500 m
150.0 mm
10.42 l/s
0.59 m/s
0.0050 m/m
2.51 m
47.49 NGM
27.49 m
2
1-2
21 NGM
520 m
150.0 mm
10.42 l/s
0.59 m/s
0.0050 m/m
2.61 m
44.87 NGM
23.87 m
3
2-3
18 NGM
200 m
125.0 mm
7.71 l/s
0.63 m/s
0.0073 m/m
1.46 m
43.41 NGM
25.41 m
4
3-4
17 NGM
400 m
80.0 mm
2.43 l/s
0.48 m/s
0.0081 m/m
3.24 m
40.17 NGM
23.17 m
5
3-5
16 NGM
100 m
60.0 mm
1.23 l/s
0.44 m/s
0.0099 m/m
0.99 m
42.42 NGM
26.42 m
Affichage du fichier de l exemple
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Calcul d un réseau maillé
%
Cas d une maille
Dans un réseau maillé, le sens de circulation de l eau dans une canalisation Ne peut être déterminé avec exactitude du premier coup.
La répartition des débits dans les canalisations ne peut être évaluée que d après des hypothèses, en tenant compte du fait que,pour assurer une Circulation normale, il doit y avoir égalité des pressions au point de rencontre de deux courants.
Le calcul d un réseau maillé est conduit par approximations successives. La méthode qui sera utilisée est celle de Hardy Cross.
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6.4 : Calcul d un réseau de distribution Cette méthode repose sur deux lois : Loi des nœuds : % Pour chaque nœud, la somme des débits qui y entrent est égale à la somme des débits qui en sortent. % Loi de la conservation de la charge : Le long d un parcours fermé et orienté, la somme algébrique des pertes de charge est nulle.
Pour chaque maille, on se fixera une répartition des débits ainsi qu un sens d écoulement arbitraire, tout en respectant la première loi.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution Le problème revient à résoudre le système d équations suivant :
Pour chaque nœud :
% %
Qsortant – Qentrant = 0
Le long d un conteur fermé et orienté : $ Ji = 0 Ji étant la perte de charge le long du tronçon i
La dernière égalité n est pas vérifiée du premier coup, et il est nécessaire de modifier en conséquence les valeurs de Ji. Or, les pertes de charges sont proportionnelles au carré des débits : Ji = Ri.Qi 2 Ri : représente la résistance de la conduite transitée par le débit qi.
Ri
8." . L =
2
! . g . D
5
Ainsi, on peut réécrire la deuxième égalité sous la forme : 2
i . Ri .qi
"
Avec % i
= +1 dans le sens positif i = -1 dans le sens négatif
=
0
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6.4: Calcul d un réseau de distribution Soit "q la valeur dont il est nécessaire de modifier les débits de sorte à vérifier l égalité concernant les pertes de charges :
La 2ème loi devient :
"
(qi
i . Ri .
#
!q )
2
+
Soit en négligeant les termes en ( "q)2
Ou encore :
#q
=
#q
!
2.
+
"
2.!q.
i.
#
i
Ri .qi
$ i .
Ri .qi
! 2.! "
=
i
2
i . Ri .qi
#
" !i $ i . Ri .qi2 i
D où
"
0
=
i
i
J i J i qi
Cette quantité est calculée pour chaque maille pour corriger la répartition des débits. !q < Erreur Si (10-2 ou 10-3 ) par exemple pour chaque maille, min qi on arrête les calculs, si non on répète les corrections autant de fois qu il faut jusqu à convergence pour la précision fixée.
=
0
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6.4: Calcul d un réseau de distribution %
Cas de la conduite commune à 2 mailles contiguës
Soit deux mailles contiguës
AEFD ou maille I EBCF ou maille II Selon le sens choisi, le débit de la conduite EF qui est commune aux deux mailles sera affecté d un signe positif pour la maille I et d un signe négatif pour la maille II.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution Soit "qI et "qII les corrections propres aux deux mailles I respectivement.
et II
Si on s intéresse à la maille 1 le débit initial q qui parcourt EF doit être corrigé : & En premier lieu de la correction "qI, cette correction affectera notamment toutes les conduites de la maille I En deuxième lieu de la correction "qII mais changée de signe. & La correction donc est ( "qI – "qII ), c est la correction effective. Le même procédé sera fait pour la maille adjacente, par conséquent la valeur absolue de la correction effective ne changera pas, seul le signe qui va changer.
En conclusion, pour une conduite commune à deux mailles, la correction qu il faut apporter à cette conduite est la somme algébrique de la correction propre à la maille considérée avec celle de la maille adjacente changée de signe.
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Exemple d application d un réseau maillé:
Soit le réseau maillé représenté sur la figure ci-après :
Avec les résistances suivantes : R1(AB)=R5(DC) =1000 R2(AD)=R4(BC)=2000 R3(BD)=3000
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Chapitre 6.4: Calcul d un réseau de distribution
Affichage du fichier de l exemple
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Application 3: Réseau maillé seule maille)
(cas d une
Soit un réseau maillé composé d’une maille alimentée à partir d’un réservoir placé en A et qui est calé à la cote 70 et do nt les conduites ont 300 mm de diamètre et 1000 m de longueur.
Noeud
1. Vérifier l’équilibre du réseau 2. Déterminer les pressions au sol des différents nœuds. On donne : 1. Equation de Darcy Weisbach 1
2. Equation de Colebrook
!
3. Vitesse
v(m / s)
Q(m 3 / S ) =
D 2
*
h f
=
=
! .
L.v 2 D.2. g
2,51 $ ' ) + (2. log% " & 3,71. D Re . ! #
Tronçon
Cote
B
AB
10
C
BC
10
D
CD
10
A
AD
10
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6.4: Calcul d un réseau de distribution
Solution Application 3
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Application 4: Réseau maillé (cas de deux mailles)
Soit un réseau maillé composé de deux mailles dont les débits sont représentés sur la figure ci-dessous. Les données relatives à ce réseau sont : Maille 1
2
Noeud A B D B C D
Tronçon AB BD AD BC DC BD
cote 10 10 10 10 10 10
Longueur 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Diamètre 300 300 300 300 300 300
On demande de : 1. Calculer le coefficient correctif des débits des deux mailles 2. Faire les corrections des débits jusqu’à ce que le coefficient correctif devienne proche
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6.4: Calcul d un réseau de distribution
Solution Application 4
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6.4: Calcul d un réseau de distribution $
Application 5: Réseau maillé (cas de deux mailles) Dimensionner le réseau maillé ci-dessous qui est alimenté à partir d’un réservoir calé à la cote 146 et calculer les pressions aux différents noeuds. Nœud
Tronçon
Cote
Longueur
D
R-D
100 NGM
200 m
C
D-C
98 NGM
330 m
B
C-B
96 NGM
400 m
A
B-A
94 NGM
290 m
E
D-E
98 NGM
220 m
F
E-F
96 NGM
400 m
A
F-A
94 NGM
400 m
G
H-G
92 NGM
330 m
A
G-A
94 NGM
280 m
H
H-F
90 NGM
400 m
A
F-A
94 NGM
400 m
R
Maille
1
2
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6.4: Calcul d un réseau de distribution
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6.4: Calcul d un réseau de distribution
Solution Application 5
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6.5 : Aspects technologiques des réseaux de distribution $
Les conduites
$
Les organes accessoires des réseaux
$
La mesure du débit
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6.5 : Aspects technologiques des réseaux de distribution Les principales technologies utilisées dans les réseaux de distribution d eau potable concernent
$
Les conduites
La sécurité du service est fonction de la qualité de la canalisation, de son aptitude à résister aux atteintes du temps, aux attaques du sol et à celles du fluide transporté, aux chocs et aux variations de température %
Nature des conduites
On distingue les conduites suivant le matériau principal qui constitue leur structure : & Fonte ductile & Acier Béton & & Amiante- Ciment Matières plastiques synthétiques &
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Dans la plupart des cas, les conduites sont composites, soit du fait de l introduction d autres produits au sein du matériau principal, soit en raison de l application de revêtements intérieurs ou extérieurs.
Fonte : La fonte est un produit sidérurgique à base de fer et carbone. On distingue la fonte grise dont les conduites sont coulées ou centrifugées. Les effets de flexion sont difficilement supportés par ces tuyaux, d où la limitation de leur longueur. Un autre type de fonte a été développé grâce à l introduction du magnésium dans la fonte en fusion. Il est connu sous le nom de fonte ductile. Les conduites reçoivent un revêtement interne au mortier de ciment centrifugé. Dans les terrains agressifs, elles peuvent être protégées par une gaine ou manche en polyéthylène. &
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Les tuyaux sont rassemblés par des joints. Le joint le plus couramment utilisé est le joint Gibault.
Les diamètres courants sont de 60 à 1800 mm. Les pièces spéciales comprennent les coudes, tés, cônes, manchons droits, bouts d extrémité, plaques pleines, etc….
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution L acier L acier est un produit sidérurgique à base de fer et de carbone. Les conduites en acier se font en tout diamètre par soudure. L épaisseur des parois varie en fonction de la pression de service envisagée. L acier étant très sensible à la corrosion, des revêtements • intérieurs et extérieurs de bonne qualité sont indispensables pour assurer une longévité acceptable. Dans les terrains agressifs, il faut prévoir une protection • cathodique (qui (qui maintient maintient la canalisation à un potentiel potentiel qui empêche l attaque chimique des agents extérieurs ou intérieurs (l eau). Des pièces spéciales sont fabriquées par façonnage de tôlerie et • soudure, dans la même gamme que pour les tuyaux en fonte. &
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution &
Le béton
Suivant le mode mode de fabrication, il existe plusieurs types types de tuyaux : • en béton armé (centrifugé (centrifugé ou vibré) • à âme tôle en acier et double revêtement en béton armé en béton précontraint • Le premier type est le plus ancien. Il est actuellement utilisé pour des Pressions de service faibles et essentiellement ess entiellement dans les réseaux d assainissement. Les diamètres vont de 300 à 2000 mm.
Le deuxième type a des caractéristiques mécaniques beaucoup plus élevées et il se prête à des variations très larges pour tenir compte des contraintes de de pression ou des conditions de pose. Les zones en tôle de deux tuyaux tuyaux successifs sont assemblées par soudures ou liés par un un joint en caoutchouc. Au droit droit des joints, on dispose dispose un manchon ou l on assure un rejointe ment au mortier. Au Maroc, le béton à âme tôle en acier est surtout utilisé pour l assemblage de tuyaux en béton précontraint avec d autres tuyaux en acier, ou pour le Montage de pièces spéciales (Tés, Ventouses,….) sur des conduites en
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Les tuyaux en béton précontraint présentent tous les avantages du béton précontraint. Ils sont souvent choisis pour des conduites de grand diamètre à partir de 500-600mm où le béton précontraint devient plus économique que l amiante ciment.
Dans les terrains agressifs, la protection de l acier des tuyaux en béton armé doit, être assurée (revêtements, protection cathodique). La protection contre les les eaux agressives est obtenue par l emploi pour les parois internes de ciments ciments spéciaux et par des revêtements.
Comme pour la fonte et l acier, des pièces spéciales et des raccords existent (cônes, coudes, tés,…..).
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution L amiante-ciment : Les tuyaux en amiante ciment sont fabriqués par enroulement sous forte pression autour d un manchon d acier à partir d un mélange humidifié de ciment et de fibres d amiante. Le joint Gibault peut être utilisé pour le raccordement des tuyaux en amiante ciment avec les pièces spéciales. &
Les tuyaux en amiante ciment étaient très utilisés au Maroc , essentiellement pour les diamètres inférieurs ou égaux à 500 mm. Ils représentent près de 70 % des réseaux de distribution d eau potable au Maroc. L intérêt principal des tuyaux en amiante ciment réside dans la rugosité très faible des parois internes. Les pertes de charge sont donc plus faibles qu avec la fonte, l acier et le béton .
Les pièces de raccord utilisées sont celles des tuyaux en fonte. Les avantages de l amiante ciment : bonne résistance à l agressivité des eaux et du sol (sauf en terrain acide) et le coût faible (par rapport au béton, fonte et acier) pour des diamètre de 60 à 500 mm.
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Les tuyaux en matière plastique : Les types de tuyaux en matière plastique les plus utilisés sont : % Le polyéthylène % Le PVC (Polychlorure de vinyle) &
Le polyéthylène : On distingue : Basse densité : Les diamètres nominaux se situent entre 16 et • 200 mm. L épaisseur des tuyaux est normalisée en fonction de leur diamètre et la pression de service (4, 6 et 10 bars). Haute densité : Les diamètres varient entre 10 et 500 mm. • L épaisseur est variable en fonction de la pression de service : 4 bars : Diamètre intérieur de 46 à 460 m 6 bars : Diamètre intérieur de 21 à 443 mm 10 bars : Diamètre intérieur de 6 à 410 mm 16 bars : Diamètre intérieur de 18 à 90 mm *
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Le PVC : Les tuyaux sont en PVC non plastifié. Pour les branchements ( & 16 à 68 mm), les pressions maximales de service peuvent atteindre 16 bars. C est dans ce domaine que les tuyaux en PVC ont trouvé leur emploi optimal. *
Pour les conduites, on fabrique des tuyaux de diamètre : * < ou = à 125 mm pour une pression maximale de service de 10 bars * < ou = à 280 mm pour une pression maximale de service de 6 bars * < ou = à 400 mm pour une pression maximale de service de 3 bars Théoriquement, il s agit d une canalisation «idéalement lisse » au sens hydraulique ; la perte de charge est en moyenne 40% plus faible qu avec la fonte. On a ainsi des tuyaux légers, résistants, et isolants thermiquement. L assemblage des tuyaux se fait par collages. La pose des canalisations « plastiques » nécessitent un lit de pose très soigné : terre fine sélectionnée et bien damée.
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution PRV Le PRV est un matériau plastique composite très utilisé. Ces conduites présentent plusieurs avantages : Une grande résistance à toute forme de corrosion intérieure et extérieure (courant vagabond, terrains agressifs) et une grande résistance chimique (pH de 1 à 10). Ainsi, il n y a pas besoin de doublures, de revêtements, de protection cathodique ou d'autres formes de protections contre la corrosion ; Une grande résistance mécanique (comportement très proche de la Fonte) ; Une grande résistance aux pressions internes (testées à deux fois la pression nominale) ; Une grande stabilité de forme et une bonne résistance à la flexion ; De faibles coûts de maintenance, essentiellement grâce aux caractéristiques hydrauliques constantes dans le temps ; Une installation facile et économique, y compris la manipulation, (faible poids, coûts de transport réduits) ; Une grande résistance aux UV. Les conduites en PRV sont produites dans des diamètres nominaux allant de DN 300mm à DN 3000mm. D autre part, elles sont disponibles dans des classes de pression allant de PN1 à PN32. Cependant, ce matériau a vu le jour récemment dans le domaine de la distribution d eau potable. Son retour d expérience reste limité. #
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Les organes accessoires des réseaux
Pour assurer un bon fonctionnement du réseau de distribution, faciliter sa gestion et son exploitation, il doit être équipé de vannes, ventouses, vidanges, réducteurs de pression, pièces spéciales (coudes, tés, cônes,….), appareils hydrauliques (bouches et poteaux d incendie, branchements particuliers), ….
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Vannes
On distingue : & Les robinet vannes à opercule & Vannes papillon Les premiers sont des appareils de sectionnement qui doivent être complètement ouverts ou fermés. Leur encombrement est considérable. Les vannes papillon peuvent servir aussi bien pour le sectionnement que pour le réglage des débits. Elles sont légères et d un encombrement réduit, le couple de manœuvre est faible
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Ventouse
Une accumulation d air peut avoir lieu aux points hauts d une conduite. La poche d air provoque les perturbations suivantes qu il convient d éviter : Pertes de charge et diminution des pressions & Réduction de la section & Arrêt des débits & & Coups de bélier….. L évacuation de l air peut s effectuer par une ventouse (manuelle ou automatique).
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Vidange
Les vidanges sont des robinets placés aux points bas des canalisations afin de permettre leur vidange. %
Réducteur de pression
Les réducteurs de pression sont utilisés pour permettre l alimentation d une partie basse pression à partir d un étage à pression plus élevée.
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Pièces spéciales
On appelle pièces spéciales les pièces de raccordement qui permettent de réaliser toutes les dispositions. Elles sont fabriquées en fonte. Elles comportent des emboîtements ou des brides permettant de réaliser divers montages. Ces pièces sont normalisées et l on distingue : Les coudes • Les tés • Les cônes • Les manchons • • Les bouts d extrémité bride-emboitement ou bride-uni
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Appareils hydrauliques
Bouches et poteaux d incendies Leur diamètre est normalisé à 100 mm. Ils sont destinés à assurer la protection Contre l incendie. Ils sont alimentés par des conduites de même diamètre devant assurer un débit minimal de 17 l/s sous une pression de 1 bar. •
Branchements particuliers Un branchement est un « petit ouvrage » qui moyennant un piquage sur la canalisation de distribution permet de desservir un abonné. Il doit assurer plusieurs fonctions : & Piquage (dérivation) Arrêt (extérieur de l immeuble) & & Robinet d arrêt (intérieur) à l immeuble & Comptage •
Le piquage peut se faire en charge au moyen d un collier de prise en charge (pour éviter d arrêter la conduite) ou à vide (collier de prise à vide).
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6.5: Aspects technologiques des réseaux de distribution Un branchement comporte donc : & Un collier de prise & Un robinet de prise avec bouche à clef & Un tronçon de canalisation (PVC, Polyéthylène, Acier galvanisé) & Un robinet d arrêt & Un compteur
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La mesure du débit
On considère la mesure de débit moyen par l intermédiaire des compteurs.
Les compteurs permettent de mesurer un débit moyen. Des débats sont en cours au sein des différents organismes de normalisation sur la fourchette du débit de bon fonctionnement d un compteur déterminé ( Qmin à Qmax).
La C.E.E a défini le Qmax comme étant le double du débit nominal. On définit également un débit de transition Qt tel qu entre Qmin et Qt l erreur maximale soit de + ou -5% et qu entre Qt et Qmax l erreur maximale soit de + ou -2%.
Plusieurs types de compteurs sont disponibles sur le marché, on distingue : & Les compteurs de volume & Les compteurs de vitesse Les compteurs à hélice (Woltmann) & Les compteurs proportionnels &
