03/05/2013
Université Abdelmalek Essaâdi Faculté des Sciences – Tétouan Master Spécialisé Ingénierie et Gestion de l’Eau et de l’Assainissement
Ingénierie des Réseaux l’Assainissement
Mostafa STITOU Professeur http://www.uae.ma/gamu Année universitaire 2012-2013
Objectifs Objectifs généraux du cours: Après avoir suivi ce cours, l’apprenant doit être capable de dimensionner et d’assurer le fonctionnement d’un réseau d’assainissement Objectifs spécifiques :
• • • • • • •
Etre capable d’identifier les différents types de systèmes d’évacuation et leur structure Capable d’analyser les données influant sur un projet d’assainissement Capable de calculer le débit des eaux pluviales Capable de calculer le débit des eaux usées Capable de déterminer les diamètres des conduits et leur nature Capable de vérifier les conditions limites du fonctionnement d’un réseau d’assainissement Capable d’estimer le cout d’un projet d’assainissement 2
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Sommaire 1.- Introduction Générale 1.1. Introduction 1.2. Structure d’un équipement d’Assainissement 1.3 Contraintes de l’assainissement 2.- Réseaux d’assainissement 3.- Nature des eaux à évacuer 4.- Établissement des projets d’assainissement 4.1.- Généralités 4.2.- Donnés influant sur les projets d’assainissement 4.3. Les analyses du site 4.4. Les données propres à l’assainissement 4.5.- Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement 5.- Calcul des débits des eaux pluviales 5.1.- Méthode rationnelle 5.2.- Méthodes superficielle 5.3.- Modélisation 6.- Calcul des débits des eaux usées 6.1.- Calcul des débits des eaux usées domestiques 6.2.- Calcul des débits des eaux usées industrielles 7.- Calcul des diamètres des conduites 7.1. Calcul des conduites 7.2. Choix des conduites Bibliographie
Plan
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Partie 1. 1.1 Introduction
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1.1. Introduction
1.1. Introduction L’assainissement constitue une partie fondamentale du cycle de l’eau puisqu’il met en relation le milieu récepteur et le milieu urbain à travers l’évacuation des eaux pluviales et des eaux usées.
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1.1. Introduction
1.1. Introduction L’assainissement liquide est une mission noble et un outil précieux de lutte contre la pollution et de sauvegarde de la salubrité du milieu. Toutefois, il peut tout simplement devenir une charge supplémentaire pour la commune et une source de nuisance pour la population.
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1.1. Introduction
1.1. Introduction Comme tout investissement, la protection d’un réseau d’assainissement induit des charges de fonctionnement :
• •
faciles à appréhender lorsque sa conception et sa réalisation sont satisfaisantes ; incontrôlables et prohibitives dans le cas contraire.
Les grandes options de l’assainissement sont fixées par un schéma général d’assainissement du secteur concerné, qui prend en compte tous les paramètres mis en jeu (Schéma Directeur de l’Assainissement Liquide SDAL).
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1.1. Introduction
1.1. Introduction (terminologie) Autocurage : Curage continu et systématique des conduites d’assainissement par simple écoulement gravitaire des eaux usées. Bassin de rétention : Bassin destiné à écrêter les pointes d’orage en restituant les eaux retenues par un débit compatible avec le réseau aval. Bouche d’égout : Ouvrage non visitable, situé aux points bas des chaussées pour collecter les eaux pluviales et les eaux de lavage des rues. Caniveau : Elément de forme rectangulaire ou trapézoïdale placé généralement sur les bas côtés des chaussées pour drainer les eaux de pluie. Déversoir d’orage : Ouvrage placé sur les conduites pour évacuer le surplus de débit en période de pluie ; ce qui permet de soulager les conduites avales et la station de traitement. Exutoire : Point final de rejet ; conditionné par la présence d’un milieu récepteur, il oriente le choix du site de la STEP. Regard de visite : Ouvrage placé au milieu de la chaussée ou sous le trottoir, il permet la jonction des conduites, l’entretien et la ventilation du réseau. Regard de branchement : Regard placé à la limite du domaine public et permet, outre le curage, le branchement directe des particuliers. Siphon de chasse : Dispositif permettant d’assurer le curage hydraulique forcé de certains tronçons d’égout ayant de faibles pentes d’écoulement. Station de refoulement : Unité permettant de relever les eaux usées vers un point plus haut pour assurer l’écoulement gravitaire après.
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Partie 1. 1.2. Structure d’un équipement d’Assainissement 10
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1.2. Structure
La résolution de tous les problèmes, que peut comporter un équipement public, nécessite une organisation communale ou intercommunale, administrative, technique et structurelle.
•
On trouve en amont toutes les installations de captage - alimentation – distribution d’eau potable nécessaires à satisfaire les besoins de l’homme, et on trouve en aval l’eau polluée par l’homme et ses activités.
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1.2. Structure
Entre ces deux pôles, on localise tous les usages de l’eau qu’il faut appréhender sous la forme d’effluents à prendre en charge. Là commence la structure d’un équipement d’assainissement, qui comporte les éléments constitutifs suivants:
•
Les organes terminaux et d’accès au système: Branchement, équipement sanitaires des immeubles, bâtiments public, locaux d’activité, et de l’équipement d’engouffrement des eaux pluviales,
•
Les ouvrages ponctuels intermédiaires ou spécifiques: regards de visite, chambres, dispositifs, installations, 12
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1.2. Structure
Le système d’assainissement se trouve, le plus souvent, en décalage avec l’accroissement de l’urbanisation et des activités. Un système d’assainissement est en perpétuelle évolution. L’étude de la réalisation des ouvrages d’assainissement dans un secteur doit s’impliquer dans l’espace et dans le temps. Les ouvrages d’assainissement, sont beaucoup plus difficiles à modifier une fois ils sont réalisés. Pourtant, il convient de les transformer de façon permanente pour s’adapter à l’évolution du contexte et des besoins de la collectivité. 13
Partie 1. 1.3. Contraintes de l’assainissement
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement Le technicien en assainissement doit tenir compte :
• • • • • •
des techniques disponibles sur le marché, de la nature d’aménagement proposé, des équipements déjà réalisés, des caractéristiques du milieu naturel, des impératifs économiques au niveau de l’investissement et de l’entretien, Etc. …
Il est évident que toutes ces données vont créer une situation dans laquelle apparaîtront des contraintes diverses. C’est à partir de l’analyse de celles-ci que sera choisie la solution technique convenant le mieux aux caractéristiques propres du projet (voir partie RA) 15
1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement collectif Les contraintes techniques. Les réseaux d’assainissement collectif sont en général gravitaire. L’écoulement se fait donc naturellement. Les principales contraintes techniques sont :
• • • •
contrainte de pente pour assurer l’écoulement gravitaire, contrainte de niveau des réseaux par rapport aux habitations pour pouvoir collecter toutes les habitations, contrainte d’accessibilité pour permettre un entretien, contrainte de qualité de réalisation des ouvrages pour assurer la pérennité du réseau.
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement collectif Les contraintes économiques. Construire un réseau d’assainissement collectif coûte cher. Épurer les eaux usées avant rejet coûte très cher. Cependant, cette solution s’impose dans les cas d’urbanisation dense et de zones industrielles.
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement collectif Les contraintes urbanistiques. Les caractéristiques géologiques et topographiques des zones à urbaniser peuvent poser des problèmes techniques difficiles à résoudre ou coûteux en investissement. La répartition de la population, la nature des habitations et la structure du tissu urbain contribuent à la complexité du problème.
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement collectif Les contraintes du milieu naturel. Ce sont l’écoulement des eaux superficielles, l’étendue des bassins versants pour prévenir les risques d’inondation, et les caractéristiques du milieu récepteur qui déterminent le niveau d’épuration à atteindre.
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement collectif Les contraintes des infrastructures existantes. En cas de raccordement d’une zone d’urbanisation nouvelle sur des ouvrages existants, il faut vérifier que les caractéristiques de ces ouvrages permettent de recevoir et de traiter le flux nouveau d’eaux usées.
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement autonome (ANC)
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1.3. Contraintes
Problématiques de l’assainissement autonome (ANC) En regroupant toute la filière de traitement sur la parcelle individuelle, l’assainissement autonome déplace le champ des contraintes de l’ensemble de l’espace à aménager vers la parcelle. Les contraintes liées à l’aménagement.
• • • •
Contraintes dues à l’écoulement gravitaire Contrainte d’accessibilité à la chaîne de traitement. Contraintes vis à vis de la végétation existante. Contrainte de limitation des usages du sol sur la parcelle.
Les contraintes liées au milieu naturel.
• •
Le sol. La nappe phréatique.
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Partie 2. Réseaux d’assainissement
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2. Réseau d’assainissement Objectifs et mission des RA
Le réseau de collecte ou “égouts” a pour fonction de collecter les eaux usées et de les amener à la station d’épuration, via des collecteurs. Ce transport se fait le plus souvent par gravité, mais il peut aussi se faire par refoulement, mise sous pression ou sous dépression
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2. Réseau d’assainissement Types de collecteurs
Différents types de collecteurs peuvent être schématisés
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2. Réseau d’assainissement Systèmes d’évacuation
Il existe plusieurs types de systèmes d’évacuation
• • •
1. Systèmes unitaires 2. Systèmes séparatifs 3. Systèmes mixtes
• • •
4. Systèmes pseudo-séparatifs. 5. Systèmes composites. 6. Systèmes spéciaux.
Systèmes fondamentaux: Les réseaux correspondants sont en général à écoulement libre mais peuvent comporter certaines sections en charge.
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2. Réseau d’assainissement Systèmes unitaires (les plus anciens) Un système unitaire, appelé aussi «tout à l’égout», qui draine l’ensemble des eaux usées et pluviales vers l’extérieur de l’agglomération par un réseau unique. C’est un système compact qui convient mieux pour les milieux urbains de haute densité, mais qui pose des problèmes d’autocurage en période sèche.
Ce réseau peut être équipé de bassins de stockage pour écrêter les débits, et de déversoirs d'orage pour permettre le débordement "contrôlé" des débits excédant la capacité d'évacuation des ouvrages.
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2. Réseau d’assainissement Systèmes unitaires (les plus anciens) Avantages Systèmes compact Facile à installer Moins couteux Inconvénients Surdimensionnement de la STEP et débit arrivant à la STEP est variable en quantité et en qualité Une partie des effluents est rejetée dans le milieu récepteur, en période de pluie, sans passer par la station Problèmes de dépôts en temps sec. …
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2. Réseau d’assainissement Systèmes séparatifs (les plus récents)
Un système dit séparatif qui collecte séparément les eaux usées et les eaux pluviales dans deux réseaux distincts. Il est adopté dans les petites et moyennes agglomérations et dans les extensions des grandes villes En temps de pluie, les eaux usées ne risquent plus d’être court-circuitées et vont toutes en station d’épuration. La séparation des eaux est indispensable au bon fonctionnement du système car le réseau d'eaux usées est incapable de faire face aux débits pluviaux. De même, si la station d'épuration devait être dimensionnée pour le débit de pointe pluvial, elle serait énorme, et économiquement inacceptable
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2. Réseau d’assainissement Systèmes séparatifs (les plus récents) Inconvénients Avantages Pas de dépôt dans le réseau Débit constant pour la STEP
Investissement important (prévoir un traitement des eaux pluviales) Encombrement des réseaux (pose de deux collecteurs au lieu d’un).
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2. Réseau d’assainissement
http://www.ademe.fr/partenaires/Boues/Pages/f13.htm
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2. Réseau d’assainissement Systèmes composites
Ce système combine les deux précédents (unitaire et séparatif): Les pluies donnant lieu à un débit relativement faible sont envoyées dans la même canalisation que les eaux usées ce qui favorise le curage des conduites et facilite l'écoulement des eaux usées. Les débits exceptionnels dus aux orages sont dirigés vers une autre conduite de section plus importante.
•Les figures suivantes représentent des exemples de systèmes mixtes.
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2. Réseau d’assainissement Systèmes pseudo-séparatifs Un système dit pseudo séparatif pour lequel une partie des eaux pluviales est évacuées avec les eaux usées: Il s’agit notamment des eaux des terrasses et des cours. Les eaux de ruissellement sont évacuées directement dans la nature par des caniveaux et des fossés. On divise les apports d’eaux pluviales en deux parties :
•
L’une provenant uniquement des surfaces de voirie, qui s’écoule par des ouvrages particuliers déjà conçus pour cela (caniveaux …).
•
L’autre provenant des toitures et cours intérieures qui sont raccordées au réseau d’assainissement. On regroupe ainsi les évacuations des eaux d’un même immeuble.
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2. Réseau d’assainissement Systèmes pseudo-séparatifs Avantages
+ Le raccordements des immeubles est simple + La STEP n’est pas surdimensionnée + Le Coût d’investissement et d’entretien est raisonnable Inconvénients
- L’installation
du réseau est assez complexe
- Il nécessites des Déversoirs à ciel ouvert - La Réutilisation des eaux rejetées n’est pas contrôlées 34
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2. Réseau d’assainissement
Systèmes mixtes
On appelle communément un système mixte les réseaux constitués, suivant les zones, en partie en système unitaire et en partie en système séparatif.
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2. Réseau d’assainissement Systèmes spéciaux
L’usage de ces systèmes n’est à envisager que dans des cas exceptionnels. On distingue :
•
Des systèmes sous pression sur la totalité du parcours: Le réseau fonctionne en charge de façon permanente sur la totalité du parcours.
•
Système sous dépression: Le transport de l'effluent s'effectue par mise des canalisations en dépression.
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2. Réseau d’assainissement Critères de choix des systèmes d’assainissement
Le choix d’un système repose essentiellement sur les points suivants :
• • • • •
Données relatives au site telle la topographie, la nature du sol, le régime des nappes… Données pluviométriques. Données relatives à la croissance démographique et au développement. Données urbanistiques. Données économiques et financières.
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2. Réseau d’assainissement Critères de choix des systèmes d’assainissement
Le choix d’un système de collecte doit tenir compte d’un certain nombre de contraintes dont les principales sont :
•
a- Le coût : les coûts d’investissement liés aux infrastructures d’assainissement sont souvent très coûteux, dans une telle étude il faut rechercher des solutions fiables et économiques.
•
b- La maintenance, l’entretien et l’aménagement : la maintenance des ouvrages d’assainissement joue un rôle très important dans le choix du mode de collecte, pour cette raison il faut éviter les ouvrages dont le coût de maintenance s’avère élevé.
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2. Réseau d’assainissement Critères de choix des systèmes d’assainissement
Lors du choix du système de collecte, il faut éviter : le sous dimensionnement du réseau ce qui peut entraîner les risques suivants :
• • • •
risque de débordements des tampons ; risque de fuites, cassures ; risque de pollution ; risque de débordements chez les usagers.
le sur dimensionnement du réseau ce qui peut entraîner les risques suivants :
• • •
l’augmentation des dépôts en canalisation ; la fermentation des effluents avec dégagements d’odeurs ; la corrosion du réseau .
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2. Réseau d’assainissement Ouvrages spéciaux Les principaux ouvrages spéciaux que peut contenir un réseau d’assainissement
• • •
Les déversoirs d’orage Les bassins d’orage (de retenue) Les stations de pompage (relevage et refoulement)
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2. Réseau d’assainissement Déversoirs d’orage: Principe de fonctionnement
Par temps sec, l’ensemble des eaux usées est évacué vers la STEP. En règle générale les déversoirs d’orage sont dimensionnés de façon à évacuer le débit critique.
Par temps de pluie le niveau d’eau mixte dépasse le seuil de déversement et les eaux mixtes, fortement diluées, sont évacuées vers le ruisseau récepteur
41 http://www.eau.public.lu/eaux_usees_pluviales/assainissement/deversoir_orage/index.html
2. Réseau d’assainissement Déversoirs d’orage: Exemples
Q1 : Vers le milieu récepteur Q : Eaux Usées Brutes
Q2 : Vers la STEP
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2. Réseau d’assainissement Bassins d’orage: Principe de fonctionnement
1.- Par temps sec, l’ensemble des eaux usées est évacué vers la STEP. En règle générale les déversoirs d’orage sont dimensionnés de façon à évacuer le débit critique.
2.- Lors d’un événement pluvial la STEP biologique n’est pas en mesure de traiter l’ensemble de l’effluent. C’est pour cela que le premier flot d’eaux usées, dont la charge polluante est très élevée, est entre-stocké dans le bassin d’orage.
3.- Lorsque le bassin d’orge est rempli et a atteint le seuil de déversement, les eaux qui arrivent dans le bassin d’orage sont fortement diluées et peuvent être déversées vers le ruisseau. Après l’évènement pluvial les eaux entre-stockées sont évacuées vers la station d’épuration biologique.
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2. Réseau d’assainissement Station de pompage: Principe de fonctionnement
C’est un ouvrage associé généralement au réseaux de captage des eaux souterraines et au réseaux d'assainissement types radial dans les zones accidentées. Elle a pour principal rôle le relevage ou le refoulement des eaux usées.
Deux postes sont prévus dans les stations de pompage:
• •
Refoulement Relevage
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2. Réseau d’assainissement Station de pompage: Principe de fonctionnement
Poste de relèvement : Il permet une élévation des eaux, généralement sur place et sur une faible hauteur, pour permettre à un collecteur devenu trop profond de retrouver un niveau économiquement acceptable.
•
Matériel utilisé : vis d’archiméde, pompes, éjecteur
Poste de refoulement : Il permet de faire transiter les effluents sous pression, souvent sur une assez grande longueur ou sur une assez grande hauteur de refoulement pour franchir un obstacle particulier
•
Matériel utilisé: Pompes centrifuges
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2. Réseau d’assainissement Station de pompage: Équipements Vanne
Degrilleur
Bâche
Entrée Eau
Armoire électrique
Vanne + Clapet anti retour
Groupe Electropompe
Sortie Eau
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Partie 3. Nature des eaux à évacuer
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3. Nature des eaux à évacuer 3.1. Généralités Les deux types d’eau qui peuvent être transportées par les égouts (réseaux d’assainissement) sont:
• •
les eaux de ruissellement ou eaux pluviales les eaux usées qui comprennent les eaux usées domestiques, les eaux usées industrielles et les eaux usées agricoles
•
! eaux claires parasites !!!
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3. Nature des eaux à évacuer 3.2. Les eaux pluviales Les eaux pluviales sont polluées à différents niveaux : dans l'atmosphère ainsi que lors de leur ruissellement sur le sol. Dans leur trajet vers le sol, les eaux de pluie "nettoient" l'atmosphère, elles dissolvent ou entraînent mécaniquement des particules gazeuses en suspension dans l'air. Ces gaz peuvent être présents naturellement dans l'air (N2, O2, CO2,…) ou avoir été apportés par différentes pollutions (gaz provenant de la combustion: SO2, SO3, NOx,…, de la fermentation de matières organiques: CH4, H2S,…). Ces eaux peuvent également contenir des bactéries. 49
3. Nature des eaux à évacuer 3.2. Les eaux pluviales Lors de leur ruissellement sur les toitures, les voiries, les jardins, elles vont se charger d'une masse considérable de particules solides (poussières, débris organiques ou minéraux, terre, gravier,…)
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3. Nature des eaux à évacuer 3.3. Les eaux usées Les eaux usées domestiques Dans les eaux usées domestiques, on distingue les eaux ménagères et les eaux-vannes.
•
Les eaux ménagères :
• •
Les eaux de la cuisine Les eaux de salle de bain ainsi que les eaux des machines à lessiver et des lave-vaisselle.
•
•
Les eaux de lavages des locaux
Les eaux vannes :
•
Ces eaux sont chargées en urine, matières fécales qui vont non seulement fermenter mais qui peuvent également contenir des germes pathogènes
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3. Nature des eaux à évacuer 3.3. Les eaux usées Les eaux usées d’origine industrielle Il peut s'agir des eaux qui ont été utilisées
• dans les processus de fabrication; • des eaux de refroidissement, • des eaux de lavage,… Elles peuvent contenir différents types de polluants:
• • •
des gaz dissous: NOx, SOx, HCl, HF, H2S,…. des matières minérales: dissoutes (acides, métaux lourds, sels: nitrates, sulfates, chlorures,…) ou non (cendres, sable, terre, …). des matières organiques: dissoutes (produits de dégradation thermique, cyanures, produits organiques contenant du soufre, matières fermentescibles,…) ou non (huiles, graisses,…).
Ces eaux doivent subir des traitements d'épuration particuliers suivant des normes avant d'être déversées dans la nature
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3. Nature des eaux à évacuer 3.3. Les eaux usées Les eaux usées d’origine agricole Ces eaux sont particulièrement chargées en nitrates et phosphore qui provoquent l'eutrophisation des cours d'eau.
Les conséquences néfastes de ce processus sont nombreuses :
•
fortes concentrations en métaux remis en solution dans l'eau (fer, manganèse)
• • •
fortes concentrations en NH3 dans l'eau (dégradation des algues) présence de toxines (algues bleues) élimination de certaines espèces aquatiques
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3. Nature des eaux à évacuer 3.4. Les eaux parasites Les eaux parasites Eaux captées involontairement sur le réseau :
• • •
Eaux claires parasites permanentes ou pseudo-permanentes (eaux d’infiltration de nappe) Eaux claires aléatoires : introduction d ’eaux pluviales dans le réseau d’eaux usées (réseau séparatif). Eaux non conformes : eaux rejetées au réseau hors convention. Caméra TV autotractée
Rejet polluant en réseaux eaux pluviales
Infiltration à un joint
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3. Nature des eaux à évacuer 3.4. Les eaux parasites Les eaux parasites Impact :
• • • •
Saturation des capacités de transport Dilution de la pollution : dysfonctionnement des stations Surcharge hydraulique sur les STEP …
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4. Qualité des eaux de ruissellement 4.1. Généralités Coefficient de ruissellement = Fraction constante de l’eau entrante dans le réseau Eau incidente
Evaporation évapotranspiration
Absorption par la végétation
Evaporation Ecoulement retardé
Ruissellement vers les zones non drainées
Eau parvenant à la surface du sol
Stockage permanent en surface dans les cavités
Ruissellement en surface
Infiltration
Ruissellement vers le réseau
Ecoulement hypodermique
Eau arrivant à l’égout
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3. Nature des eaux à évacuer 3.5. Les eaux de ruissellement Bassin versant : surface de ruissellement telle que le réseau qui la draine et qui possède un seul exutoire (différences possibles avec le BV géographique). Limite BV géographique
Limite BV urbain
Débit de pointe : transformation d’une intensité ou d ’un hyétogramme appliqué à un impluvium.
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3. Nature des eaux à évacuer 3.5. Les eaux de ruissellement Temps de concentration tc: valeur du temps que mettra une goutte d’eau la plus éloignée hydrauliquement pour parvenir à l’exutoire.
∆t exutoire
Ligne isochrone
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3. Nature des eaux à évacuer 3.5. Les eaux de ruissellement
Évolution de la pollution en fonction de la nature de la pluie : Les pluies se caractérisent à l'aide de trois facteurs : intensité, durée, fréquence (période de retour).
• •
Pluie faible = fraction organique plus importante Pluie forte = forte charge en MES avec fraction minérale importante.
Conséquence des rejets : Impact volumique : milieu urbain = imperméabilisation importante et transport rapide. Impact qualitatif : charge organique importante, micropolluants (métaux, hydrocarbures)
• •
consommation de l'oxygène accumulation de toxiques.
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3. Nature des eaux à évacuer 3.5. Les eaux de ruissellement Les pluies se caractérisent, en même temps, par leur fréquence, leur durée, et leur intensité (FDI):
• • •
Les fortes pluies donnent les plus gros débits instantanés. Les très grandes intensités sont généralement de courte durée. Les très fortes pluies de très courte durée sont très localisées et n’ont d’importance que pour les petits bassins (égouts),
A partir des observations pluviométriques d’un grand nombre d’années et de leur analyse statistique, on peut déduire des prévisions de fréquences des pluies de grande intensité d’une durée déterminée. 60
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Partie 4 Établissement des projets d’assainissement
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4.1. Généralités
Le projet d’assainissement est un document officiel par lequel le maître d’ouvrage exprime les données, les contraintes et les désirs susceptibles d’intéresser l’ensemble des installations dans les domaines de l’urbanisme et l’environnement.
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4.1. Généralités Avant d’exécuter les travaux d’assainissement, le promoteur doit disposer de l’approbation des études faites par un bureau d’études. Le dossier technique à transmettre au maitre d’ouvrage (Amendis, Onep, Régies) doit être constitué des documents cités ci-après :
• • • • • • • • • •
Un plan coté, rattaché au NGM (Niveau général par rapport à la mer) à l’échelle 1/500 (avec coordonnées Lambert, courbes de niveau, délimitation des bassins versant élémentaire). Un plan du tracé du réseau projeté à l’échelle 1/500 (emplacement des collecteurs, des ouvrages annexes et des éventuels ouvrages spéciaux). Une note de calculs hydrauliques de dimensionnement du réseau (les débits et sections) et des éventuels ouvrages spéciaux (fosses septique, station de pompage, déversoirs d’orages……). Une note de calculs mécaniques de la classe de résistance des différents collecteurs du réseau d’assainissement. Les profils en long des collecteurs et des voies à (l’échelle 1/100-1/1000). Les profils en travers de la voirie et éventuellement des parkings. Les plans détaillés des ouvrages annexes et de la fonte de voirie. Les plans d’ouvrages spéciaux éventuels. Le cahier des prescriptions spéciales spécifiant le mode d’exécution des travaux d’assainissement (CPS). Le plan de coordination des réseaux.
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4.1. Généralités
Données à examiner : L’établissement d’un projet d’assainissement subit au programme du maître d’ouvrage qui demande l’intervention :
• • • •
Des services techniques de la ville Des services techniques de l’état Des bureaux d’étude privés Des ingénieurs conseils et les techniques sanitaires
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4.2. Données influant sur les projets d’assainissement :
4.2.1. Projet d’assainissement L'assainissement d'une agglomération est un problème trop complexe pour se prêter à une solution uniforme et relever de règles rigides.
Il est commandé par de nombreux facteurs qui peuvent conduire à des conclusions contradictoires entre lesquelles un compromis est à dégager.
Le responsable de la définition des ouvrages à construire doit donc analyser ces différents facteurs qui influent sur la conception du projet
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4.2. Données influant sur les projets d’assainissement :
4.2.1. Projet d’assainissement Avant d’établir un programme ou un projet d’assainissement, il faut tenir compte des circonstances locales de la région et des données diverses suivantes:
• • • •
Les données naturelles du site Les données relatives à la situation actuelle des agglomérations existantes Les données relatives au développement futur de l’agglomération Les données propres à I'assainissement
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4.3 Les analyses du site
Tout site dépendant d’un système de drainage ou de collecte, (bassin versant, espace libre ou zone d’extension) à raccorder à l’existant, présente des spécificités.
•
Il convient d’en analyser toutes les particularités touchant à l’assainissement: la topographie, l’urbanisme, le climat, la qualité des sols, les variations des nappes, etc…
La sensibilité du milieu naturel doit être prise en compte de façon précise, en terme de qualité et de quantité des rejets, qui ne doivent compromettre aucun des usages de l’eau D’où l’intérêt d’une analyse fine des sites à travers les différents contextes. 67
4.3 Les analyses du site 4.3.1. Morphologie du terrain et topographie Le relief, les chemins du ruissellement, les sens d’écoulement, etc, sont autant d’éléments topographiques et morphologiques nécessaires à l’analyse hydrologique des bassins versants décomposés en éléments homogènes. La topographie est imposée, et son rôle est essentiel en matière d’assainissement à l’écoulement gravitaire.
68
34
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4.3 Les analyses du site 4.3.2. Pédologie et géotechnique En assainissement collectif, le paramètre «sol» peut être appréhendé sous différents aspects, orientés selon les diverses études et travaux. Les caractéristiques des sols sont liées à:
•
La géométrie du site, sa pente, les couches de terrain rencontrées en couverture et en strates successives jusqu’au substrat
•
La nature, la granulométrie, l’état des sols en surface (permanent ou variable), leur perméabilité, leur comportement au ruissellement et l’arrachement des matériaux susceptible de générer des dépôts.
•
La modification de la structure du sol, suite à des travaux de terrassement et de remblaiement.
69
4.3 Les analyses du site 4.3.2. Pédologie et géotechnique Perméabilité Elle est définie par l’équation de Darcy: V = K x J Avec:
• • •
V= vitesse apparente de l’eau dans les canaux capillaires du terrain J : perte de masse K : paramètre de filtration exprimé en m/s
Cinq natures de sol sont, en pratique, retenues en fonction de leur perméabilité
70
35
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4.3 Les analyses du site 4.3.2. Pédologie et géotechnique Perméabilité Cinq natures de sol sont, en pratique, retenues en fonction de leur perméabilité Paramètre de perméabilité
Nature du sol
10-3 < K
Sol très perméable (calcaire, karstifié, ..)
10-5 < K < 10-3
Sol perméable (sables et graviers, …)
10-6
Sol peu perméable à perméable (sables et graviers moyennement argileux, …)
10-5
10-7 < K < 10-6 K
<10-¨7
Sole peu perméable (mollasse limono-argileuse, …) Sol imperméable (limons, argiles, marnes compactes, … 71
4.3 Les analyses du site 4.3.2. Pédologie et géotechnique Résistance des sols Une étude géotechnique de la structure du sol est nécessaire pour tous les ouvrages souterrains et les ouvrages importants, comme les bassins de retenue, les postes de pompage, les stations d’épuration et, dans une certaine mesure, les collecteurs. On dispose alors de toutes les données suivantes:
• •
La constitution géologique du sous-sol
• •
Le niveau piézométrique
L’évaluation de la charge de sécurité à la compression des terrains et l’importance des tassements La teneur en eau
C’est la connaissance des principales propriétés mécaniques du sous sol. 72
36
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4.3 Les analyses du site 4.3.3. Hydrogéologie et régime des nappes Le contexte hydrogéologique traversé par un collecteur peut comporter des nappes d’eaux souterraines perchées ou alluviales, dont la puissance dépend de la période hydrologique:
•
En période humide, les réseaux non étanchés posés en points bas de ces zones sont sujets à l’intrusion d’eaux claires parasites.
•
A l’inverse, en période sèche, ils peuvent entraîner des fuites de pollution préjudiciables aux nappes.
En effet, la nature des terrains et leurs teneurs en eau autour des ouvrages existants ou projetés interviennent du point de vue des risques de glissement, de gonflement, d’agression chimique des sols, de fluctuation des nappes phréatiques, etc …
73
4.3 Les analyses du site 4.3.4. Hydrographie et influence des marées
Le milieu récepteur à évacuateur peut être:
•
l’exutoire
d’un
Un ruisseau dont il faut définir les capacités et conditions d’accueil en quantité et en qualité;
•
Un cours d’eau à régime très variable (étiage crue);
•
Un lac ou un étang, où la sensibilités au rejets est la plus forte;
•
Le bord de mer avec l’influence des marées.
74
37
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4.3 Les analyses du site 4.3.4. Hydrographie et influence des marées
Le rejet dans les étangs, les lacs ou les canaux à faible débit est à éviter. Le rejet en bordure de mer exigera un examen approfondi: la pose d’un émissaire immergé sera généralement nécessaire. La règle générale est que l’épuration des effluents rejetés doit être tel qu’il permette le maintien ou l’amélioration de la qualité admise pour le milieu récepteur.
75
4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie Climat et orientation dus vents La climatologie et la conception-gestion des ouvrages doivent être associées. Il convient d’envisager:
•
L’intégration de la Température, du rayonnement, du vent, de l’humidité, du gel, etc., dans les simulations des phénomènes de comportement des sols à l’infiltration, à la saturation et au ruissellement;
•
L’évaluation du stock hydrique du sol, du pouvoir humidifiant et de l’évapotranspiration potentielle
•
La modélisation des échanges en régime varié selon les périodes de sensibilité des milieux
•
… 76
38
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4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie
Pluviométrie et précipitations La pluviométrie constitue une donnée essentielle du coût du réseau et de l’organisation des écoulements. Pour une protection absolue de l’agglomération contre les inondations il conviendrait de construire des égouts de dimensions excessives, (coût important). Il est donc inévitable d’accepter des insuffisances occasionnelles pour les ouvrages du réseau et d’en mesurer les conséquences.
77
4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie
Pluviométrie et précipitations La pluviométrie se manifeste sous la forme de précipitations liquides (pluies) ou solides (neige, grêle). Ces précipitations peuvent être brèves (pluies averse à caractère orageux) ou persistantes: (pluies des climats océaniques tempérés).
78
39
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4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie Pluviométrie et précipitations convective
Les précipitations sont classées en trois catégories:
• • •
Les précipitations cycloniques ou de front Les précipitations orographiques Les précipitations de convention ou d’orage
cyclonique
orographique
79
4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie
Pluviométrie et précipitations La mesure de la pluviométrie se fait par des pluviomètres enregistreurs : pluviographe à siphon ou à auget basculant
80
40
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4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie Pluviomètre : Instrument de base de la mesure des précipitations liquides ou solides Un pluviomètre indique la quantité d'eau totale recueillie à l'intérieur d'une surface calibrée de quelques centaines de centimètres carrés dans un intervalle de temps séparant deux relevés. .
pluviomètre enregistreur.
81
4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie Pluviométrie : Dépouillement des mesures: exploitation des hyétogrammes = couples (intensité, durée )
Débit de pointe : transformation d’une intensité ou d ’un hyétogramme appliqué à un impluvium.
82
41
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4.3 Les analyses du site 4.3.5. Climat et Pluviométrie 1993-94 1994-95 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-00 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 Normale
Station Agadir
174.5
115.0
634.6
395.5
324.6
174.4
150.7
125.4
276.4
179.2
228.1
262.3
Al Hoceima
364.9
209.0
307.9
324.2
402.1
280.6
236.3
261.1
314.2
394.1
464.4
284.4
Béni Mellal
331.3
192.1
544.8
478.8
388.7
244.9
283.4
290.3
363.6
396.9
415.1
355.1
Casablanca
422.9
149.0
694.9
678.8
365.2
323.1
264.2
337.5
368.2
484.9
485.1
416.2
El Jadida
374.2
143.0
751.3
655.0
340.8
359.9
274.9
300.7
326.4
492.7
511.7
382.1
Essaouira
360.1
164.0
623.5
519.1
352.6
198.2
267.2
199.2
288.1
225.2
308.9
275.7
Fès
373.7
181.6
586.7
514.4
474.4
251.9
277.6
433.9
327.7
523.1
578.5
491.4
Ifrane
864.1
483.1
1603.0
1170.8
1058.9
525.4
608.9
848.1
770.3
1127.8
1052.0
985.7
Kénitra
546.7
243.9
922.0
731.6
722.0
348.4
387.1
574.6
468.7
766.8
670.9
580.0
Larache
613.3
372.1
1280.4
964.6
923.5
349.6
560.0
772.9
635.8
1002.7
877.2
669.1
Marrakech
224.0
254.0
336.4
314.2
266.5
216.8
185.0
99.3
191.1
215.9
187.9
244.2
Meknès
448.6
279.0
720.6
591.3
562.8
287.3
316.9
375.5
335.8
534.3
439.1
564.6
Midelt
215.8
130.1
185.7
176.3
124.8
97.5
107.7
126.9
208.9
77.2
161.9
190.9
Nador
347.1
242.3
211.5
224.0
283.4
218.5
178.5
282.1
380.9
283.2
641.9
274.7
89.9
153.6
136.0
67.7
88.4
36.3
85.3
10.7
87.8
67.3
245.6
217.0
271.2
172.3
237.3
203.5
146.2
261.6
297.5
274.4
Ouarzazate Oujda
128.6
100.4
353.8
309.4
Rabat-Salé
359.1
175.0
853.8
728.1
508.5
290.4
419.3
574.4
336.4
711.5
735.1
549.3
Safi
379.4
185.0
876.9
514.2
339.4
245.3
360.5
246.9
320.6
427.5
483.0
378.3
Tanger
738.9
338.0
1323.3
1074.6
866.1
419.0
602.8
715.7
650.1
846.5
698.1
719.3
Taza
443.7
220.3
724.4
619.5
630.4
269.6
357.7
683.4
423.7
535.9
664.7
648.7
Tétouan
673.1
290.0
1238.0
793.5
804.4
437.4
639.9
634.2
794.2
736.5
653.6
657.8
319.5
388.3
389.0
490.8
Moyenne
706.0
557.5
479.3
275.1
83
511.4
4.3 Les analyses du site 4.3.6. Hydrologie Les hauteurs d’eau précipitées, les intensités des averses, les durées des événements pluvieux sont différentes d’une région à l’autre. La conception d’un système d’évacuation des eaux pluviales doit prendre
en
compte
toutes
ces
particularités
de
façon
à
dimensionner de manière optimale les ouvrages vis-à-vis des objectifs. Les
études
hydrologiques
sont
l’occasion de
réaliser
ces
recherches sur les spécificités pluviographiques des secteurs concernés par les travaux à entreprendre.
84
42
03/05/2013
4.3 Les analyses du site 4.3.7. Mode d’occupation des sols Au sens de l’assainissement, le mode d’occupation des sols détermine:
•
La quantité d’eau de ruissellement des voies publiques et de l’ensemble de surfaces urbanisées ou à urbaniser, parking, lotissements, quartiers nouveaux;
• •
La quantité et la nature des eaux produites par la population et ses activités; Le niveau acceptable des points de branchement des immeubles, compte tenu des équipements propres aux eaux usées et pluviales des sous-sols.
Au sens de l'urbanisme les modes d’occupation des sols déterminent :
•
Coefficient d’occupation du sol (COS=Surface de planchers hors œuvre/Surface de la parcelle))
•
Zones d’urbanisation, zones d’activités spécialisées, voies et ouvrages publics;
•
Zones naturelles, espaces boisés classés, espaces verts.
85
4.4. Les données propres à l’assainissement
Les données influençant sur les projets d’assainissement et qui sont propre à l’assainissement lui même: a. Condition de transport des eaux usées : Les effluents d'origine domestique contiennent à la fois des matières en suspension décantables et des matières organiques fermentescibles.
•
Deux conséquences sont donc à éviter
• •
la formation de dépôts pouvant nuire à l'écoulement; les fermentations génératrices de nuisances particulières
b. Nuisance provoquées par le réseau :
•
Représenté par les odeurs.
86
43
03/05/2013
4.4. Les données propres à l’assainissement
c. Nuisances provoquées par les stations d’épuration et les stations de relèvement :
•
Ces ouvrages risquent d’engendrer des odeurs, du débit et le pullulement des rongeurs.
d. Nuisances provoqués par des écoulements à ciel ouvert et par les bassins de retenue :
•
Ces nuisances sont d’ordre esthétique.
87
Partie 5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement
88
44
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4.5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement Collecte des données DONNEES CLIMATIQUES MONOGRAPHIE DE LA REGION
STATISTIQUES DE CONSOMMATION EN EAU POTABLE PLANS (RESTITUTION, AMENAGEMENT, RESEAUX DIVERS)
89
4.5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement Indentification du tracé IDENTIFICATION DU POINT DE REJET IDENTIFICATION DES VOIES DELIMITATION DES ZONES A ASSAINIR DELIMITATION DES TALWEGS ET OUEDS
90
45
03/05/2013
4.5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement Dimensionnement du réseau VERIFICATION DES CONDITIONS AUX LIMITES CHOIX DE CALAGE DES CONDUITES (DIAMETRE, PENTE, PROFONDEUR, …) CALCUL DES DEBITS DES BASSINS ASSEMBLES ASSEMBLAGE DES BASSINS ELEMENTAIRES CALCUL DES DEBITS DES BASSINS ELEMNETAIRES IDENTIFICATION DE RETOUR ET COEFFICIENTS DE MONTANA CHOIX DE CALCUL DES EAUX PLUVIALES DELIMITATION DES BASSINS VERSANTS 91
4.5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement Estimation du réseau
ETUDE DU COUT DU PROJET
AVANT METRE DU PROJET
92
46
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Partie 5. CALCUL DES DEBITS DES EAUX PLUVIALES
93
5. Calcul des débits des eaux pluviales
Introduction Les ouvrages d'assainissement doivent assurer un degré de protection suffisant contre les inondations causées par la pluie. Deux types de formules sont utilisés pour le calcul des débits:
• •
Par la méthode rationnelle Par la méthode superficielle
94
47
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5.1 Méthode rationnelle
95
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.1. Méthode rationnelle Cette méthode donne le débit de pointe décennal par la formule suivante : Qp (T) = C . i (tc,T) . A
• •
C : Coefficient de ruissellement. i (tc,T) : Intensité moyenne de la pluie pour un temps de concentration tc et une période de retour T=10 ans (en mm/heure).
•
A : Surface de bassin versant (en ha)
96
48
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.1. Méthode rationnelle L’intensité de la pluie sera obtenue à partir de l’équation de Montana:
i(t,F) = a(F) tb(F)
Où:
• • •
i(t,F) est l'intensité maximale de la pluie de durée t, de fréquence de dépassement F; i est exprimée en mm/min t est exprimé en min (entre 5 et 120 min)
Les coefficients a et b (dits de Montana) étant fournis par la météorologie nationale ou bien par des études antérieures. Le débit centennal pourra être obtenu par la même formule en utilisant les valeurs de a et b pour T = 100 ans. 97
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.1. Méthode rationnelle Limite de validité de la formule rationnelle: L’application de la formule rationnelle est simple mais conduit généralement à des surestimations des débits. Elle ne tient pas compte de la capacité du stockage du réseau La principale difficulté de cette méthode réside dans l’estimation du tc.
Rappel: Le temps de concentration du bassin versant considéré est le temps minimum pour que tout le bassin contribue à l’écoulement vers l’exutoire. 98
49
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.1. Méthode rationnelle Limite de validité de la formule rationnelle: En toute rigueur, elle ne devrait s’appliquer qu’aux bassins versants urbanisés (où le rôle des surfaces imperméabilisés sur les ruissellements est prépondérant) ; en pratique, on l’utilise aussi fréquemment pour des bassins versants naturels, en assainissement routier. La surface de bassin versant (A) est limitée à quelques dizaines voire centaines d’hectares.
99
5.2 Méthode superficielle Méthode générale 100
50
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle
Pour le calcul des débits de ruissellement résultant d’une averse en un point d’un bassin versant, on adopte la méthode superficielle « Modèle de Caquot »*,
* recommandée par l’Instruction technique pour la conception et le dimensionnement des réseaux d’assainissement (DGCL-Ministère de l’Intérieur 1981) 101
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle
Equation de Caquot brute
v u
Q = K . I .C
1 u
.A
w u
Avec: Q désigne le débit de pointe au cours de la pluie en aval du bassin versant, en m3/s ; I est la pente moyenne du bassin versant en mètre/mètre le long du chemin hydrologique; C est le coefficient de ruissellement du BV, compris entre 0 et 1, qui est pris égal au coefficient d’imperméabilisation ; A est la surface totale du bassin versant en hectares ; 102
51
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle
Equation de Caquot brute
v u
Q = K . I .C
1 u
.A
w u
Avec K, u, v, w sont des coefficients qui dépendent des coefficients de MONTANA locaux a(F) et b(F).
• • • •
0,5b.a K = . 6,6 u = 1 + 0,287.b v = -0,41.b w = 0,95 + 0,507.b 103
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle
Equation de Caquot corrigée
v u
Q = K . I .C
1 u
.A
w u
.m 0 ,84.b
Avec m est un coefficient multiplicatif correctif qui dépend L 1− b.f de l’allongement M du bassin versant, m= 2A
M étant un coefficient définit comme étant le rapport de la longueur hydrologique du bassin versant L (m) par la racine carrée de sa surface totale A (m2)
L M= A 104
52
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle
Exemple Les données pluviométriques fournies par la station de Tétouan Aéroport Saniat R’mel permettent d’évaluer les coefficients de Montana a et b ce dessous et de calculer le débit des eaux pluviales corrigé:
Période de retour T=1 /F
Paramètres
Formules superficielles Qcorrigé= en m ³ /s
a (F)
b (F)
2 ans
2.762
-0.571
0.566 . I 0.280. C 1.196. A0.790
x (4 A/L²) 0.287
5 ans
4.385
-0.567 0.981 . I 0.278 C 1.194. A0.791
x (4 A/L²) 0.284
10 ans
5.463
-0.566 1.275 . I 0.277 C 1.194. A0.792
x (4 A/L²) 0.284
Débit Q
Coef. Correction m
Le débit brut décennal de Tétouan est donnée par la formule simplifiée suivante: Q= 1.275 x I 0.277 x C1.194 x A 0.792
105
4.5 Étapes à suivre pour l’étude d’un projet d’assainissement Dimensionnement du réseau
CALCUL DES DEBITS DES BASSINS ASSEMBLES ASSEMBLAGE DES BASSINS ELEMENTAIRES CALCUL DES DEBITS DES BASSINS ELEMNETAIRES IDENTIFICATION DE RETOUR ET COEFFICIENTS DE MONTANA CHOIX DE CALCUL DES EAUX PLUVIALES DELIMITATION DES BASSINS VERSANTS 106
53
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Choix de la période de retour d'insuffisance du réseau
Il est souvent admis a priori qu'il est de bonne gestion de se protéger du risque de fréquence décennale (T= 10 ans).
•
Cependant, un degré moindre pourra être considéré comme acceptable dans les zones modérément urbanisées et dans les zones où la pente limiterait strictement la durée des submersions.
•
En sens inverse, dans les quartiers fortement urbanisés et dépourvus de relief, le concepteur n'hésitera pas à calculer les collecteurs principaux en vue d'absorber les débits de période de retour de 20 ans, voire même de 50 ans. 107
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Evaluation de la pente Pour un bassin urbanisé dont le plus long cheminement hydraulique «L» est constitué de tronçons successifs «LK» de pente sensiblement constante «IK», l'expression de la pente moyenne qui intègre le temps d'écoulement le long du cheminement le plus hydrauliquement éloigné de l'exutoire est la suivante:
L I = LK ∑ IK
2
108
54
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Exemple 1:
Soit un bassin dont le plus long cheminement de la canalisation d’évacuation qui est de 700 m, se décompose en trois tronçons de 220 m, 150 m et 330 m, dont les pentes respectives sont de 0,002 – 0,05 et 0,03 m/m. Calculer la pente moyenne le long de ce tronçon.
Réponse: I = 0,008 m/m
109
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Evaluation du coefficient de ruissellement
Le coefficient de ruissellement « C » sera pris égal au taux d'imperméabilisation.
• • •
Si « A » est la surface totale du bassin versant et « A' » la superficie de surface revêtue, Le coefficient de ruissellement C =A’/A.
En zone urbanisée, la surface de la voirie et des aires de service représente environ 20% de la superficie totale de cette zone. On prend donc un coefficient de ruissellement C ≥ 20 %.
110
55
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Evaluation du coefficient de ruissellement
Le coefficient de ruissellement est exprimé en fonction de la nature de la surface ou plus souvent en fonction de l’occupation Type d’occupation du Coefficient de des sols. sol ruissellement Nature de la surface
Coefficient de ruissellement
Commercial
0,70 ≤ C ≤ 0,95
Pavage, chaussées revêtues, piste ciment Toitures et terrasses
0,70 ≤ C ≤ 0,95
Résidentiel Lotissements Collectifs Habitat dispersé Industriel
0,30 ≤ C ≤ 0,50 0,50 ≤ C ≤ 0,75 0,25 ≤ C ≤ 0,40 0,50 ≤ C ≤ 0,80 à 0,90
Parcs et jardins publics
0,10 ≤ C ≤ 0,25
Sols imperméables avec végétation: I1 < 2% 2 % < I1 ≤à 7 % I1 > 7 % Sols perméables avec végétation: I1 < 2% 2 % < I1 ≤à 7 % I1 > 7 %
0,75 ≤ C ≤ 0,95
0,13 ≤ C ≤ 0,18 0,18 ≤ C ≤ 0,22 à 0,25 0,25 ≤ C ≤ 0,35 0,05 ≤ C ≤ 0,10 0,10 ≤ C ≤ 0,15 0,15 ≤ C ≤ 0,20
Terrains de sports
0,20 ≤ C ≤ 0,30 à 0,35
Terrains vagues
0,05 ≤ C ≤ 0,15 à 0,20
Terrains agricoles Drainées Non drainées
0,10 ≤ C ≤ 0,13 0,03 ≤ C ≤ 0,07
111
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Evaluation de l'allongement d'un bassin et évaluation du coefficient correcteur
L'allongement «M» est défini comme étant le rapport du plus long cheminement hydraulique «L» sur la racine carrée de la surface équivalente à la superficie du bassin considéré:
M=
L * A
Remarque : le modèle de Caquot doit être corrigé si l’allongement moyen (M) est très différent de 2 . * M=0,8 valeur minimale dans le cas d’un demi cercle Ce paramètre est utilisé lorsqu'il apparaîtra utile de rechercher une grande approximation dans l'évaluation des débits. 112
56
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.2. Méthode superficielle Evaluation des paramètres équivalents d'un groupement de bassins Superficie
A=∑ Ai (amont)
Coefficients de ruissellement
C= [∑(Ai. Ci)] / [∑Ai]
Longueur d’écoulement: L = ∑ Li (pour un assemblage en série) L = Lj avec Lj étant la longueur du bassin versant ayant le débit maximum (en //)
Pente: Assemblage parallèle
I moy =
Assemblage en série
∑ I .Q ∑Q i
pi
I moy
pi
∑ Li = Li ∑ I i
2
113
5. Calcul des débits des eaux pluviales Exemple 2
Soient trois bassins versants en série dont les caractéristiques sont les suivants:
• • • •
A (ha):
15
28
20
L (m):
100
330
240
C:
0,4
0,6
0,8
I (m/m):
0,03
0,05
0,04
Calculer les caractéristiques de l’ensemble Réponse: A = 63 ha I = 0,042 m/m C = 0,62 M = 0,84 114
57
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5. Calcul des débits des eaux pluviales Exemple 3
Soient deux bassins versant en parallèle dont les caractéristiques sont les suivants:
• • • • •
A (ha):
10
6
L (m):
500
230
C:
0,5
0,7
I (m/m):
0,04
0,03
M
1,58
0,94
Calculer les caractéristiques de l’ensemble Réponse:
A = 16 h I = 0,035 m/m C = 0,575 M= 115
5. Calcul des débits des eaux pluviales Validité de la Méthode superficielle
Dans le domaine actuel de vérification de l'ajustement du modèle de Caquot, les formules d'expression du débit, quelle que soit la période de retour d'insuffisance choisie, sont valables dans les conditions suivantes:
• • •
surface du bassin ou du groupement de bassins ≤ à 200 hectares*; la valeur de la pente «I» doit rester comprise entre 0,002 et 0,05 m/m. le coefficient de ruissellement doit être compris 0,2 ≤ C ≤1
* Au delà de cette limite, le recours à des modèles mathématiques plus complets est nécessaire
116
58
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5.3 Modélisations
117
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.3 modélisations
Les méthodes ponctuelles de type Caquot ne peuvent prétendre qu’à la connaissance des débits de pointe donné à l’exutoire
d’un
bassin
versant
défini
par
quelques
caractéristiques : surface, pente, coefficient de ruissellement.. La résolution d’un problème d’assainissement plus complexe nécessite l’étude de l’hydrogramme complet de ruissellement en plusieurs points du réseau.
118
59
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.3 modélisations
Tous les modèles comportent les mêmes types de sousmodèles, qui correspondent chacun à une étape du cycle de l’eau :
• • • •
Sous modèle de pluie Sous modèle de ruissellement, qui permet la transformation de la pluie en un hydrogramme d’écoulement entrant dans le réseau existant ou projeté Sous modèle de propagation hydraulique qui réalise le transfert des hydrogrammes dans le réseau Sous modèle de transformations spéciales qui correspondent à des aménagements rencontrés sur les réseaux.
119
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.3 modélisations
Les modèles mathématiques ne peuvent traduire que de façon schématique et simplifiée une réalité beaucoup plus complexe. Tous les modèles doivent être calés à partir d’observations ou de mesures. De nombreux logiciels ont été conçus pour l’étude des réseaux d’assainissement suivant de telles méthodes :
• • •
PAPYRUS des Ministères de l’Equipement et de l’Agriculture, CANOE, MOUSE, .
120
60
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5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.3 modélisations
Avantages Les résultats obtenus avec les modèles mathématiques sont nettement plus complets, plus précis et permettent de faire de véritables simulations, avec différents types de pluies ;.. Inconvénients Au rang des inconvénients citons: leur coût (coût du logiciel lui-même, coût des données notamment topographiques nécessaires) et la nécessité d’une plus grande compétence en matière d’hydrologie et d’hydraulique pour les utiliser correctement.
121
5. Calcul des débits des eaux pluviales 5.3 modélisations
Limites d’utilisation : Elles sont propres à chaque logiciel ; à titre d’exemple celles du logiciel PAPYRUS sont les suivantes :
• • • • •
0,4 ha ≤ A ≤ 5.000 ha 0,2 ≤ C ≤ 1 0,4 % ≤ I ≤ 4,7% 5 min ≤ TP ≤ 180 min (TP = durée de la période intense de pluie) 5 mm ≤ HP ≤ 240 mm (HP = hauteur tombée durant TP)
122
61
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Partie 6. CALCUL DES DEBITS DES EAUX USEES 123
Partie 6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques 124
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques a. Données de base L’évolution du mode de vie, la généralisation des équipements sanitaires et l’augmentation des besoins en eaux des lieux d’activité ont pour conséquence un accroissement des eaux usées et surtout une modification de la qualité des flux polluants rejetés.
125
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques a. Données de base Le calcul des débits d’EU, est basé sur le calcul d’eaux consommées par les différents constituants de la typologie urbanistique. On a intérêt à mettre en correspondance les diverses typologies qui constituent les bassins de collecte avec:
• • •
les analyses des sites, de l’occupation des sols et du contexte socio-économique.
126
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques a. Données de base Trois démarches peuvent être envisagées pour affiner la représentation typologique.
1.
L’enquête auprès des services municipaux pour définir un découpage socio-économique
2. 3.
La distribution de la consommation en eau potable par rue La mesure in situ des débits horaires en différents point névralgiques du réseau durant une semaine, caractérisant le cycle des activités. Le point 2 est le plus facile à mettre en œuvre. 127
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Les quantités d’EU, mesurées lors d’études de diagnostic, donnent, selon les agglomérations et les secteurs urbains, une variation de 80 à 220 l/hab./j, et on trouve la valeur moyenne connue de 150 l/hab./jour. Exemples:
• • • • •
Chasse d’eau: 6 à 50 litres Douche: 20 à 50 litres Bain: 50 à 150 litres Vaisselle: 5 à 15 litres Lessive: 60 à 120 litres
128
64
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Pour dimensionner des ouvrages d’évacuation des EU, il convient de prendre en compte les valeurs extrêmes des débits qui sont:
•
Les valeurs des débits de pointe, qui conditionnent implicitement le dimensionnement des canalisations en système séparatif;
•
Les valeurs des débits minimaux, qui permettent d’apprécier la capacité d’autocurage des canalisations;
129
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation des débits actuels Les débits maximaux évalués à partir des consommations d’eau correspondent sont estimés sur la base:
Débit moyen Qm
Débit maximal
Soit des volumes réellement distribués, recensés sur les compteurs des abonnés, Soit des volumes d’eau produits, mesurés sur le compteur général disposé à la station d’exhaure.
Q m E.U Cycle journalier des eaux domestiques
130
65
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation de la population à l’horizon Lors de l’évaluation des débits maximaux, il ne faut pas manquer de tenir compte:
• •
de l’accroissement prévisible de la population du développement probable de la consommation d’eau
Selon la nature de la croissance de la population, on utilise l’équation d’intérêt pour le calcul de la population à l’horizon: Avec
Pn = P0 .(1 + τ) t n − t 0
• • •
Pn : la population futur ; P0 : la population Actuelle ; ԏ = le taux d’accroissement (%) 131
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Exemple d’application Soit deux secteurs d’habitat:
• • 1.
S1= 10 ha, avec une densité d1= 80 logements/ha S2= 15 ha, avec une densité d2= 30 logements/ha
Calculer le nombre d’habitants sachant que la densité moyenne d’occupation est de 3,1 habitants/logement .
Si l’on considère que:
• •
Les besoins moyens sont 250 l/hab./jour pour S1 et de 200 l/hab./jour pour S2 Les pertes pour arrosage sont 10% (S1) et 20% (S2) de la valeur de besoins
Calculer les valeurs de Qm des rejets à l’égout. En déduire les coefficients de pointe horaire. Réponse: Habitants= (10 x 80 x 3.1)+(15 x 30 x 3.1)= 3 875 hab. Qm1= 6.5 (l/s) Qm2=2.6 l (/s) Cp1=2,48 Cp2=3,05 Cp1+2=2,33 132
66
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Solution:
Les valeurs Qm des rejets à l’égout sont les suivantes:
Secteur S1:
Q m1 =
250 x10 x80 x 3,1 x 0,9 = 6,5(l / s) 24 x 60 x 60
Secteur S2:
Qm 2 =
200 x15x 30 x 3,1 x 0,8 = 2,6(l / s) 24 x 60 x 60
133
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation du débit moyen journalier des eaux usées : Il est donné par la formule:
Qmj (E.U) = Qm (E.U) + QE.I
Avec:
• • •
Qmj (E.U): débit moyen journalier des eaux usées en (l/s) ; Qm (E.U): production des eaux usées en (l/s) ; ☻ QE.I : débit d’eaux d’infiltration (l/s) ; (~ 10 à 30 % de Qm(UE))
134
67
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation du débit moyen journalier des eaux usées : Le débit moyen des E.U (Qm (E.U)) est déduit des consommations d’eaux potables affecté par un taux de retour des rejets. Soit: Qm (E.U)= QE.P x Cr (l/s) Avec Cr = coefficient de restitution ( ~ 70 à 80 %) Q E.P = Le débit moyen d’eau potable (l/s).
Il est donné donné par:
•
Q E .P
Avec:
• •
☻
Dot.xHab. (l/s) = 86400
Dot = dotation (l/hab./j). Elle est donnée en fonction des projet d’assainissement☻ Hab. = nombre d’habitants (actuels ou à l’horizon) 135
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation du débit de pointe journalier des eaux usées: Le débit moyen (Qm (E.U)) calculé auparavant sera affecté d’un coefficient de pointe journalier noté Cpj pour donner le débit de pointe journalier (Qpj): Qpj= (Cpjx Qm (E.U)) + QE.I Avec:
• •
Qm (E.U): production des eaux usées en (l/s) ; Cpj : Coefficient de pointe journalière Cpj = donné par le maitre d’ouvrage;
136
68
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Evaluation du débit du pointe horaire des eaux usées: Le débit maximal horaire de temps sec (Qmax, h, sec ) est calculé comme suit : Qmax, h, sec= (Cph x Cpj x Qm) + QEI
• • • • •
(l/s)
Avec Qm (E.U): production des eaux usées en (l/s) ; Cpj : Coefficient de pointe journalière; Cph : Coefficient de pointe horaire donné par :
C ph = 1,5 +
2,5 Qm
Q m: débit moyen des rejets (l/s) 137
6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Exemple d’application (suite)
En utilisant les données de l’exercice précédent, déduire les coefficients de pointe horaire de chaque secteur différencié ainsi que de l’assemblage:
Réponse: Habitants= (10 x 80 x 3.1)+(15 x 30 x 3.1)= 3 875 hab. Qm1= 6.5 l/s Qm2=2.6 l/s Cp1=2,48 Cp2=3,05
Cp1+2=2,33
138
69
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6.1 Calcul des débits des eaux usées domestiques b. Débit et volume d’eaux usées domestiques Solution (suite): Connaissant les valeurs des rejets à l’égout pour chaque secteur: Qm1= 6,5 l/s et Qm2 = 2,6 l/s. Les valeurs de pointe applicables à chaque secteur différencié et à la somme des débits assemblés sont données par: Secteur S1:
C p1 = 1,5 +
Secteur S2: C p 2 = 1,5 +
2,5 = 2,48 6,5 2,5 = 3,05 2,6
Secteurs S1+S2: C p1+ 2 = 1,5 +
2,5 2,5 = 1,5 + = 2,33 Q m1 + Q m 2 9,1 139
Partie 6.2 Calcul des débits des eaux usées industrielles
140
70
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6.2. Calcul des débits des eaux usées industrielles a. Généralités Si pour une zone d'habitat donnée, les débits d'effluents peuvent être assez aisément évalués. Par contre pour les zones industrielles les débits peuvent varier considérablement suivant les
types d'industries
qui s'y
implantent et leurs schémas d'utilisation de l'eau.
141
6.2. Calcul des débits des eaux usées industrielles b. Calcul des débits L’expérience montre:
• •
que certaines industries traitent directement leurs effluents que les industries lourdes s'implantent de préférence dans des sites où elles peuvent traiter globalement tous leurs problèmes de refroidissement et de rejets sans être tributaires du réseau public.
•
que l'influence des rejets industriels est à étudier de très près lorsqu'il s'agit de les faire transiter ces eaux par le réseau des rejets domestiques,
142
71
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PARTIE 7. DIMENSIONNEMENT DES RÉSEAUX
143
PARTIE 7.1 Calcul des diamètres des conduites
144
72
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7.1. Calcul des conduites a. Introduction Le dimensionnement des réseaux est complexe en raison de leur:
• • •
Structure: constituée d’éléments divers, de fonctionnalités différentes, d’apports et de conditions d’écoulement très variable dans le temps;
de ce fait, il faut effectuer des calculs à chaque tronçon et nœud hydraulique. Le calcul des dimensions des canalisation des réseaux d’assainissement est basé sur la théorie de l’écoulement à surface libre.
145
7.1. Calcul des conduites a. Introduction Définitions: Section mouillée - Périmètre mouillé - Rayon hydraulique Dans un écoulement, la section mouillée S est la section droite du liquide. (S: aire de la section droite ABCD) Le périmètre mouillé P est la partie du périmètre de la section mouillée qui est en contact avec les parois solides du canal ou de la conduite où a lieu l’écoulement (P=AB+BC+CD). Le rayon hydraulique RH est le rapport entre la section mouillée S et le périmètre mouillé P : S
RH =
P
146
73
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7.1. Calcul des conduites a. Généralités Définitions: Section mouillée - Périmètre mouillé - Rayon hydraulique Pour une conduite circulaire on a: La surface à pleine section: SPS = π.R 2 = π.
D2 4
Le périmètre: P = π D D’’où le rayon hydraulique donné par la relation: RH = S/P Soit :
Rh =
D 4
Conduite circulaire partiellement pleine 147
7.1. Calcul des conduites a. Généralités En principe, le diamètre minimum des collecteurs est de :
• •
300 mm pour les réseaux unitaires ou les réseaux pluviaux en système séparatif ; 200 mm pour les réseaux d’eaux usées en système séparatif.
Le calcul proprement dit des réseaux est basé fondamentalement sur le meilleur choix du couple Pente-Diamètre qui vérifie les conditions d’écoulement à savoir :
• •
Condition d’autocurage avec une vitesse minimale de 0.3 m/s. Condition d’abrasion avec une vitesse maximale de 5 m/s.
148
74
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7.1. Calcul des conduites a. Généralités Connaissant en chaque point les débits à évacuer et la pente des ouvrages, le choix des sections se déduira de la formule d’écoulement adoptée : La formule de base est : Q = A.V Dans laquelle:
• • •
Q : débit en m3/s A : section transversale en m2 V : vitesse d’écoulement en m/s
149
7.1. Calcul des conduites a. Généralités D’une manière générale, les ouvrages sont calculés suivant une formule d’écoulement résultant de celle de Chézy:
V = C. R h .I Dans laquelle:
• • • •
V: vitesse d’écoulement R: est le rayon hydraulique moyen (= Diamètre/4 pour conduite circulaire) I: pente de l’ouvrage en mètre par mètre C: un coefficient pour lequel on peut adopter l’expression donnée par Bazin.
C=
•
87 1+
γ Rh
γ est un coefficient d’écoulement qui varie suivant le matériau de la conduite et la nature des eaux transportées 150
75
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7.1. Calcul des conduites a. Généralités Les valeurs de γ de la formule de Bazin γ (m1/2) 0,06
2
Nature des parois Enduit de ciment lissé Planches soigneusement rabotées Tôles lisses bien jointoyées
3
Même parois qu’en 1, moins soignées
0,46
4
0,85
5
Béton sans enduit Maçonnerie ordinaire Dépôt de boue Canaux en terre unis sans végétation
1,30
6
Canaux en terre revêtus d’herbe
1,75
Catégorie 1
0,16
151
7.1. Calcul des conduites a. Généralités Le coefficient C selon le type d’habitat tel qu’il a été défini dans le schéma directeur d’assainissement liquide de Tétouan est donné dans le tableau ci-dessous. TYPE D'HABITAT
C
Médina et habitat clandestin
0,85
TYPE D'HABITAT
C
Petites villas + immeubles
0,45
Habitat traditionnel
0,80
Complexe universitaire
0,40
Habitat économique
0,70
Moyennes villas
0,35
Habitat moderne/mixte
0,65
Grandes villas
0,30
Zone industrielle
0,65
Zone hôtelière
0,30
0,45
Terrains de sport & cimetières
0,15
0,45
Espaces verts & parcs
0,50
Petits immeubles + commerces Immeubles résidentiels
152
76
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7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Formule de MANNIG-STRICKLER
La formule la plus utilisée pour le dimensionnement des canalisations en écoulement à surface libre est la celle de MANNIG-STRICKLER :
Q
c
= K s . A .( R
h
)a. I
Rh : Rayon hydraulique de la canalisation (= D/4) KS: constante de Strickler (dépend de la nature de la canalisation) A: Section de la canalisation (Surface mouillée à pleine section en m2) I : Pente 153
7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Constante de MANNIG-STRICKLER Le tableau suivant présente les différents coefficients Ks pris en compte pour la détermination de la capacité des réseaux Nature du réseau
Ks
Tuyaux PVC
100
Conduite et dalot en béton (EU)
70
Conduite et dalot en béton (pluvial ou unitaire)
60
Réseau superficiel (voirie asphaltée)
60
Réseau superficiel (voirie non asphaltée)
40
Oued canalisé entièrement bétonné
70
Oued canalisé berges bétonnées
50
Oued naturel
30 154
77
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7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Réseaux «eaux usées » en système séparatif Le diamètre minimum des canalisations sera de 0,20 m (Φ 200) Dans ce cas « C » sera approximé par l’expression C = 70 RH1/6 Ce qui conduit aux formules suivantes :
et Avec
V = 70 Rh2/3. I1/2 Q = 70 Rh2/3. I1/2. A
Q c = K s .( R h ) a . I .A
R: Rayon hydraulique moyen I: Pente de l’ouvrage en mètre par mètre A: Section transversale
155
7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Réseaux «eaux pluviales » en système séparatif Le diamètre minimum des canalisations sera de 0,30 m (Φ 300) Dans ce cas C sera approximé par l’expression: C = 60 RH1/4
Ce qui conduit aux formules suivantes :
et Avec
V = 60 Rh3/4.I1/2 Q = 60 Rh3/4.I1/2.A
Q c = K s .( R h ) a . I .A
R: Rayon hydraulique moyen I: Pente de l’ouvrage en mètre par mètre A: Section transversale 156
78
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7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Réseaux unitaire (pluviale et eaux usées) Le calcul sera conduit comme pour le réseau pluvial en système séparatif étant donné l’importance relative du débit des eaux usées par rapport à celui des eaux pluviales.
157
7.1. Calcul des conduites b- Formules de calcul Application: après le calcul des débits de pointe totale on détermine les diamètres des canalisations à partir de la formule suivante : On prend: RH = D/4 On obtient les équations suivantes:
4 7 / 4.Q
4 / 11
PS Pour les eaux pluviales: D = 60 .π. I
Pour les eaux usées:
4 5 / 3 .Q PS D = 70 .π . I
3/8
158
79
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7.1. Calcul des conduites c- Conditions à satisfaire
Système séparatif Eaux pluviales Les conditions d’autocurage : sont vérifiées si la vitesse sera de 0,3 m/s pour le passage de 1/10 du débit à pleine section.
Eaux usées On estime que la condition d’autocurage est réalisée lorsque pour le 1/10 du débit à pleine section la vitesse est supérieure à 0,3 m/s.
159
7.1. Calcul des conduites c- Conditions à satisfaire
Système unitaire La pente des ouvrages devra permettre l’entraînement:
• •
des sables, pour des débits pluviaux fréquent des vases organiques fermentescibles pour le débit moyen des eaux usées.
Ces conditions sont réalisées pour :
• •
des vitesses de 0,6 m/s pour 1/10 du débit à pleine section des vitesses de 0,3 m/s pour 1/100 du débit à pleine section.
160
80
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7.1. Calcul des conduites c- Conditions à satisfaire Système unitaire (suite) Ces limites sont respectées toutes les deux avec des vitesses à pleine section de l’ordre de 1 m/s dans les canalisations circulaires et 0,9 m/s dans les ouvrages ovoïdes. D’autre part, le souci de prévenir la dégradation des canalisations conduit à imposer une vitesse limite à pleine section qu’il ne faut pas dépasser de l’ordre de 4 m/s à 5 m/s.
161
Partie 7.2. Choix des conduites
162
81
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7.2. Choix des conduites a. Conduites préfabriquées Les principaux types de canalisation d’assainissements préfabriqués disponibles au Maroc sont : Les Conduites en Béton Centrifugé Armé Ordinaire (CAO) disponibles dans des diamètres allant de 250 mm à 2100 mm. Le raccordement se fait par emboîtement avec joint d’étanchéité. Conduites en CAO Les Conduites en Béton Comprimé Centrifugé non armé disponibles dans des diamètres variant de 300 mm à 1200 mm. Les joints de ces canalisations sont avec ou sans emboîtement. L’étanchéité est assurée par un collet de mortier préparé in situ lors de la mise en place du réseau.
163
7.2. Choix des conduites a. Conduites préfabriquées Les conduites en Amiante Ciment disponibles dans des diamètres allant de 200 mm à 1000 mm. Les joints de ces canalisations sont faits à l’aide d’un manchon de raccordement équipé d’anneaux d’étanchéité en caoutchouc à chaque extrémité. Les conduites en chlorure de polyvinyle (PVC) disponibles dans des petits diamètres de 200 mm à 315 mm, voir récemment 400 mm, avec joints à emboîtement munis d’anneaux d’étanchéité en caoutchouc.
164
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7.2. Choix des conduites a. Conduites préfabriquées Le choix entre ces différents types de canalisations est tributaire des éléments suivants :
• • • • •
Importance du réseau ; Caractéristiques des rejets liquides ; Nature du sous sol ; Type de charge (statique ou dynamique) ; Disponibilités budgétaires.
En assainissement au Maroc, il est recommandé d’utiliser:
• • •
le PVC pour des Φ < 400 mm, le Béton Comprimé Centrifugé pour 400 mm < Φ 1000 mm.
165
7.2. Choix des conduites b. Conduites coulées sur places Le coulage d'ouvrages sur place peut être appliqué pour les raisons suivantes :
• • • •
Inexistence de gabarit équivalent en préfabriqué (Sauf sur commande). Nécessité de passer par une section autre que circulaire. Nécessité de travailler en souterrain (Quand la technique de fonçage n'est pas préconisée). Economie du coût de transport et de pose par rapport à un ouvrage préfabriqué
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7.2. Choix des conduites c. Paramètre du choix Paramètres du choix des matériaux :
• • • • • •
pente du terrain (vitesse et érosion) nature des sous-sol (instabilité, corrosion, entrée d ’eaux) nature des effluents (corrosion, encrassement) volume des effluents charge mécanique respect de l ’environnement
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7.2. Choix des conduites c. Paramètre du choix Tableau 1 : Résultats d’une étude comparative des différentes conduites (Source ONEP) Tableau 2. Avantages et inconvénients des différentes conduites utilisées en assainissement : (source ONEP) Tableau 3.- Choix entre différentes conduites par gamme de diamètres (ONEP)
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation Voir les vidéos de poses
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 1. Lits de pose Les canalisations sont posées sur un lit bien préparé selon les prescriptions ci-après :
• •
Pour un sol pulvérulent (sable ou gravier fin), la pose directe peut être envisageable à condition que la surface de contact avec la conduite soit uniforme sur toute la longueur. Pour un sol cohérent (argile) ou un sol rocheux, la pose directe est préjudiciable; l’étalement d’une couche de sable fin sur une épaisseur de 10 à 15 cm est fortement recommandé. Elle permet de protéger la conduite contre les déplacements différentiels et les écrasements.
20 cm
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 1.1 Paramètres de Lit de pose C'est la couche au dessus de laquelle se pose une canalisation lors du calage du réseau. Il est généralement fait en gravier si le terrain est rocheux ou en sable si le terrain est en meuble ou ordinaire. Donc le volume du lit de pose est :
V l.p (m3) = ep l.p . l . L
• • • • •
L : longueur (m), de la canalisation suivant le profil en long ; l : largeur (m) de la tranchée.) 20 cm
ep l.p L’épaisseur du lit de pose (m): ep l.p = 0,10 + Ф/10 (Ф: diamètre de la conduite en m)
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 1.2 Paramètres de Terrassement: VTerr (m3) = H x L x l
Le volume du terrassement est:
L : longueur (m), de la canalisation suivant le profil en long l : largeur (m) de la tranchée. Ф < 600 mm l (m) = 0,6 + Фext (Фext exprimé en mètre) Ф > 600 mm l (m) = 0,8 + Фext H : profondeur (m) de la tranchée ; H (m) = h + ep l.p + ep Ф
• • •
h : profondeur moyenne (m) eplp : épaisseur du lit de pose (m) ep Ф : épaisseur de la conduite. 20 cm
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 2. Pose des conduites La pose des conduites d’assainissement s’opère de l’aval vers l’amont afin de respecter l’alignement dicté par le calage du réseau. C’est une opération cruciale et délicate et il nécessaire de prendre les précautions suivantes :
• • • • • •
nettoiement de l’intérieur des canalisations ; bon alignement des conduites ; emboîtement de la conduite dirigé vers l’amont ; respect stricte de la pente ; pose faite avec soin et sans brutalité ; obstruction provisoire des extrémités des tuyaux à chaque arrêt de travaux. 173
7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 2.1 Construction des ouvrages en place Ces constructions concernent essentiellement les regards de visite, les bouches d’égout et les ovoïdes. Les regards de visite doivent être implantés:
• • •
tous les 30 à 35 m sur les conduites dont le diamètre est inférieur à 1000 mm, tous les 50 à 80 m sur les conduites ayant des diamètres de 1000 à 1500 mm, et tous les 100 à 120 m pour les collecteurs et émissaires de diamètre supérieur à 1500 mm.
Regards de visite 174
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 2.2 Remblaiement des tranchées
Quelque soit les soins apportés à l’exécution du remblaiement, il existe toujours des affaissements plus ou moins importants. Il est donc du devoir du maître d’ouvrage de se montrer très exigent quant à la qualité du compactage notamment pour les tranchées sous les chaussées ou sous les trottoirs.
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 3- Remblais Les remblais sont constitués généralement de matériaux d’apport ou extraits des tranchées, ils seront purgés de toute terre arable. Les remblais sont réalisés de manière à empêcher tout dommage ou abrasion extérieure de la conduite ; Il existe deux types de remblais :
• •
a. Remblai primaire : b. Remblai secondaire : 20 cm
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20 cm
7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation a. Remblai primaire : Placé à une hauteur de 0,2 m au dessus de la conduite. Sa nature diffère selon celle du terrain. Il peut être en sable de concassage 0/5, en matériaux extraits des déblais ou en gravillons 5/30. Le volume des remblais est calculé par la formule suivante :
VR.Primaire(m3 ) = (HxLxl) − Vcond Avec : H : profondeur moyenne de la tranchée Vcond : volume de la conduite (m3)
π VConduite(m3 ) = xD2 xL 4 177
7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation b. Remblai secondaire : Il est placé au dessus du remblai primaire jusqu’au niveau du terrain naturel. Son volume est calculé par la formule suivante
VR.Secondaire (m 3 ) = VTerr − (VGeo.R.Primaire + Vlp ) Avec : VR.Secondaire : Volume de remblai secondaire ; VGeo.R.Primaire : Volume géométrique de remblai primaire ; Vlp : Volume du lit de pose.
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7.2. Choix des conduites d. Mise en œuvre de canalisation 4. Réfection des chaussées et des trottoirs : C’est la couche ajoutée sur le cours de chaussée Cette réfection diffère selon la nature du terrain avant les travaux, elle est donnée par la formule suivante :
V Ref (m
2
) = (0,30 + l) x L
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Bibliographie
Guide technique de l’assainissement: Marc Satin, 3ème ed. Le Moniteur Instruction technique relative aux réseau d’assainissement des agglomérations, 1977 (France) Des rapports internes (ONEP, Amendis,) Rapports de fin d’études de la Licence Professionnelle Gestion de l’Assainissement en Milieu Urbain Autres
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