Chapitre II
Estimation des besoins en eau
II.1 INTRODUCTION En Algérie, la conjugaison de la croissance démographique, le développement des secteurs industriels et agricoles, a entraîné un accroissement spectaculaire des besoins en eau, accroissement nettement plus important par rapport aux quantités mobilisées, au point où le déficit entre l’offre et la demande en eau risque de constituer, à long terme, un handicap insurmontable au développement et un impact négatif sur le plan socio économique. Compte tenu de ce déficit en eau, l’estimation des besoins en eau domestique, devient de plus en plus problématique particulièrement dans les études de projets d’alimentation en eau potable. En effet, pour les agglomérations urbaines, une valeur moyenne de la dotation unitaire de 200 litres par habitant par jour est souvent adoptée, une valeur qui répond bien aux normes étrangères, mais qui s’avère inadaptée au niveau national, en vu de l’insuffisance de nos ressources hydrique.
II.2 EVOLUTION DE POPULATION ET PERSPECTIVE DE DEVELOPPEMENT Selon nos informations recueillies au niveau de l’APC (Assemblé populaire communal) de GHRISS et les données du DPAT (Direction de planification et aménagement territoire), la population de la commune en2013 est estimée à20 000 habitants. L'objectif de notre étude est de satisfaire les besoins en eau potable à l’horizon 2043 ; pour l’estimation de la population future, nous adopterons un taux d’accroissement de1,8% En Algérie il a été constaté que l’évolution démographique suit la loi des accroissements géométriques qui donnée par la formule suivante : Avec : Pn P0 1 n
(II.1)
Avec : P n : Population future prise à l’horizon quelconque (hab.) ; P0 : Population de l’année de référence (hab.) ; τ : Taux d ‘accroissement annuel de la population. D’après les informations recueillies au niveau d’APC de GHRISS [τ =1.8%] ; n : Nombres d’années séparant l’année de référence a l’horizon considéré. Le nombre d’habitants de la ville de GHRISS pour différents horizons est donné dans le tableau ci-dessous : Tableau II.1: Estimation de l’évolution de la population. Horizons
2013
2020
2030
2043
Taux d'accroissement %
1,8
1,8
1,8
1,8
Population
20000
22660
27086
34156
(Source : A.P.C de GHRISS).
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
La figure suivante nous montre l’estimation de la population pour défirent horizons :
Figure II.1 : Estimation de la population pour différents horizons
II.3 EVALUATION DES BESOINS EN EAU POTABLE A L’ETAT ACTUEL (2013) L’évaluation de la quantité d’eau ne peut se faire avec grande certitude, chaque catégorie de besoins dépend de nombreux paramètres, dont l’évolution dans le temps est variable et change d’une agglomération à l’autre. Les besoins en eau nécessaire dépendent aussi du climat, des habitudes de la population, du type de l’agglomération, du degré d’équipement et de la catégorie du consommateur. II.3.1 Consommation moyenne journalière [1] La consommation moyenne journalière est exprimée en mètre cube par jour et donnée par la relation suivante :
Qmoyj
(II .2)
Qi Ni 1000
en
[m3/j]
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Avec : Qmoy, j : Consommation moyenne journalière en m3/j ; Qi : Dotation moyenne journalière en l/j/hab; Ni : Nombre de consommateurs.
Vu l'urbanisation, le niveau de vie et le confort de la ville de GHRISS, il est préférable de se baser sur les différentes catégories des besoins tels que :
- Besoins domestiques : En se basant sur les tendances et les recommandations internationales, la dotation moyenne par habitant et par jour se situe comme suit : Ville de moins de 20000 hab. : 150 à 200 l/j/hab. Ville de 20000 à 100000 hab. : 200à300 l/j/hab. Ville de plus de 100000 hab. : 300 à 350 l/j/hab. Pour le cas de notre projet, le calcul des besoins domestiques à l’état actuel se fera à la base d’une dotation de 200 l/j/h. -
Besoins des équipements publics : Ils englobent les différents services suivants (Scolaires, Administratifs, Sanitaires, Culturels, et Services publics……) et le choix de la dotation est varié selon la catégorie.
-
Besoins d’arrosages : La dotation pour l’arrosage des jardins publics et des rues est fixée de 05 l/m2 sur une durée de 04 heures.
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Tableau II.2: Estimation des besoins en eau potables à l’horizon (2043) pour les différentes catégories. Catégories de Consommateur Domestique
Type de Besoins
Unité de Equipements
Dotation
Qmoy, j
base
Nombre
(l/j/unité)
(m3/j)
Domestique 07 écoles primaires
Hab.
34156
200
6831.2
élève
1680
30
50.4
04 C.E.M
élève
2160
30
64.8
02 LYCEE
élève
960
30
28.8
01 C.F.P.A
stagiaire
240
30
7.2
Enfant
70
15
1.4
Daïra
employé
50
15
0.75
01 POSTE
employé
35
15
0,53
Sonalgaz
employé
13
15
0,2
sub.hydraulique
employé
14
15
0.21
APC
employé
50
15
0.75
Pompier
unité
1
25000
25
Scolaire Equipements Publics Administratif
01CRECHE
Police
Agent
60
40
2.4
Palais de justice
employé
20
15
0,3
Gendarmerie
personnes
60
150
9.00
Hôpital
lit
240
300
72
02 Centre de santé
patient
90
25
2.25
01 Polyclinique
patient
50
350
17.5
Socioculturels
04 Mosquée.
fideles
4000
5
20.00
Socioculturels
02stade communal
vestiaire
20000
2
40.00
7000
6
42
Sanitaires
Commerciaux
Commerciaux
2
Jardins publics
m
02Station de lavage
voiture
36
150
5.4
Abattoir
tête
150
200
30.00
auberge
lit
40
40
1.6
03Douche publique
unité
90
25
2.25
02 Marché
unité
2000
5
10.00
(Source : A.P.C de GHRISS) Après une étude détaillée des différents besoins en eau, nous dressons un tableau récapitulatif des différentes catégories de consommations afin qu'on puisse calculer la consommation moyenne journalière.
Tableau II.3: Besoins en eau potables de la ville de GHRISS à l’horizon actuel (2043)
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Catégorie Socio Socio_ des Domestique Administratif Scolaires Sanitaires Commerciaux -culturel commerciaux besoins s Qmoy, j (m3/j)
6831.2
39,14
152,6
91.,75
49,25
20.00
82.00
II.3.2 Consommation maximale journalière [1] II.3. 2.1 Coefficient d’irrégularité maximum journalier (Kmax, j) Du fait de l’existence d’une irrégularité de la consommation horaire au cours de la journée, on doit tenir compte de cette variation en déterminant le rapport suivant : K max j
Qmax j Qmoyj
(II.3) Ce coefficient nous permet de savoir combien de fois le débit maximum journalier dépasse le débit moyen journalier. Il varie entre 1,1 et 1,3.et consiste à prévenir les fuites et les gaspillages au niveau du réseau en majorant la consommation moyenne de 10% à 30%. Dans notre projet on prend : Kmax, j=1,3 pour l’agglomération et Kmax, j=1,0 pour l’arrosage. II.3. 2.2 Coefficient d’irrégularité minimum journalier (Kmin, j) Il est défini comme étant le rapport de la consommation moyenne journalière, donné par la relation suivante : K min
Qmin j Qmoyj
(II.4)
Ce coefficient permet de déterminer le débit minimum journalier envisageant une sous consommation avec Kmin, j varie entre 0,7 et 0,9.
II.3.2 .3 Débit maximum journalier
Total 7265.9 4
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Ce débit relatif au jour de la plus grande consommation pendant l’année et il est utilisé comme élément de base dans les calculs de dimensionnement du réseau de distribution et d’adduction, il nous permet de dimensionner toute la chaine de distribution. Il est donné par :
Q max, j = K max, j × Qmoy, j (m3/j)
(II.5)
Q max, j : Débit maximum journalier en m3/j ; Q moy, j : Débit moyen journalier en m3/j ; K max, j : Coefficient d’irrégularité maximale journalière.
Le calcul de débit maximum journalier est représenté dans le tableau (II.5). II.3.2.4 Consommation minimale journalière C’est le débit de jour de faible consommation pendant l’année :
Q min, j = K min, j × Qmoy, j (m3/j)
(II-6)
Avec :
Q min, j : Débit minimum journalier en m3/j ; Q moy, j : Débit moyen journalier en m3/j ; K min, j : Coefficient d’irrégularité minimale journalière,
Le calcul de débit minimum journalier est représenté dans le tableau (II.5).
II.3.3 Détermination des consommations horaires [1] Généralement on détermine les débits horaires en fonction du développement, des habitudes de la population et du régime de consommation probable. II.3. 3.1 Débit moyen horaire Le débit moyen horaire est donné par la relation suivante : Qmoy , h
Q max j 24
(m3/h)
Qmoy, h : débit moyen horaire en m3/h ; Qmax, j : débit maximum journalier en m3/j.
II.3. 3.2 Détermination du débit maximum horaire
(II.7)
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Ce débit joue un rôle très important dans les différents calculs du réseau de distribution, il est déterminé par la relation suivante : Qmax, h= Kmax, h×Qmoy, h (m3/h)
(II.8)
Qmoy, h : Débit moyen horaire en m3/h ; Kmax, h : Coefficient d’irrégularité maximale horaire. Ce coefficient représente l’augmentation de la consommation horaire pour la journée, il est déterminé par la formule suivante : (II.9)
K max,h max max
max : Coefficient qui tient compte du confort des équipements de l’agglomération
et du régime du travail, varie de 1,2 à 1,5 et dépend du niveau de développement local. Pour notre cas on prend : max = 1,20 max : Coefficient étroitement lié à l’accroissement de la population. Le tableau (II-4) donne sa variation en fonction du nombre d’habitants. Tableau II.4: β max en fonction du nombre d’habitants. Habitant
<1000
1500
2500
4000
6000
10000
20000
30000
50000
100000
max
2
1,8
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,15
1,13
1,10
Puisque on a un nombre d’habitants égale 34156 habitants alors : β max = 1, 15 D’où la valeur de K max, h sera : K max, h = 1,3×1, 15 K max, h =1, 38 II.3. 3.3 Détermination du débit minimum horaire Le débit minimum horaire nous permet d’évaluer le fonctionnement de notre réseau du point de vue pression dans le réseau: Qmin, h= Kmin, h×Qmoy, h (m3/h) (II-10)
Qmoy, h : Débit moyen horaire en m3/h ; Kmin, h : Coefficient d’irrégularité minimale horaire. Ce coefficient représente l’augmentation de la consommation horaire pour la journée, il est déterminé par la formule suivante : K min,h min min
(II.11)
min : Coefficient qui tient compte du confort des équipements de l’agglomération
et du régime de travail. Il varie de . Pour notre cas on prend : =0,5 min : Coefficient étroitement lié à l’accroissement de la population. Le tableau Coefficient étroitement lié à l’accroissement de la population.
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Tableau II.5 : variation du coefficient min .
Habitant <1000 0,1
1500
2500
4000
6000
10000
20000
50000
0,1
0,1
0,2
0,25
0,4
0,5
0,6
Puisque on a un nombre d’habitants égale 34156 habitants alors : β min = 0,6 D’où la valeur de K max, h sera : K min, h = 0,5×0,6 K min, h =0,3 Le tableau présenté ci après nous donne la récapitulation de calcul des différents débits. Tableau II.6: Résultats de calculs des différents débits. Paramètres
Qmoy, j (m3/j)
Agglomération 7183,94 Arrosage 82
Kmax, j
1,3 1
Qmax j (m3/j)
Qmax j T (m3/j)
9339,122 9421,122 82
Qmoy, h (m3/h)
Kmax, h
Qmax, h (m3/h)
392,55
1,38
541.7
Kmin, h
0,3
Qmin, h (m3/h)
117,77
II.3.4 Evaluation de la consommation horaire en fonction du nombre d’habitant La consommation en eau potable d’une agglomération subit de grande variation, elle dépend tout d’abord de la vocation et de l’étendue de l’agglomération et dans une même agglomération la consommation d’eau varie durant la journée, elle est faible à certaines heures et très importante à d’autres. Dans la présente étude, pour la détermination du débit de pointe, on a opté pour la méthode donnant la variation horaire de la consommation totale dans divers centre d’agglomération en se basant sur le tableau (II.6) qui donne les variations horaires de la consommation totale dans divers centres d’agglomération.
Tableau II.6 : Répartition des débits horaires en fonction du nombre d’habitants
Chapitre II
Heures (h)
Estimation des besoins en eau Nombre d’habitants Moins de 10000
10001à 50000
50001 à 100000
Plus de 100000
Agglomération de type rurale
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
01 01 01 01 02 03 05 6.5 6.5 5.5 4.5 5.5 07 07 5.5 4.5 05 6.5 6.5 5.0 4.5 03 02 01
1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.25 6.25 6.25 6.25 05 05 5.5 06 06 5.5 05 4.5 04 03 02 1.5
3.0 3.2 2.5 2.6 3.5 4.1 4.5 4.9 4.9 5.6 4.8 4.7 4.4 4.1 4.2 4.4 4.3 4.1 4.5 4.5 4.5 4.8 4.6 3.3
3.35 3.25 3.3 3.2 3.25 3.4 3.85 4.45 5.2 5.05 4.85 4.6 4.6 4.55 4.75 4.7 4.65 4.35 4.4 4.3 4.3 4.2 3.75 3.7
0.75 0.75 01 01 03 5.5 5.5 5.5 3.5 3.5 06 8.5 8.5 06 05 05 3.5 3.5 06 06 06 03 02 01
(Source : polycop d’A.E.P de Mr. Salah Boualem). Pour notre cas on a choisi la répartition variant entre 10001 à 50000 hab. (puisque le nombre d’habitants à l’année 2043 est de 34156 hab.), la durée d’arrosage pendant la journée est prévue pour quatre (04) heures.
Tableau II.7 : Détermination du débit maximum horaire
Agglomérations Heures 0-1
% 1,5
Q (m3/h) 140,09
Arrosage %
Q (m3/h)
Qmax journalier % 1,49
Qt (m3/h) 140,09
courbe intégrale 1,49
Chapitre II
01_02 02_03 03_04 04_05 05_06 06_07 07_08 08_09 09_10 10_11 11_12 12_13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Total
Estimation des besoins en eau
1,5 1,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,25 6,25 6,25 6,25 5 5 5,5 6 6 5,5 5 4,5 4 3 2 1,5 100
140,09 140,09 140,09 233,48 326,87 420,26 513,65 583,70 583,70 583,70 583,70 466,96 466,96 513,65 560,35 560,35 513,65 466,96 420,26 373,56 280,17 186,78 140,09 9339,12
25 25
20,5 20,5
25 25
20,5 20,5
100
65
1,49 1,49 1,49 2,48 3,47 4,46 5,45 6,41 6,41 6,20 6,20 4,96 4,96 5,45 5,95 6,17 5,67 4,96 4,46 3,97 2,97 1,98 1,49 100,00
140,09 140,09 140,09 233,48 326,87 420,26 513,65 604,20 604,20 583,70 583,70 466,96 466,96 513,65 560,35 580,85 534,15 466,96 420,26 373,56 280,17 186,78 140,09 9421,12
2,97 4,46 5,95 8,43 11,90 16,36 21,81 28,22 34,63 40,83 47,03 51,98 56,94 62,39 68,34 74,50 80,17 85,13 89,59 93,56 96,53 98,51 100
Chapitre II
Estimation des besoins en eau
Figure II.2 : Histogramme de consommation journalière
Figure II.3 : Graphique de consommation actuel (2043)
A partir du tableau et de graphique de consommation on a trouvé que la période de pointe est entre 08h et 10h avec un débit horaire de pointe égale à : Qmax, h = 604.20 m3/h = 167.83 l/s II.5 CONCLUSION Nous avons remarqué que la population de GHRISS a pratiquement doublé à l’horizon d’étude ainsi que la consommation maximale journalière. Il est donc nécessaire de vérifier à ce que nos sources vont satisfaire la demande de notre agglomération dans le temps. Nous allons déterminer dans le chapitre qui suit la capacité de stockage de la commune et diagnostiquer les réservoirs existants.
Chapitre II
Estimation des besoins en eau