Sujets AEP1

ETSHER / EA

ALIMENTATION EN EAU DE CONSOMMATION TRAITEMENT & RESEAUX RECUEIL DE SUJETS D’EXAMENS ET DE TRAVAUX DIRIGES

ETSHER 96-97 21ème Promotion

EXAMEN H.U (14pts) Durée 2h 30

2ème Partie date 14/12/96 Prof Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISES EXERCICE Le réseau de distribution d’une ville est alimenté par une conduite de transport en fonte ductile ductile DN 250 mm, d’une longueur de 2500 m. Suite à un accroissement de la consommation, il est constaté une baisse de pression en divers  points. L’analyse technique technique a montré qu’il fallait relever de de 5 m la pression au point point A en tête de réseau. Réservoir

360 m = Zmin.du plan d’eau

FD DN 250 mm FD DN 150 mm A( Z TN = 315m)

Les relevés du compteur placé à la sortie du réservoir ont donné (jour de pointe) la répartition ci-après de la consommation Heures Index du Heures Index du Heures Index du 3 3 compteur(m ) compteur(m ) compteur(m3) 0 570 12 1625 6 615 13 1735 19 2205 7 728 14 1853 20 2242 8 840 15 1931 21 2280 9 1065 16 2010 22 2318 10 1290 17 2089 23 2344 11 1515 18 2168 24 2370 1- Le réservoir est alimenté par refoulement: temps de pompage pompage =20 heures/jour. Déterminez pour pour le refoulement les diamètres commerciaux que donnent les différentes formules. Vous bénéficiez d’un concours financier pour les investissements; quel diamètre retiendrez vous? Justifiez votre choix. 2- Déterminer le coefficient de pointe horaire. 3- Quelle est la valeur valeur de la pression en A à l’heure de pointe? Pour relever cette pression, on pose une deuxième deuxième conduite (en parallèle) en fonte DN 150 mm sur 2500 m. 4- Quels sont les débits débits dans les différentes conduites, si l’on veut veut une pression de 31 m en A ?  N.B: Les conduites sont revêtues revêtues intérieurement de ciment centrifugé: 2

 Ks de Manning Strickler = 100. EXERCICE 1- Dimensionnez le réseau en aval aval du point A. Le réseau est constitué de canalisation canalisation PVC PN 6: Ks=120; (les débits représentés sont ceux de l’heure de pointe) 2- Donnez les pressions aux différents diff érents noeuds. 0.60 m / s ≤ V ≤ 1.20 m / s 20 m ≤ Pression ≤ 60 m Pression en A = 31 m 3- Donnez les vitesses dans les différents tronçons sachant que: Tronçon

R-A

A-B

B-C

B-F

C-D

C-E

Cote TN point aval(m) 315

314

313

311

315

312

Longueur tronçon(m)

500

450

475

400

425

2500

70.00l / s A 10 l / s

D

3l/s 2l/s

3l/s B

C

4l/s 3l/s

3l/s

F E

5l/s

Vers une cité

3

EXERCICE III Un réservoir est alimenté par deux systèmes d’adduction. Le volume journalier pompé est de 1800m3 (somme des deux adductions). Les deux adductions sont: . Pompage par énergie solaire de 9h à 16h avec un débit constant de 75m3/h; . Pompage par énergie thermique de 6h à 10h puis de 16h à 22h à débit constant. La répartition journalière de la distribution est la suivante: Période 0h à 6h 6h à 7h 7h à 11h 11h à 16h 16h à 18h 18h à 22h 22h à 24h

Débit instantané ( q/h ) 0.125 1.060 3.000 0.660 2.000 0.660 0.125

 NB - q est le débit moyen distribué par heure; - volume pompé par jour = volume distribué par jour. 1- Déterminez par la méthode qui vous convient la capacité utile ( Cu) du réservoir 2- Déterminez la capacité totale ( Ct) du réservoir: vous prendrez Vinc =120m3 - Qadd x Δt. 3- Vérifiez les contraintes de temps de séjour minimum et de temps de séjour Maximum.  N.B: Pour les questions 2 et 3 , justifiez le choix de Qadd.  REMARQUES  POUR L’EXERCICE I LA CONDUITE DE REFOULEMENT EST EN FONTE DUCTILE.  LES DIAMÈTRES NOMINAUX DE LA FONTE DUCTILE SONT ENTRE AUTRES (en mm ): ----------------------------100 . 125 . 150 .200 . 250 . 300 . 350 .---------------------

4

CORRIGE DE L’EXAMEN du 14/12/96

 EXERCICE I 1-Détermination du diamètre de refoulement par differentes formules: Volume refoulé par jour: 2370 - 570 = 1800m3  Débit horaire de pompage pour un temps de pompage de 20h/j: 1800m3 / 20h =90m3/h

 a- D par la condition de Flamant:  D doit être tel que pour 90m3/h V < 0.60 + D 2 Pour V=1m/s, sachant que l’équation de continuité donne Q= VxS = (Vx π   xD  ) / 4 on tire D =0,178m. Il sera retenu Dn= 200mm :alors V=0,796m/s < 0,60+0,2 :la condition de Flamant est vérifiée.  D=0,200m est le plus petit diamètre qui vérifie la condition de Flamant ;tous les diamètres audessus vérifient cette condition. Il est toujours recommandé de retenir le plus petit D qui vérifie Flamant

 b-D par la formule de Bresse : 0,5

 D = 1,5xQ

0,5

=1,5x(90m3/3600s)  = 237mm soit Dn = 250mm

 c- D par la formule de Bresse modifiée: (1/3)

(1/3)

 D =0,8xQ   =0,8x(90m3/3600s) = 234mm soit Dn =250mm  La condition de Flamant qui donne un D plus petit présente l’avantage d’un investissement moindre par contre il engendrera des pdc plus élevées donc une HMT plus importante d’où des dépenses énergétiques élevées à l’exploitation. Le D de 250mm donné par les autres formules  présente une situation inverse mais comme il y a un concours financier pour les investissements, il  faut saisir l’occasion pour réduire les charges d’exploitation.

 2- Calcul du coefficient de pointe horaire Cph:  Le relevé du compteur donne un débit horaire de pointe de 225m3/h entre8h et 11h le débit moyen horaire est 1800m3/24H =75m3/h Cph= débit horaire Max/ débit moyen horaire= 225/75 = 3

 3-Pression en A à l’heure de pointe:  Le débit à l’heure de pointe est 225m3/h; l’écoulement de ce débit engendre une perte de charge J.  J= (10,29xQ2 x L ) /(Ks2 x D(16/3) ) = ( 10,29x(225/3600)2 x 2500) /(1002 x 0,25(16/3) ) = 16,26m  La côte piézométrique en A=Zmin du plan d’eau au réservoir diminuée de J soit 360m-16,26=343,74m  La pression en A est égale à la cote piézométrique en A diminuée de la cote du terrain naturel en A soit 343,74 - 315=28,74m 4-Débits dans les différentes canalisations:  Les deux conduites sont en parallèles : les pertes de charges entre le réservoir et A sont égales soit  Zmin au réservoir -Cote piézomètrique en A ; la cote piézomètrique en A est (ZTN de A + pression en A)  J(totale)=360m-(315+31)m= 14m soit j(m/m)=14m/2500m Selon Manning J= (10,29xQ  xL ) /(Ks x D  ) ⇒  Q= ((JxKs  x.D ) /10,29 xL )  L’application numérique donne Q (250) = 0,0578m3/s et Q(150)=0,0149m3/s  EXERCICE II 2

2

(16/3)

2

(16/3)

0,5

5

 Remarques: - Le débit entrant en aval de A est 70l/s-10l/s=60l/s; -  L’ensemble des consommations sur le réseau constitué des canalisations  B-C; C-E; C-D; B-F est de 23l/s - Le débit donc en aval de F est 60l - 23l =37l/s. Calcul des débits fictifs de dimensionnement des tronçons: TRONCONS Q en route (Qr)l/s Q aval (Qav)l/s  A-B 0,00 60,00  B-C 3,00 13,00 C-D 2,00 3,00

Q fictif(0,55.Qr+Qav) 60,00 14,65 4,10

C-E  B-F

6,65 38,65

3,00 3,00

5,00 37,00

Calcul des Dn, des Pressions aux nœuds et des vitesses : -Dn: ils sont choisis dans la classe PN 6 des tuyaux PVC après calcul des diamètres théoriques par 0,5

la formule D= ( (4xQ)/(Vxπ  ) ) ; avec V= 1m/s; -Pressions aux nœuds: C’est la cote piézomètrique au point A qui impose les pressions aux nœuds en aval . La cote piézomètrique en A est égale à la cote du terrain (en A) + la pression (en A) =315m+31m= 346m.  La pression en un point X (en aval de A) est alors = Cote piézomètrique en A - pdc - Vitesses dans les tronçons: elles sont obtenues à partir de la formule V= 4xQ/( π   x D  ) 2

Tableau récapitulatif  des Dn, Pressions au sol et des vitesses:  A-B  B-C C-D C-E  B-F

 L(m)

Qf(l/s)

500 450 400 425 475

60,00 14,65 4,10 6,65 38,65

Dth (mm) 276 136,5 72,2 92 222

 Dn(mm) J(m) 294,0 130 81,0 101,0 233,2

0,88 3,64 3,16 2,72 1,20

0,88 4,52 7,68 7,24 2,08

ZTNav (m) 314,00 313,00 315,00 312,00 311,00

 Zmine (m) 346,00 346,00 346,00 346,00 346,00

Pav (m) 31,12 28,48 23,32 26,76 32,92

V(m/s) 0,83 1,10 0,80 0,83 0,90

6

 EXERCICE III  Remarques: - Le système solaire refoule 75m3/h de 9h à 16h soit pendant 7h donc un pompage journalier de 75m3x7=525m3 - Le besoin journalier étant de 1800m3, le système thermique doit apporter par jour et en 10h de  pompage (1800-525)m3= 1275m3 soit 127,5m3/h. 127,5m3/h. - Tableau de calcul de la capacité utile du réservoir 0 6 7 9 10 11 Qsolaire + Qther =Qp Vp par période QpxTp

16

18

22

24

0,00 0,00

0,00 127,50

0,00 127,50

75,00 127,50

75,00 0,00

75,00 0,00

  0,00 127,50

0,00 127,50

0,00 0,00

0,00

127,50

127,50

202,50

75,00

75,00

127,50

127,50

0,00

0,00

127,5

255,0

202,50

75,00

225,00

255,00

510,00

0,00

Vp cumulé

0,00

127,50

382,5

585

660

1035

1290

1800

1800

Qd

9,375

79,50

225,0

225,00

225,00

49,50

150,00

49,50

9,375

Vd= QdxTd

56,25

79,50

450,0

225,00

450,00

247,50

300,00

198,00

18,75

Vd cumulé

56,25

135,75

585,75

810,75

1035,75

1283,25

1583,25

1781,25

1800

Vpcum -Vdcum

-56,25

-293,25

18,75

-8,25

-203,25

-225,75

-375,75

-248,25

0,00

1- Capacité utile Cu du réservoir: C u= u= ⎪ -375,75m3 -375,75m3 ⎪   + 18,75m3 = 394,5m3

 2- Capacité totale Ct du réservoir: Pour la capacité capacité totale il faudrait faudrait tenir compte d’une réserve réserve incendie Vin =120m3 -Qpx 1h: 3 3  Avec Qpx 1h ≤  60m  60m ⇒  ici  ici il sera retenu Qpx 1h =60 m  . On travaillera avec le Qp thermique t hermique car c’est le seul pompage qui peut être déclenché à tout moment. Ct= Cu +Vin =Ct +(120+(120- 60) : Vin = 60,00m3; 60,00m3; donc donc 3 Ct ≥  394,50m3 + 60 =454,50m

 3- Contrainte de temps de séjour séjour -Temps minimum de séjour : L’eau doit au moins restée restée dans le réservoir pendant pendant 2heures,(temps nécessaire de contact efficace avec le chlore: cette contrainte contrainte impose Ct/Qd > 2 ⇒  Ct  Ct ≥  Qd x2 soit 400/225=1,78h < 2h (Qd est pris égal au débit distribué pendant l’heure de pointe; cas défavorable pour le temps de séjour dans le réservoir).  Il sera alors retenu retenu la capacité minimale qui qui satisfasse la contrainte de temps de séjour séjour minimal de 225x2 = 450m3 2 heures soit Ct -Temps maximum de séjour : L’eau ne doit pas rester dans le réservoir pendant plus de 2 jours au risque de voir le chlore perdre perdre son efficacité: Soit Ct/Vj (consommation /J) < 2 : dans le cas  présent on a 450/1800 < 2

La prise en compte de la réserve incendie amène à retenir une Ct de 460,00m 3

7

E.TS.H.E.R. 22 ème Promo. 2ème Année 97/98 Examen n°1 A.E.P.(1&2) 2 ème Partie avec documents 1 h 00

Date 11.11.97 .... 10points

EXERCICE Le système d’alimentation en eau potable d’une ville est composé des ouvrages ci-après : • une batterie de forages débitant ensemble 360 m 3 / h • une bâche de stockage à l’entrée et à la sortie de laquelle s’effectuent les injections des solutions des différents réactifs. • Un pompage de l’eau traitée vers un réservoir de stockage. On dispose d’une solution d’hypochlorite de sodium (eau de Javel) titrée à 25° chlorométriques et d’un réactif de chaux pure à 80%. Pour couvrir les besoins de la ville qui s’élèvent à 7.200 m 3 / jour les l es pompages ont lieu en débit continu : •  pour les forages de 0 h à 20 h ; pour les pompes pompes d’eau traitée de 4h à 20 h Les essais en laboratoire ont donné : • Pour 0,4 mg/l de chlore ajouté on a au bout de une heure 0,3 mg de chlore libre résiduel /l :  pour la désinfection on souhaite avoir 0,3 mg/l mg/l de chlore résiduel libre dans dans l’eau pompée vers le réservoir. • Une dose de 10 mg de chaux pure /l permet la mise à l’équilibre calco-carbonique. Qualités de l’eau brute : Eléments Concentration Eléments CO2 libre 12 mg / l CO — 3 PH 6,2 CF : ++ Mg 0,2 mg/l

Concentration Eléments 0 mg/l HCO-3 0/100ml Fe+++ : Ca++ :

1. 2. 3. •

Concentration 15 mg/l 0,02mg/l 51 mg/l

Proposer une solution simple pour diminuer la teneur en CO 2 agressif ; A quoi sert essentiellement la chloration dans cette chaîne de traitement ? Pour une concentration de la solution mère de chaux que vous vous serez fixée, déterminez : le volume du bac pour sa préparation journalière et précisez les proportions de produit commercial de chaux et d’eau de dilution (masse de produit commercial - volume d’eau de dilution). • le débit horaire de la pompe doseuse de chaux. 4. Pour une concentration de la solution mère mère d’eau de Javel que vous vous serez serez fixée, déterminez : • le volume du bac pour sa préparation journalière et précisez les proportions de solution commerciale de de NaClO et d’eau de dilution (volume de de solution commerciale commerciale de NaClO à 25° volume d’eau de dilution). • le débit horaire de la pompe doseuse.  NaClO Réservoir

Chaux

Bâche de stockage

CORRIGE DE L’EXERCICE DE L’EXAMEN L’EXAMEN du 11 –11- 97 97 1°/ - Teneur Teneur en CO2 libre = 12 mg / l La teneur en CO 2 peut être diminuée par par une opération d’aération par par pulvérisation ou par cascade. cascade. Ainsi l’eau dissoudra l’oxygène de l’air et libérera li bérera une partie de son CO 2 en excès. Il faut noter que cette opération d’aération favorisera la formation de précipité de fer et de manganèse. 2°/ - Au vue des résultats d’analyse , l’absence de de C.F. montre que la désinfection est une mesure mesure de sécurité de protection de l’eau contre d’éventuelles pollutions bactériologiques au cours du transport et du stockage. Naturellement le chlore oxydera le fer et le manganèse 3°/ - Mise à l’équilibre calco-carbonique Débit d’alimentation de la bâche: 7.200 m 3 / 20 h = 360 m3 / h Dose de traitement en chaux pure 10mg/l ⇒ 10/0,8 = 12,5 mg de produit commercial /l d’eau à traiter. Masse journalière de chaux pure : 7200m3 x 10g/m 3 = 72 kg Masse journalière de produit commercial : 72kg/0,8 = 90kg Choix de la concentration de la solution mère à préparer Si la concentration est trop faible cela conduirait à de grands volumes de bacs et de grosses pompes doseuses Si la concentration est trop forte cela pourrait engendrer des bouchages des conduites de faible diamètre des pompes doseuses. Il est conseillé d’avoir des concentrations comprises entre 50 et 100g/l. Nous nous fixons ici une concentration de 75g de produit commercial /l de solution mère. Volume journalier de solution mère à préparer (nécessaire à neutralisation de la production  journalière) : 90kg /0,075kg/l = 1200l Débit de la pompe doseuse : les 1200l de solution mère doivent être injectés en 20 heures, soit à un débit de 60l /h En préparation il faut dissoudre 90 kg de produit de commercial dans 1200l d’eau ( eau de forage). En pratique on dispose d’un bac de volume utile 1200l; à la l a préparation on y introduit d’abord un certain volume (800l par exemple ensuite on y ajoute toute la masse nécessaire (90kg) du produit, on fait le mélange et on complète le volume au repère 1200l. 4°/ Désinfection Débit de pompage de la bâche vers le réservoir: 7.200 m 3 / 16 h = 450 m3 / h Masse de chlore dans un litre de solution d’eau de javel : 3,17g/degré chloromètrique x 25° = 79,25g/l Dose de traitement: l’étude de la demande en chlore montre que si l’on introduit 0,4mg/l l’on retrouve 0,3mg/l de chlore résiduel après deux heures. Comme l’on souhaite avoir 0,3mg/l de chlore résiduel libre dans l’eau ⇒ l’eau sera traitée à raison de 0,4mg/l Volume journalier de chlore nécessaire:  0,4g/m3 x 7200m3 = 2880g Volume journalier d’eau de javel:  2880g/ 79,25g/l = 36,34l Choix de la concentration en chlore de la solution mère : il est conseillé d’éviter les fortes concentrations en raison des risques d’attaques des matériaux par le chlore: Il est conseillé d’avoir des concentrations comprises entre 5g et 10g /l.: nous nous fixons une concentration de 5g/l. Volume journalier de solution mère nécessaire : 2880g/5g/l = 576l Volume d’eau de dilution : eau de dilution + solution d’eau de javel = 576l ⇒ eau de dilution = 576l - 36,34l= 539,66l Débit Q de la pompe doseuse : les 576l de solution mère seront injectés en 16 heures correspondant au temps journalier de refoulement vers le réservoir ⇒ Q = 576l / 16heures = 36l /h.

ETSHER 97 - 98 22ème Promotion Professeur : B. OUEDRAOGO EXAMEN N°2 - H.U. (18-11-97) 2ème Partie (documents autorisés) Durée 2h 30 mn

14 points

EXERCICE I Le système d’AEP de l’ETSHER comporte un réservoir qui dessert essentiellement une cuisine et un dortoir à un étage (point de desserte 3 ) d’une part et un dortoir à deux étages (point de desserte 4) d’autre part. Côte minimale exploitable de plan d’eau Z mine dans le réservoir: 305.90m Côte maximale exploitable de plan d’eau Z maxe dans le réservoir: 307.60m Tronçon 1–2 2 -3 2-4 Longueur (m) 100 65 12 TN extrémité (m) 296.50 294.75 PS extrémité (m) 7 9.80 La répartition de la consommation du jour de pointe est donnée par le graphique en annexe 1°/ Calculez le coefficient de pointe horaire et dimensionnez les tronçons 1 - 2; 2 - 3;  puis 2 - 4. pour Zmine 2°/ Dans quel cas observe t-on les pressions maximales aux points 3 et 4? 3°/ En réalité la côte TN au point 4 est de 295.50. A quelle côte dans le réservoir devrait-on caler l’électrode de démarrage de la pompe alimentant le réservoir pour garantir une PS de 9.80m à l’heure de pointe (au point 4 )? 3

Q

3Q/5 2Q/5

2

4 EXERCICE II Le réseau schématisé ci-dessous alimente 4 points de desserte (4,5,6,7) à raison de 5l/s par point. Les côtes TN de chaque nœud et les pressions de service minimales sont celles indiquées dans le tableau ci-après. Les conduites sont en PVC Tronçon 1-2 2-5 2-6 2–3 3-7 3-4 Longueur 500 500 1000 500 1000 500 TN extrémité 110 105 100 105 100 102 PS extrémité 5 10 10 5 10 10 Le réservoir est à construire au point 1 où la côte TN est 137.33m 1°/ Calculez les diamètres des canalisations dans les tronçons et proposez des diamètres standard; donnez les vitesses qui en découlent. 2°/ Quelle côte retenez vous pour le plan d’eau minimal exploitable -Z mine-? Pourquoi? 3°/ Déterminez les pressions qui découlent de votre choix de Z mine 1 2 5

6 3 7

4

10

EXERCICE III Pour l’alimentation en eau d’une ville dont les besoins journaliers de pointe sont de 3456m 3, il est  prévu le captage d’une source située sur un plateau. L’aménagement de la source comporte un trop  plein permettant une côte constante de plan d’eau de 363,27m. Le débit de la source est supérieur au débit capté. Une canalisation en fonte acier revêtu relie l’ouvrage de captage de la source à une bâche L’eau de la bâche est ensuite refoulée vers un réservoir. Tronçons Côte T.N extrémité (m) Longueur(m)

S -A 346.27 500

A-B 346.27 700

B-C 346.27 300

C-D 342.27 500

1°/ Dimensionnez la conduite d’adduction et vérifiez la position de la ligne piézomètrique par rapport au sol 2°/ Pour un pompage de 20heures par jour vers le réservoir dimensionnez la bâche; le pompage se fait de 0 heure à 20 heures. 3°/ Vous disposez d’un important stock de canalisations fonte revêtu de diamètre 200 mm sachant qu’en tout point la côte piézomètrique doit être supérieure ou égale à la côte du TN, quelle est la longueur maximale de canalisation DN 200 mm qui puisse être utilisée en série avec du DN 250 mm.

11

CORRECTION DE L’EXAMEN du 18 –11- 97 EXERCICE I 1°/ La consommation totale journalière est de 68m 3; soit un débit moyen horaire de 68/24. La consommation de l’heure de pointe est de 7m 3 ⇒C ph = 7:(68/24) = 2.47=2.47 Tronçons

1-2 2-3 2-4

L(m)

100 65 12

Q (l/s)

Dth (mm)

Dst (mm)

J (m)

Tableau de calcul des pressions au sol Pmine en X J CôteTN(m) Sur tronçon (extrémité aval) (m)

Z Mine (m)

1.94 1.16 0.78

49.7 38.4 31.5

63.2 53 33.6

0.67 0.39 0.37

305.90 (fixé car le révoir existe)

0.67 1.06 1.04

296.50 294.75

7 9.80

(imposé par X)

P en X (m)

pour Max. des Zmine

8.34 10.11

7 9.80

V (m/s)

0.62 0.53 0.88

(0.42) (0.25)

2°/  Les pressions maximales sont observées quand le réservoir est plein 3°/ Si TN en 4 = 295.5 et l’on y veut au moins 9.80m de pression alors ZMine= 295.5 +(pdc 1-4)=1.04+9.80= 306.34 EXERCICE II Tronçons

1-2 2-5 2-6 2-3 3-7 3-4

L(m)

500 500 1000 500 1000 500

Q (l/s)

Dth (mm)

20 5 5 10 5 5

159 79 79 113 79 79

Tableau de calcul de la côte minimale exploitable - Calcul des pressions au sol Z Mine (m) Dst J (m) CôteTN(m) Pmine en X J Sur tronçon (extrémité aval) (m) (imposé par X) (mm)

143.2 75.8 75.8 112.4 75.8 75.8

4.51 8.36 16.72 4.10. 16.72 8.36

4.51 12.87 21.23 8.61 25.33 16.97

110 105 100 105 100 102

5 10 10 5 10 10

119.51 127.87 131.23 118.61 135.33 128.97 137.33 = côte TN en 1

P en X (m)

pour Max des Zmine

V (m/s)

22.82 19.46 16.10 23.72 12.00 18.36

1.24 1.11 1.11 1.01 1.11 1.11

12

EXERCICE III 1°/ La perte de charge disponible correspond à la dénivelée ΔH soit 363.27m - 342.27m = 21m le diamètre théorique est donné par D th =(10.29xQ2 xL/(K 2s xΔH))(3/16) L= 2000m; Q=3456/(24x3600) = 0.04m 3/s soit 40l/s. L’adduction étant gravitaire il est économique de l’assurer en 24 heures pour réduire le débit, donc le diamètre de la conduite K s est 90. L’application numérique donne D th = 201.27mm Il sera retenu un DN 250mm. La perte de charge qui en découle est de 6.58m Côte piézométrique départ (c’est une donnée) est de 363.27m Côte piézomètrique arrivée = 363.27m - 6.58m = 356.69m. Le tracé de la ligne piézomètre montre qu’avec une conduite de 250mm la ligne piézomètrique est en tout point au-dessus du TN 2°/ Dimensionnement de la bâche : voir tableau 3°/ Méthode graphique:

L’intersection des lignes piézométriques donne 80m de DN 250mm donc 1920m de DN 200mm

13

Méthode algébrique Soit l la longueur de DN 250mm et soit L la longueur de DN 200mm  Nous avons 10.29x0.042xl/(902x.255.33) + 10.29x0.042xL/(902x.205.33 )=21m on sait l+L =2000m ⇒ L=2000 - l 10.29x0.042xl/(902x.255.33) + 10.29x0.042x(2000-l)/(902x.205.33 ) 0.0032887l+0.0108034x(2000-l)=21 ⇒ 0.0032887l - 0.0108034l=21-0.0108034x2000 -0.0075147xl = - 0.6068 ⇒ l= 80.75m. Il sera posé 81m de DN 250mm donc 1919m de DN 200mm

14

0

1

2

CALCUL DE LA CAPACITÉ UTILE DE LA BACHE PAR LA MÉTHODE DU TABLEAU 6 12

3

18

24

Q entrant dans la  bâche (m3/h)

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

144

Volume entré cumulé dans la bâche

144

288

432

576

720

864

1008

1152

1296

1440

1584

1728

1872

2016

2160

2304

2448

2592

2736

2880

Q sortant de la bâche (m3/h)

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8 172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

172.8

Volume cumulé sorti de la bâche ( m3 )

172.8

345.6

518.4

691.2

864

1036. 8

1209. 6

1382. 1555. 4 2

1728

1900. 8

2073. 6

2246. 4

2419. 2

2592

2764. 8

2937. 6

3110. 3283.2 4

V cumulé entré V cumulé sorti (m3 )

28.8

57.6

86.4

115.2

144

172.8

201.6

230.4 259.2

288

316.8

356.6

374.4

403.2

432

460.4

489.6

518.4

Cu

547.2

3024

3168

3312

3456

3456

3456

3456

3456

3456

576

432

288

144

0.00

= Déficit maximum + Stockage maximum = 0 +   - 576

15

ETSHER 98-99 23ème Promotion

EXAMEN H.U (14pts) Durée 1h 30mn

2ème Partie date 20/11/98 Prof Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISES EXERCICE 1°/ Le système d’Alimentation en Eau de l’ETSHER comporte essentiellement une filière Eau Potable composé: . d’un forage refoulant 5,5m 3/h dans un réservoir d’eau potable (en béton) qui alimente les dortoirs, bureaux et cuisine . et d’installation de désinfection à l’hypochlorite de calcium. N.B. Le constructeur déconseille fortement de faire travailler la pompe doseuse en dessous de 10% de son plein régime. On dispose d’un bac de 100 litres pour la préparation de la solution mère d’hypochlorite de calcium; L’hypochlorite de calcium disponible est titré à 65% de chlore actif La courbe représentative de l’étude de la demande en chlore est celle jointe On veut au terme de la désinfection un chlore résiduel de 0,4mg/l Il vous est demandé d’étudier les modalités pratiques de mise en œuvre de la désinfection pour une  production journalière est de 82.5 m3. Vous donnerez: pour une autonomie de fonctionnement de un (01) jour et pour une concentration donnée (à votre choix) en chlore de la solution mère, . le volume de la solution mère à préparer chaque jour; . la masse de produit commercial d’hypochlorite de calcium à utiliser à chaque préparation . le débit de fonctionnement de la pompe doseuse; indiquez le régime de fonctionnement de la pompe doseuse. EXERCICE II Dimensionnez un dessableur pour 3600m3/h: l, L, h: proposez des dimensions constructives . Les particules de sable de diamètre ≥ 0,10cm doivent être arrêtées . La vitesse d’écoulement horizontale est égale à la vitesse horizontale critique d’entraînement de la  particule déposée.

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EXERCICE III Une usine de traitement d’eau de surface comporte les installations ci-après: - trois pompes en parallèle (fonctionnant une, ou deux ou trois à la fois) pour le refoulement des eaux brutes vers l’usine - deux pompes doseuses de coagulant fonctionnant une seule à la fois; - deux bacs de préparation de solution mère du coagulant: sulfate d’aluminium - un décanteur comportant une zone de coagulation floculation - une batterie de filtres. - des installations de dosage de chaux et de chlore L’exploitant rencontre les difficultés ci-après en traitement:  La qualité de l’eau décantée est excellente quand deux pompes de refoulement d’eau brute sont en marche;  La qualité de l’eau décantée est mauvaise quand une seule pompe de refoulement d’eau brute est en marche;  La qualité de l’eau décantée est mauvaise quand trois pompes de refoulement d’eau brute sont en marche; 1°/ - Il vous est demandé de rechercher les causes et de proposer des solutions d’amélioration Les inspections des installations et l’exploitation des rapports techniques ont donné les informations ci-dessous. - Le régime de fonctionnement des pompes doseuses est calé à 60% en tout temps; - Pour la préparation de la soltution mère de sulfate d’aluminium, deux sacs de 45kg sont dissous dans 1200 litres d’eau traitée (eau de dilution); - Les courbes d’étalonnage des pompes doseuses sont données par la figure en annexe; - Les débits de fonctionnement des installations de pompage d’eau brute sont 100m3/heure pour une seule pompe en marche, 180m3/ heure pour deux pompes en marche à la fois, 250m3/ heure pour trois pompes en marche à la fois; - Les vitesses de décantation restent dans les limites optimales dans les trois cas de pompage; - Les différents jar test donnent en moyenne les résultats ci-après: DOSE DE PRODUIT COMMERCIAL DE SULFATE D’ALUMINIUM (mg/l)  N°echantillon N° 1 N° 2 N° 3 N° 4 N° 5 N° 6 30 40 50 55 65 75 Floculation Mauvaise moyenne bonne excellente Bonne Mauvaise PH 8,0 7,7 7,5 7,1 6,0 5,0 T °C 25 25 26 26 26 26 Ca++(mg/l) 60,0 CaCO3(mg/l) 200,0 RS (mg/l) 400,0 2°/ - En supposant qu’après filtration l’eau conserve les paramètres de l’échantillon N° 4 a/ - l’eau traitée est-elle agressive? Justifiez votre réponse.  b/ - après un traitement à l’eau de chaux l’eau a un pH de 8,0. Recommandez-vous la chloration avant ou après la chaulation? Pourquoi?

18

CORRECTION DE L’EXAMEN DU 20 11 98 EXERCICE I  N.B. Volume minimal de solution mère: A 10% du plein régime de la pompe le débit de la pompe doseuse est 4.7l/h. Pour 15 heures de fonctionnement le volume requis est 70.5litres: La concentration de la solution mère doit être tel que le volume n’excède pas les 100 litres de capacité du bac et ne soit pas inférieur à 70.5 litres. Dose de traitement en chlore L’étude de la demande en chlore montre que du chlore résiduel libre n’est observé qu’au delà de 4mg/l. La demande en chlore est donc 4mg/l et l’on 0,4mg/l de chlore résiduel libre dans l’eau traitée il faut une dose de traitement de 4,4mg/l soit 4,4 g/m3. 1°/ Modalités de traitement pour la période d’octobre à févier La production journalière étant de 82.5m3, le temps de fonctionnement de la pompe du forage est de 15h ( à raison de 5.5m3/heure). - Consommation horaire de chlore: 4,4g/m3 * 5.5m3/h = 24.2g/ heure - Consommation journalière de chlore: 24.2g/ h * 15h/ jour = 363g/ jour La solution est préparée à raison d’une concentration de 5g/ litre ⇒ -.Le volume journalier de la solution mère est 363g/jour / 5g/ l = 72.4 litres/ jour - Masse de d’hypochlorite de calcium titré à 65% à dissoudre dans 88 litres d’eau: (363/65) * 100 = 558.5g - Le débit de la pompe doseuse est 72.4l/ 15h = 4.82l /heure - La courbe d’étalonnage de la pompe doseuse montre que pour 4.82l/heure il faut faire fonctionner la pompe à 11% de son plein régime. EXERCICE II Dimensionnement du dessableur Le tableau de vitesse de chute corrigée des particules de sable (Dégremont) donne pour d ≥ 0,10cm : Vs = 0.11 m/s ; Vh = 0.60 m/s ; Q= 3600 m3/h Le temps de chute de la particule doit être inférieure ou égale au temps d’écoulement horizontal h/Vs ≤ L/Ve ⇒ L*l*h ≥ h/Vs ⇒ L*l ≥ Q/Vs généralement ( L = 2*l) - Largeur: l ≥ (Q/(2Vs))0.5

Q = 3600 m3 /h = 1 m3/s

l = (1/(2*0.11))0..5 = 2.13 m

- Longueur: L = 2l L = 2*2.13 = 4.26 m - Hauteur: h = Q/(Vh*l) h = 1/(0.6*2.13) = 0.78 m Les dimensions minimales théoriques du dessableur sont donc: l=2.13 m ; L=4.26 m

; h=0.78 m

Dimensions constructives retenues; largeur = 2,50m ; Longueur = 5,00m; hauteur = 0,80m . .

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EXERCICE II La concentration de la solution mère est 90kg/ 1200l= 0,075kg/litre soit 75g /litre Débit de la pompe doseuse : la courbe d’étalonnage montre que pour 60% du régime de fonctionnement le débit de la pompe doseuse est de 132l/heure 1°/ Vérification des doses de traitement: a/ Une seule pompe en fonctionnement: le débit d’eau brute est 100m3/heure ⇒ la pompe doseuse injectant 132l/heure de solution concentrée à 75g /l soit une dose de traitement de (132 * 75 / 100) = 99g/m3  b/ deux pompes en fonctionnement à la fois: le débit d’eau brute est 180m3/heure ⇒ la  pompe doseuse injectant 132l/heure de solution concentrée à 75g /l soit une dose de traitement de (132 * 75 / 180) = 55g/m3 = 55mg/ litre c/ trois pompes en fonctionnement à la fois: le débit d’eau brute est 250m3/heure ⇒ la  pompe doseuse injectant 132l/heure de solution concentrée à 75g /l soit une dose de traitement de (132 * 75 / 250) = 39,6g/m3 = 39,6mg/ litre Les mauvaises décantations observées en a/ et b/ se justifient par des doses de traitement non conformes aux résultats donnés par le jar test. Solutions: Il faut adapter la vitesse de la pompe au débits de traitement a / Réglage de la pompe doseuse quand une seule pompe est en marche 100m3/h . Masse de sulfate d’aluminium / heure: 100m3/h * 55g/m3 = 5 500g/h . Débit de la pompe doseuse : la concentration de la solution est toujours de 75g/l ⇒ Q= (5 500g/h) / (75g/l) = 73,3l/h. . Régime de fonctionnement de la pompe doseuse: la courbe d’étalonnage montre qu’il faut faire travailler la pompe à 32 % de son plein régime.  b / Réglage de la pompe doseuse quand trois pompe d’adduction sont en marche à la fois: 250m3/h . Masse de sulfate d’aluminium / heure: 250m3/h * 55g/m3 = 13 750g/h . Débit de la pompe doseuse : la concentration de la solution est toujours de 75g/l ⇒ Q= (13 750g/h) / (75g/l) = 183,3l/h. . Régime de fonctionnement de la pompe doseuse: la courbe d’étalonnage montre qu’il faut faire travailler la pompe à 85 % de son plein régime. 2°/ Interprétation des résultats d’analyse de l’eau filtrée: . Etude de l’agressivité de l’eau filtrée: Le graphique et le nomogramme de Hoover montrent que l’eau a un pH de saturation - pHs - de 7,5; alors l’eau traitée a un pH de 7,1 < pHs ⇒ l’eau est agressive Condition de chloration Si la chloration intervenait après la chaulation donc à pH 8,0 ,dans l’eau le chlore est dissocié dans les proportions: 22 % de HCLO (acide hypochloreux) contre 78 % de CLO ( ion hypochlorite). Si la chloration intervenait avant la chaulation donc à pH 7,1. dans l’eau le chlore est dissocié dans les proportions: 64 % de HCLO (acide hypochloreux) contre 36 % de CLO ( ion hypochlorite). Pratiquement c’est l’acide hypochloreux qui constitue l’activité du chlore. Il est en proportion plus importante à pH 7,1 qu’à pH 8,0 ⇒ pour une meilleure efficacité de la chloration, celle-ci doit intervenir avant la chaulation (au moins 30mn avant la chaulation pour nécessité de temps de contact.

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ETSHER 98-99 23ème Promotion

EXAMEN H.U N°2 - 2ème Partie (14pts) Durée 01h 30 mn Prof

ate : 22/12/98 Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISES EXERCICE I Le projet d’AEP de la ville de Sourgbila prévoit entre autres les installations ci-après. . Une station de pompage qui refoule 150m3/h dans une tour de répartition . Une conduite en fonte revêtement ciment (12 000m) qui relie la station de pompage à la tour . Une tour de répartition qui dessert gravitairement deux décanteurs . Deux conduites en fonte revêtement ciment qui relie chacune la tour à un décanteur . Un décanteur de 100m3/h . Un décanteur de 50m3/h ∇ 323,00m

∇305,00m

∇ 316,00m 100m3/h

∇315,00m 50m3/h Il est demandé de dimensionner chacune des trois conduites ( retenir des diamètres commerciaux après le dimensionnement). Pour chacun des cas, si il existe plusieurs voies de calcul, chacune d’elles sera utilisée. Les résultats seront analysés et commentés. En raison des nombreuses pièces de raccord et des robinetteries les pdc singulières seront prises égales à 10% des pdc linéaires.

21

EXERCICE II Un réservoir alimente un réseau de distribution suivant le schéma ci-après: R 6 5l/s 4 15l/s 1

7l/s 5

2 10l/s 3

 N.B. les débits ponctuels sont ceux de l’heure de pointe

Données: La côte du plan d’eau dans le réservoir est supposée constante et égale à la minimale exploitable ZmineQuand la vanne installée immédiatement en aval du point 1 est complètement fermée, le manographe (en 1) indique une pression de 32,50 m. Conduite reliant le réservoir - R - au point 1 : PVC Di 294 mm de longueur 2000m ; elle n’assure  pas de service en route. Tronçons R–1 1–2 2–3 2–4 4–5 4–6

L (m) 2000,00 500,00 600,00 400,00 200,00 450,00

Di (mm) 294,0 294,0 75,8 224,8 92,4 92,4

TN aval 280,00 278,00 275,00 270,00 268,00 242,70

Il n’y a pas de compteur sur le tronçon R - 1 . Toutefois, un manographe installé au point 1 a donné le manogramme joint; Le réseau de distribution comporte des consommations réparties proportionnelles aux longueurs des tronçons et des consommations ponctuelles. Il est constitué de canalisations PN 6. 1°/ - déterminer à partir du manogramme le débit minimal et le débit maximal observés dans le tronçon R-1. -A quoi correspond ce débit maximal? Quel que soit le débit maximal trouvé, on prendra pour la suite un débit maximal de 70 l/s. 2°/ donner les pressions minimales et maximales aux points 2, 3, 4, 5 et 6; Analyser les résultats (pressions) obtenus: quels risques court ce réseau ?

N.B: Les p d c singulières seront négligées.

22

EXERCICE II Les ouvrages de mobilisation des eaux souterraines pour l’AEP du village de Kindi sont représentés sur le schéma ci-dessous. Dimensionner les tronçons F2 – I , F1 – I, I – Bâche, Bâche – réservoir R , Réservoir R – Poteau d’incendie

23

CORRECTION DE L’EXAMEN DU 22 12 98  EXERCICE I

Dimensionnement des conduites d’adduction a°/ Conduite reliant la station de pompage à la tour de répartition C’est une conduite de refoulement; elle peut être dimensionnée à partir de trois méthodes: . choix du diamètre en respectant la condition de Flamand: V(m/s) ≤  0,60 + D(m)

D(m) = V (4 * Q(m3/s))/(π * V(m/s))); pour V présumée de 1m/s on a D = V (4 * (150/ 3600)/( π * 1)) = 0,230m soit 230 mm Pour un DN de 200 mm V = 1,32m/s ⇒ la condition de Flamand n’est pas vérifié Pour un DN de 250 mm V = 0,84m/s ⇒ la condition de Flamand est vérifiée . calcul du diamètre par la formule de Bresse

D (m) = 1,5 * Q0.5(m3/s) = 1,5 * V (150/3600)0.5 = 0,306m soit 306 mm ⇒ DN 300 mm . calcul par la formule de Bresse modifié

D (m) = 0,8 * Q(1/3)(m3/s) = 0,8 * (150/3600)(1/3) = 0,277m soit 277 mm ⇒ DN 300 mm ou 250 mm Analyse des résultats: les trois approches conduisent à deux DN possibles : 250 mm et 300 mm - Si il est retenu DN = 250 mm il y a un gain en charge d’investissement sur la canalisation mais ce gain est diminué par l’acquisition pompes relativement plus puissantes ( HMT = (25m + 42,82m) contre (25+ 30,20) pour DN = 300 mm); Il y a des charges d’énergie plus élevées. - Si DN = 300 mm, les pompes seront moins puissantes et les charges d’énergie plus faibles.  b°/ Conduite reliant la tour de répartition au décanteur de 100m3/h L’eau alimente le décanteur sous l’effet de l’énergie potentielle disponible (dénivelée). Le diamètre est celui qui laisse passer les 100m3/h en engendrant des pdc au plus égales à la dénivelée. 10,29 * Q 2

ΔH = 2

2

16 3

π  * Ks * D

* L ;

⎛  10,29 * Q 2  ⎞ ⎟⎟  L on tire D = ⎜⎜ 2 * 2 π  Ks  H  Δ * * ⎝   ⎠

3 16

Ks = 90; Q= (100/3600) m3/s; L = 200m (le coefficient 1,1 prend en compte les pdc singulières ΔH = 323m - 316m = 7,00m L’application numérique donne D = 142 mm ⇒ DN = 150 mm: Avec V = 1,57m/s pour le débit de 100m3/h c°/ Conduite reliant la tour de répartition au décanteur de 50m3/h La démarche est la même qu’en b°/ ; ici Q= (50/3600)m3/s L = 250m; ΔH = 323m - 315m = 8,00m L’application numérique donne D = 112 mm ⇒ DN = 125 mm: Avec V = 1,13m/s pour le débit de 50m3/h

N.B. Les diamètres retenus en b°/ et c°/ sont supérieurs aux diamètres théoriques qui engendreraient les débits correspondant aux capacités nominales des décanteurs. Il y a alors lieu de disposer des vannes pour permettre des régulations de débits: des vannes papillons sont indiquées. EXERCICE II 24

1°/ Débit minimal - Débit maximal . Débit minimal: Quand la vanne est fermée, Q = 0 ⇒ pdc = 0 et la pression observée est 32,50m; Le manographe aussi indique à certaines heures une pression maximale de 32,50 m; en distribution à la pression maximale est liée le débit minimal. Ici le débit minimal est 0 l/s. . Débit maximal: En distribution, à la pression minimale correspond le débit maximal. La différence entre la pression maximale et la pression minimale représente les pertes de charge engendrées par l’écoulement du débit maximal: 10,29 * Q 2 * L ΔH = JL = 32,50 m - 27,70 m = 4,80 m = 16 3 2 2 π  * Ks * D 1 2 ⎛ Δ H * π 2 * Ks 2 * D16 3 ⎞ ⎟⎟ ⇒ Q = ⎜⎜ 10 , 29 *  L ⎝   ⎠ Le débit maximal observé ici est le débit de l’heure de pointe. 2°/ Calcul des pressions aux nœuds 2, 3, 4, 5 et 6. La consommation totale de 70 l/s se compose de consommations ponctuelles (37 l/s) et de consommations linéairement réparties (33 l/s). La longueur totale du réseau comportant des consommations réparties est 2150 m. La consommation répartie Qr sur un tronçon donné de longueur l 1 est: ∑ Qr * l Qr =  LT 

Tableau de calcul des débits équivalents (débits fictifs de dimensionnement) Tronçons L (m) Qr (l/s) Qaval (l/s) Qéquiv (l/s) R–1 2000,00 0,00 70,00 70,00 1–2 500,00 7,67 62,33 66,55 2–3 600,00 9,21 0,00 5,07 2–4 400,00 6,14 36,98 40,36 4–5 200,00 3,07 7,00 8,69 4–6 450,00 6,91 5,00 8,80 Tableau de calcul des pressions au sol Tronçons

1-2 2-3 2-4 4-5 4–6

L(m)

500,00 600,00 400,00 200,00 450,00

Q(l/s) Dst (mm)

66,55 5,07 40,36 8,69 8,80

294,0 75,8 224,2 92,4 92,4

Jsur

Côte TN(m)

tronçon

(m)

1,08 10,32 1,34 3,52 8,11

Z piezo(m) relevé en 1

(extrémité aval)

1,08 11,40 2,42 5,94 10,53

278,00 275,00 270,00 268,00 242,70

307,70

P MIN au point aval (m) 1

28,62 21,30 35,28 33,76 54,47

P MAX au point aval (m)

34,50 37,50 42,50 44,50 69,80

N.B. La côte piézomètrique 37,70 m correspond à la côte piézomètrique au nœud 1 à l’heure de pointe. c’est la côte piézomètrique minimale observée en ce point. Elle engendre les pressions minimales. Les pressions maximales sont observées aux heures de consommation minimale. Ici Q = 0 avec une  pression en 1 de 32,50 m correspondant à la côte piézomètrique maximale en ce point de 312,50 m (280,00 m + 32,50 m). La pression maximale en un point donné est égale à la côte piézomètrique maximale - la côte TN de ce point. La pression au point 6 est de 69,80m alors que la pression maximale de service des canalisations est de 60m: le tronçon 4 - 6 est sollicité au delà de ses capacités mécaniques pendant les heures creuses. 25

EXAMEN POUR ABSENTS EXCUSES / 98 EXERCICE I Un système d’approvisionnement en eau potable comporte les installations ci-dessous. 1°)-a- donnez le plus petit diamètre commercial qui puisse assurer le transport du débit de 216m3/h; Les pertes de charge singulières sont supposées nulles. -b- pour ce diamètre et pour ce débit (216m3/h obtenu après réglage de la vanne placée à l’entrée de la bâche) donnez la côte piezométrique immédiatement à l’entrée de la vanne. 2°) dimensionnez la conduite R2 - R3 (pour le débit de 216m3/h) pour l’installation de la pompe dont la courbe caractéristique est jointe. Les pdc singulières sont prises égales à 10% des pdc linéaires. N.B. Les conduites sont en béton centrifugé R1 - R2 : 3000m R2 - R3 : 9000m Les plans d’eau sont supposés constants dans les réservoirs.

EXERCICE II Un projet de système d’approvisionnement en eau d’une ville comporte entre autres les installations ci-après. .des ouvrages de captage d’une source; .une conduite d’amenée gravitaire des eaux de la source vers des installations de traitement; .des installations de traitement (aération, désinfection ) et de stockage (bâche) d’eaux traitées .des installations de pompage des eaux traitées vers un réservoir .une conduite d’adduction reliant l’usine au réservoir .une conduite de distribution allant du réservoir vers le réseau de distribution Les besoins journaliers (période de pointe) de la ville sont de 1800 m3 (il est supposé qu’il n’y a  pas de perte ni au traitement ni aux adductions, ni à la distribution). Le pompage de la bâche vers le réservoir se fait en 18h 00: de 06h 00 à 24h 00. La répartition prévisionnelle de la consommation est la suivante: Période. Consommation. Période. 00h – 06h 0,00q 14h - 18h 06h – 08h 1,60q 18h - 22h 08h – 11h 3,00q 22h - 24h 11h – 14h 1,5q

Consommation. 1,05q 0,6q 0,35q

1°) avec quel débit dimensionneriez vous la conduite reliant la source à l’usine de traitement? 2°) quel est le coefficient de pointe horaire de consommation de la ville? 3°) dimensionnez la bâche; 4°) dimensionnez le réservoir (sans prise en compte de la réserve incendie): vérifiez et commentez le temps de séjour ; 5°) avec quel débit dimensionneriez vous la conduite de distribution (3km) allant du réservoir au réseau de distribution?

26

ETSHER 1999 - 2000 24 ème Promotion

EXAMEN H.U N°2 - 2ème Partie (14 pts) Date : 20/12/99 Durée 2h 30 mn Prof Bèga OUEDRAOGO DOCUMENTS AUTORISES

 EXERCICE N°I

R

5 l/s 6

5

3

4

1

2 7

9

8 Le réservoir R sur le schéma ci-dessus alimente un réseau de distribution composé comme suit : . 5 km de conduites principales sur lesquelles aucun branchement n’est autorisé . 20 km de conduites assurant la desserte des habitations (service en route). Les consommations moyennes de la ville sont estimées à 24 000m 3 / jour. 80 % de cette consommation sont desservis le long des conduites comportant des branchements. Les coefficients de pointe journalier et horaire sont estimés respectivement à 1,05 et 1,5 Il vous est demandé de calculer les débits de dimensionnement des tronçons R - 1 ; 1 - 2 ; 1 - 3 ; 3 - 4 ; et 3 - 5. Données : Tronçons Longueur (ml)

R-1 1500

1–2 600

1-3 700

3 -4 800

3–5 550

27

 EXERCICE N° Les consommations en eau de la ville de BOBO-DIOULASSO sont estimées à 44 400 m3/j (jour de  pointe pour l'horizon 2007 ). Le pompage vers les différents réservoirs se fait en 24 heures La répartition horaire de la consommation est la suivante : Période. Consommation. 0.19 q 0h 5h → 1.25 q 5h 8h → 1.00 q 8h 10 h → → 10 h 16 h 1.50 q q est le débit moyen horaire de consommation

Période. 16 h → 18 h → 20 h →

18 h 20 h 24 h

Consommation 1.45 q 1.00 q 0.80 q

Après l’exécution du projet de renforcement du système actuel d’AEP la capacité totale de stockage des différents réservoirs de la ville est de 10 500m 3 ; vérifiez que même au-delà de 2007, la ville ne connaît pas de problème de stockage

 EXERCICE N°

PHE = 487.00 m

R1

478.50 m PBE = 482.00 m

R2 473.50 m

∅ 600

Le réservoir R 1 est relié au réservoir R 2 par une canalisation en fonte ductile ∅ 600 mm d'une longueur de 12 km avec k s = 105 k = 0.1 Un service en route est assuré 1. A quel débit maximal peut-on s'attendre à l'arrivée en R 2 ? 2. A quelles périodes de consommation peut-on espérer ce débit ? 3. Que dit-on de R 1 et R 2 ? 28

 PROBLEME Il vous est demandé de dimensionner le réseau de distribution ( canalisation en PVC k s = 120 ) d’un système simplifié d’AEP pour l’équipement d’un gros village de 3000 habitants. Les informations disponibles sont celles ci-dessous. • Il est retenu un mode de distribution par point d’eau collectif (Borne fontaine BF) • Les plans des bornes fontaine montrent que les robinets de puisage sont à 1,00 m au-dessus du sol • Les enquêtes socio économiques prévoient qu’il faut en moyenne 30 litres d’eau par jour et par habitant pour la couverture de l’ensemble des besoins moyens journaliers du gros village. • La pression minimale exigée à la sortie des robinets est de 4,00 m • Les bornes fontaines sont implantées sur la base de 500 habitants par borne fontaine • En sus des b.F. ci-dessus il sera construit une au marché du village • Les besoins moyens journaliers seront fournis aux populations en 6,00 heures par jour • Le coefficient de pointe journalier sera pris égale à 1,00 1°/ Donnez le débit minimal exigé à chaque B.F ( donner le résultat en l/s) : déduisez le nombre de robinets de 0,50 l/s nécessaires à chaque B.F. 0.30 m/s ≤ V ≤ 1.00 m/s Le réservoir ne devrait pas être surélevé. 2)) - L’équipement minimal retenu pour chaque B.F. est . un robinet de 0,50l/s pour les usagers prenant l’eau dans des seaux ou bassines . un robinet de 0,80l/s pour les usagers et revendeurs prenant l’eau dans des fûts. 2°/ Dimensionnez le réseau alimentant les B.F. (le réseau doit permettre le fonctionnement maximal et simultané des B.F. ). 3°/ Déterminez la côte minimale exploitable du réservoir 4°/ En raison de la topographie du terrain à l’emplacement du réservoir, Zmine sera élevée de 3,00m ; donnez la pression minimale qui sera observée sur le réseau. Z T.N en R = 330 m Tronçons

R- 1 1-BF1 1-BF2 BF2-BF3 BF2-BF4 BF3-BF5 BF2-BF6 BF6-BF7

Côte TN(m)Aval

302

300

299

305

295

310

300

290

Longueur(m)

1000 1000

1200

1600

1200

1000

800

800

29

ETSHER 99 - 2000 24 ème Promotion

EXAMEN H.U N°1 - 2ème Partie (14pts) Date : 18/11/99 Durée 2h 30 mn Prof Bèga OUEDRAOGO DOCUMENTS AUTORISES

EXERCICE I 1- On a trouvé pour une eau les résultats suivants en mg/l Données : ANIONS Élément Masse Résultat(mg/l) Élément mesuré molaire(g) mesuré ++ Ca 40 76,5 HCO3Mg++ 24,3 22,3 SO4- Na+ 23 5,2 Cl K + 1 39 F-   Fe++  55,8 0,001 ++ Mn 54,9 0,001

CATIONS masse molaire(g) 61 96,1 35.5 19

Résultat(mg/l) 345,3 10,3 2,4 0,07

Donner les résultats en meq/l (faire le total des anions puis des cations ) 2 - Avant la mise en consommation de l’eau d’un nouveau forage (équipé de pompe manuelle), quelles sont les analyses recommandées ? 3 - A l’aval d’un décanteur de 500 m3/h (débit constant ) existe une batterie de quatre filtres de 18 m2 chacun ( 6x3 ) de vitesse maximale admissible 8,50 m/h. Les exploitants vous font remarquer qu’au moment du lavage d’un filtre, on constate un dysfonctionnement des autres. . Donner les raisons de ce dysfonctionnement. . Donner une solution technique optimale de réalisation à faire pour résoudre le problème de dysfonctionnement au moment du lavage d’un filtre (le débit de décantation ne saurait être modifié). 4 - Vous disposez d’un dessableur pour un débit de 200 m3/h : Longueur = 0,66 m ; largeur = 0,33 m. Le tirant d’eau mesurée en fonctionnement est de 0,55 m Dans ces conditions, quelles sont les particules que le dessableur retient ?

EXERCICE II Le système d’Alimentation en Eau de l’ETSHER comporte essentiellement deux filières: - Une filière Eau Potable composé: . d’un forage refoulant 5m 3/h dans un réservoir d’eau potable (en béton) qui alimente les dortoirs, bureaux et cuisine . et d’installation de désinfection à l’hypochlorite de calcium. -.Une filière Eau d’arrosage composé d’un puits refoulant 7m3/h dans un réservoir métallique. Un  by-pass permet de refouler directement dans le réservoir en béton. On dispose d’un bac de 140 litres pour la préparation de la solution mère d’hypochlorite de calcium; L’hypochlorite de calcium disponible est titré à 65% de chlore actif La courbe représentative de l’étude de la demande en chlore est celle jointe (courbe identique pour le forage et le puits) On veut au terme de la désinfection un chlore résiduel de 0,4mg/l 30

Il vous est demandé d’étudier les modalités pratiques de mise en œuvre de la désinfection dans les situations ci-après. 1°/ Période d’octobre à février : la production journalière est de 80 m3 et seul le forage est sollicité. Vous donnerez:, pour une autonomie de fonctionnement de un (01) jour et pour une concentration en chlore de 4g /l pour la solution mère. . le volume de la solution mère à préparer; . la masse de produit commercial d’hypochlorite de calcium à utiliser à chaque préparation . le débit de fonctionnement de la pompe doseuse; indiquez le régime de fonctionnement de la pompe doseuse. 2°/ En période chaude -mars à juin)-, les besoins en eau potable de l’école sont de 94m3/h. Le forage de la filière eau potable ne pouvant être exploité au-delà de 16 heures par jour, c’est le puits de la filière d’arrosage qui, en fonctionnement simultané durant 2heures va apporter les 14m3 supplémentaires. Pendant cette période chaude, quelles sont les instructions que vous donnerez à l’opérateur? . régime de fonctionnement de la pompe doseuse pendant le fonctionnement simultané du forage et du puits; . le volume de solution mère à préparer si l’on souhaite garder l’autonomie de fonctionnement de un (01) jour.





PROBLEME Le système d’alimentation en eau potable de OUAHIGOUYA est composé: .d’une batterie de six forages équipés de groupes électropompes immergés refoulant dans une  bâche. Le débit moyen d’alimentation de la bâche est de 112,5m 3 /h. Les groupes électropompes dans les forages fonctionnent indépendamment. Ces différents fonctionnements sont régis par les niveaux d’eau dans les différents forages. .d’installation de pompage refoulant l’eau de la bâche dans un réservoir de distribution à raison de 150m3 /h pour couvrir des besoins en distribution de 2700m 3 /jour.

Pour le test de chloration l’on a procédé de la manière suivante : . 500 mg d’hypochlorite de calcium titré à 60% de chlore sont dissous dans un litre d’eau distillée. . 1ml , 2ml, 3ml, 4ml, 5ml, puis 6ml de la solution ci-dessus sont introduits dans six béchers différents; Ces bèchers contiennent chacun 1 litre d’eau de forage (les eaux des forages ont les mêmes caractéristiques physico-chimiques et bactériologiques). Les mesures de chlore résiduel libre dans les différents béchers après 15 minutes puis 2 heures sont consignées dans le tableau ci-dessus. Tableau de test de chloration dans des béchers de 1 litre donne les résultats suivants : Béchers n° 1 2 3 4 5 6 Dose introduite( ml ) 1 2 3 4 5 6 Chlore libre après 15 mn (mg/l) 0,2 0,4 0,7 1,0 1,2 1,6 Chlore libre après 2heures (mg/l) 0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5

31

1°/ Reproduire sur un graphique les données les données les plus significatives du test de chloration : en abscisse les doses de chlore introduit en mg/l et en ordonnée les chlores résiduels mesurés en mg/l. 2°/ . Déduire du graphique la dose de traitement en chlore qui donnerait 0,2mg/l de chlore résiduel libre; . donner la masse journalière d’hypochlorite de calcium titré à 70 % de chlore nécessaire à la désinfection de la production journalière. 3°/ . Pour une concentration de 5g de chlore par litre de la solution mère, donner le volume  journalier (de solution mère) à préparer. . On dispose d’une pompe doseuse qui, dans les conditions présentes de fonctionnement injecte en  plein régime 20,0l/h. A quel régime devrait on faire travailler cette pompe doseuse. . situer par rapport à la bâche le point recommandé pour l’injection du chlore. 4°/ Pour les approvisionnements, les fournisseurs proposent : . de l’hypochlorite de calcium titré à 70% de chlore ; 5 000 000 FCFA la tonne . de l’hypochlorite de calcium titré à 60% de chlore ; 4 296 000 FCFA la tonne Quel est le produit qui offre le coût de désinfection le moins cher ? justifier la réponse.

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ETSHER / 26ème Promotion Examen H.U Date : 15 novembre 2001 Durée : 2 H30mn 2ème partie 14 points Documents autorisés  EXERCICE I

A l’aval d’un décanteur, il est installé deux filtres ouverts rapides. (épaisseur du massif filtrant : 0.80m ; hauteur d’eau au-dessus du massif : 0.50m) • Le débit de production d’eau décantée est de 90m 3/h. • Les filtres ont chacun les dimensions de 3.00m x 3.60m • Le débit d’eau décantée est équitablement réparti sur les deux filtres. Suite à un accroissement de la demande en eau la disposition de plaques lamellaires dans le décanteur a permis de porter sa capacité de production d’eau décantée à 140m 3/h. 1°/ Donnez et analysez les paramètres initiaux (90m 3/h) de fonctionnement et d’exploitation des filtres. 2°/ Quelles dispositions supplémentaires préconisez-vous au niveau de la filtration suite à l’accroissement du débit d’eau à filtrer ? Si des ouvrages supplémentaires devraient être réalisés ils seraient aussi réduits que possible pour minimiser leur coût. Donnez et analysez les nouveaux paramètres de fonctionnement et d’exploitation.  EXERCICE II

Dans une unité de production d’eau potable l’eau est filtrée à un débit de 300m 3 /h pour des besoins de 6000m3 / jour et est stockée dans une bâche puis refoulée au même débit vers les réservoirs de distribution. L’eau filtrée a un pH de 5,5. . La mise à l’équilibre calcocarbonique nécessite un apport de 10mg de chaux par litre d’eau filtrée. Le pH de l’eau atteint alors 7,5. La mise à l’équilibre calcocarbonique se fera à l’eau de chaux. . L’étude de la demande en chlore montre qu’il faut 2,5 mg de chlore par litre d’eau filtrée à désinfecter pour avoir 0,2mg de chlore libre résiduel par litre. La désinfection se fait à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométrique (à l’issue de la désinfection le chlore résiduel souhaité est 0.2mg/litre).

1°/ Il vous est demandé d’étudier les conditions d’installation des ouvrages de mise à l’équilibre calcocarbonique. . Débit horaire de lait de chaux concentrée à 100g par litre à injecter dans le saturateur statique de chaux. . Débit horaire d’eau de mélange à envoyer dans le saturateur statique de chaux . Diamètre minimal d’un saturateur pouvant être installé. 2°/ Il vous est également demandé d’étudier les conditions d’installation des ouvrages de désinfection à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométrique. . Volume journalier nécessaire d’hypochlorite de sodium . Débit horaire de solution diluée ( à 10g de chlore par litre) d’hypochlorite de sodium à injecter dans l’eau à désinfecter ; pour le calcul de la concentration de cette solution diluée vous prendrez en compte le volume de la solution d’hypochlorite de sodium titrée à 40° chlorométrique utilisée. . Indiquez les modalités de préparation du volume journalier de solution concentrée à 10g de chlore  par litre : volume d’eau de dilution et volume d’hypochlorite de sodium. 3°/ sur un croquis très sommaire, indiquez le ou les points d’injection que vous préconisez pour le chlore et la chaux ; justifiez vos choix.

PROBLEME  :

DIAGNOSTIC D’UNE UNITE DE DECANTATION STATIQUE 33

L’unité de décantation statique de Pouytenga a les caractéristiques géométriques représentées sur le schéma ci-joint. L’exploitant se plaint d’une mauvaise décantation. Il vous est fait appel pour une étude diagnostique du dysfonctionnement puis de recherche de solutions techniques (éventuels ouvrages supplémentaires à réaliser et/ou améliorations des conditions d’exploitation). Les données d’exploitation sont : . Temps de fonctionnement : 15h par jour pour traiter 1800m3 . La floculation est excellente à la sortie du floculateur . Une pompe doseuse fonctionne à 80% de son plein régime. L’étalonnage de cette pompe a donné la courbe jointe. . Un bac de 1200 litres pour la préparation de solution de coagulant - 100g de sulfate d’aluminium  par litre de solution -. . Pour un débit d’eau à traiter compris entre 80 et 125 m 3 /h l’application de la présente dose de traitement en sulfate d’aluminium donne la même qualité de floculation.

ETSHER / 26ème Promotion Examen H.U Date : 18 Juin 2001 Durée : 2 H Documents autorisés

34

Les installations d'AEP de Poura sont initialement conçues pour la couverture de la demande en eau de Poura-Village et de Poura-Mine : la mine en eau brute et les cités en eau potable. Depuis 1999 , la mine est fermée et le personnel licencié a quitté la zone. Cette situation a conduit à une sous-exploitation des installations. Les villes de Boromo et de Fara , situées respectivement à 30 223 m et 5.274 m de Poura manquent de ressources. Aussi l'ONEA envisage une optimisation des installations de Poura en les utilisant  pour l’AEP de Boromo et de Fara jusqu'en 2 015. Les études ont abouti aux besoins ci-après: Horizon du  projet 2 015

Demande en eau du jour de pointe (m3 / j) Boromo Fara Poura 630

510

660

Ι - Installations existantes: Ι.1 - Exhaure ( prise sur le Mouhoun ) − Une pompe submersible de marque Flygt de 120 m3 / h sous 25 m de Hmt. − Une pompe submersible de marque Flygt de 90 m3 / h sous 25 m de Hmt. − Une conduite de refoulement en PVC PN 10 bars, diamètre intérieur 180.8 mm et longue de 7 000 m. Ι.2 - Traitement - refoulement − Une bâche d'équilibre de 160 m3 ( mise en charge et régulation de débit du décanteur ) − Un décanteur statique à chicanes à flux horizontal conçu pour un débit maximal de 50 m 3/h − Une conduite de refoulement en PVC PN 10, diamètre intérieur 144.6 mm et longue de 2 500 m. Ι.3 - Stockage pour la distribution: − Un réservoir au sol d'une capacité utile de 160 m 3. ♦ Ι.a - Etudiez les performances des installations actuelles par rapport à la couverture des besoins en eau des trois villes en 2 015. Proposez des solutions techniques pour les cas de dysfonctionnement. ΙΙ - Nouvelles installations à réaliser pour l’horizon 2 015 (cf. schéma joint ). ΙΙ.1 - Les réservoirs de Boromo et de Fara seront alimentés par celui de Poura. ♦ Déterminez les diamètres de conduites reliant le réservoir de Poura à celui de: − Fara − Boromo ΙΙ.2 - A l'échéance de 2 015, on décide d'accroître la capacité de transport des conduites ci-dessus retenues par la réalisation de bâches aux pieds des réservoirs ( cotes d’alimentation des bâches = cotes T.N.). L'eau sera ensuite relevée dans ceux-ci. ♦ A quel débit maximal peut-on s'attendre dans chaque bâche ( Fara et Boromo )? ΙΙΙ - Il existe à Fara un forage exécuté en 1990 dont le débit annoncé dans les banques de données du M.E.E. est de 24 m3/h. Si l'on envisageait l'utilisation de ce forage pour l'AEP de la ville, quelles sont les dispositions à prendre pour sa mise en exploitation? Les statistiques de données de forages dans la zone montrent qu'en moyenne les débits sont de l'ordre de 8 m3/h. ΙΙΙ.1 - Pour une exploitation de 16 heures par jour, combien de forages supplémentaires devrait-on réaliser si un débit de 10 m3/h était confirmé pour le premier? ΙΙΙ.2 - Dimensionnez la conduite reliant un de ces nouveaux forages ( 8 m3/h ) au réservoir et choisissez la pompe à installer sachant que: 35

  

distance horizontale entre les deux ouvrages = 2 500 m forage : Cote T.N. = 260.29 m N.S. = 250.29 m Position pompe prévue = 230.29 m

N.Dmax. = 235.29 m

N.B. :

∗ Il est prévu un fonctionnement en continu de l'ensemble des installations (Traitement distribution) ∗ Les vitesses d'écoulement dans les conduites ne devraient pas excéder 1.00 m/s ∗ Les conduites seront harmonisées en PVC PN 10 bars ∗ Les pertes de charge seront calculées avec la formule de Manning S. avec Ks = 120 ∗ Les pertes de charge singulières seront négligées.

36

A.E.P . POURA – FARA – BOROMO : SCHEMA HYDRAULIQUE PROJETE RESERVOIR DE POURA T.P.: 337,08 R : 333,08 T.P. :305,29 Station de Traitement de POURA

R. :302 ;29 Exhaure

de POURA Longueur 5 274 m Longueur 30 223 m T.N. : 296,29 Bâche projetée RESERVOIR. DE FARA

RESERVOIR DE BOROMO. T.P. :308,42 R. : 298,42 T.N. : 285,39

Légende : T.P. = Trop - Plein R. = Radier T.N. = Terrain Naturel  N.B. : Les cotes T.P. et les cotes d’alimentation des réservoirs peuvent être assimilées

Bâche projetée

37

ETSHER: 1996

20ème PROMOTION

TD EP2

Vous êtes responsable d’un centre de production et de distribution d’eau potable. Il a été décidé la construction d’une cité à 2500m du réseau existant. Vous devez étudier un réseau ramifié de distribution et les conditions de son alimentation à partir du réseau existant. Les infrastructures à réaliser sont: - une école de 1000 élèves (externat: 5l/j/élève) comportant 4 robinets de jardin ( 0,5l/s/robinet); -une infirmerie consommant 10m3/j à travers 4 robinets de jardin; -un lycée de 400 élèves (externat: 10l/j/élève) comportant 6 robinets de jardin; -trois poteaux d’incendie; -deux mille logements comportant chacun en moyenne 7 personnes. HYPOTHESES . Chaque logement sera raccordé au réseau à mettre en place; . Le coefficient de pointe journalier sera pris égal à 1,15 . La consommation moyenne sur l’année est estimée à 80l/j/personne; . La répartition dans le temps de la consommation domestique est identique à celle ci-après; Période 00h à 06h à 08h à 11h à

06h 08h 11h 14h

Consommation 0,1q 1,5q 3,0q 1,5q

Période 14h à 18h à 22h à

18h 22h 24h

Consommation 1,05q 0,5q 0,35q

N.B. q est le débit moyen horaire . La consommation domestique se fera sur les tronçons proportionnellement à leur longueur; .L’emplacement des poteaux d’incendie est laissé à votre initiative; . Le tracé du réseau de distribution est représenté par la figure ci-après; I - RESEAU DE DISTRIBUTION 1 - Déterminez les débits en route des différents tronçons; 2 - Déterminez les différents débits ponctuels; 3 - Calculez les débits fictifs et les diamètres des tronçons 0,40m/s ≤ V ≤ 1,20m/s et D ≥ 53mm; 4 - Après avoir retenu des diamètres commerciaux (PVC), déterminez la pression requise au point -1(point de raccordement au réseau existant) pour s’assurer une pression minimale de 10m en tout point de la cité; l’altitude du point 1 étant de 310 m II - MODE D’ALIMENTATION DU RESEAU la pression requise au point -1- n’est pas satisfaite. Vous décider de réaliser une bâche au point -1- et de  pomper l’eau à un réservoir à construire en -A-. Sachant que la bâche sera alimentée en continu (24h / 24h) et le pompage se fera en 16 heures, 1 - Déterminez les capacités utiles de la bâche et du réservoir (vous choisirez les périodes de pompage); 2 - Déterminez la côte minimum -Zmine- du plan d’eau exploitable dans le réservoir 3 - Dimensionnez la conduite de refoulement par les différentes formules que vous connaissez. Commentez les résultats. 4 - Si le réservoir était placé au point -1- ,quel diamètre proposeriez-vous entre -1- et -A? Quelle serait alors Zmin.?

38

SCHEMA DU RESEAU DE DISTRIBUTION 1  Réseau existant

  m    0    0    5    2

E

400m   m    0    0    2

B A

540m

400m

D

400m

G

K

  m    0    3    3

H

F

C

400m

Infirmerie 330m

I

Ecole 400m J

 N

300m

  m    0    0    5

R

M

P

400m

  m    0    0 Lycée    2   m    0    0    3

450m

350m

L

O

Q

S

  m    0    5    4

T

39

CALCUL DES DEBITS DE DIMENSIONNEMENT DU RESEAU DE DISTRIBUTION

CALCUL ET REPARTITION DES CONSOMMATIONS a) Consommation répartie: les consommations réparties sont constituées des consommations dans les logements(consommations domestiques). consommation moyenne journalière: Cmj = 80l/j x 2000 x 7 = consommation du jour de pointe: (le réseau de distribution est dimensionné pour véhiculer le débit du jour de pointe) Cpj= Cm x kpj avec kpj = coefficient de pointe  journalier. Ici kpj=1.15 ⇒ Cpj = 80l/j x 2000x 7x 1.15 = consommation de l’heure de pointe du jour de pointe:( le réseau de distribution doit pouvoir véhiculer la consommation de l’heure de pointe du jour du pointe): Cph= Cm x kpj x kph / 24. débit horaire max  NB: kph = ------------------------------la répartition de la consommation donnedébit moyen horaire kph=

3q --------------= 3- Alors Cph = 80l/j x 7 x 2000 x1.15 x 3/24 =161m3/h q

soit Cph= 161000l/3600= 44.72l/s Débit réparti par tronçon: soit LT la longueur totale du réseau de distribution et soit lx la longueur du tronçon X . Le débit réparti (consommé sur le tronçon )est Cph x lx / LT.

b) débits ponctuels: Ils sont constitués par les consommations localisées de l’école, de l’infirmerie, et du lycée. les débits appelés au niveau de ces infrastructures ne sauraient excéder les capacités des robinets installés. Le cas le plus défavorable est l’ouverture à la fois des robinets. Cette situation amène un appel de: 4 x 0.5l/s = 2l/s à l’école; 4 x 0.5l/s= 2l/s à l’infirmerie; 6 x 0.5l/s= 3l/s au lycée. c) Poteaux d’incendie: Le réseau sera calculé sans prise en compte des poteaux d’incendie. Ceux-ci seront placés après sur les conduites pouvant livrer 17l/s.

40

TABLEAU DE DETERMINATION DES DEBITS EQUIVALENTS TRONCON

LONG(M)

Consommation Consommation aval répartie Qr (l/s) Qa (l/s)

Q équivalent (l/s) 0.55xQr+ Qa

1A AB BC BD DE EF DG AH HI IJ JK JL IM MN MO MP PQ HR RS RT

2500 540 200 400 200 400 400 330 400 330 200 400 200 300 450 350 350 500 400 450

0.00 3.55 1.32 2.63 1.32 2.63 2.63 2.17 2.63 2.17 1.32 2.63 1.32 1.97 2.96 2.30 2.30 3.29 2.63 2.96

51.72 12.48 0.73 8.03 3.36 1.45 1.45 37.66 26.41 7.14 0.73 1.45 13.25 1.08 1.63 3.57 1.27 7.40 1.45 1.63

51.72 10.53 0.00 6.58 2.63 0.00 0.00 36.47 24.96 5.95 0.00 0.00 12.52 0.00 0.00 2.30 0.00 5.59 0.00 0.00

41

TABLEAU DE: CALCUL DE Tronçon

L(m)

Q(l/s)

Zmin. et de VERIFICATION DES PRESSIONS AU SOL Dth. (mm)

Dn (mm)

J(m)

J X_R

ZTN aval

Pmin. aval (m)

Zmin. aval (m)

Pavl.prMax Zmin.aval

V(m / s)

1A

2500

51.72

259

251.6

7.80

7.80

305

10

317.80

19.67

1.06

AB

540

12.48

126

125.8

3.81

11.61

305

10

326.65

15.86

1.00

BC

200

0.73

30

53.0

0.48

12.09

301

10

323.09

19.38

0.33

BD

400

8.03

101

112.4

2.13

13.74

300

10

323.74

8.73

0.89

DE

200

3.36

65

67.8

2.76

16.5

295

10

321.50

20.97

0.93

EF

400

1.45

43

53.0

3.83

20.33

295

10

325.33

17.14

0.65

DG

400

1.45

43

53.0

3.83

17.57

299

10

326.57

15.90

0.65

AH

330

36. 66

219

224.2

0.97

8.77

302

10

320.77

21.70

0.95

HI

400

25.41

183

179.0

1.93

10.70

301

10

321.70

20.77

1.05

IJ

330

7.14

95

92.4

3.94

14.64

300

10

324.64

17.83

1.07

JK

200

0.73

30

53.0

0.48

15.12

302

10

327.12

15.35

0.33

JL

400

1.45

43

53.0

3.83

18.47

304

10

332.47

10.0

0.65

IM

200

13.25

130

125.8

1.59

12.29

295

10

317.29

26.18

1.06

MN

300

1.08

37

53.0

1.59

13.88

300

10

323.88

18.59

0.48

MO

450

1.63

46

53.0

5.43

17.72

294

10

321.72

20.75

0.73

MP

350

3.57

67

67.8

5.45

17.74

297

10

324.74

17.73

0.99

PQ

350

1.27

40

53.0

2.57

20.31

295

10

325.31

17.16

0.56

HR

500

7.40

97

112.4

2.26

11.03

296

10

317.03

25.44

0.75

RS

400

1.45

43

53.0

3.83

14.86

294

10

318.86

23.61

0.63

RT

450

1.63

46

53.0

5.43

16.46

292

10

318.46

24.01

0.73

42

MODE D’ALIMENTATION DU NOUVEAU RESEAU 1-CAPACITE UTILE DE LA BACHE ET DU RESERVOIR

Capacité utile de la bâche: . Consommation moyenne journalière Cm . Domestique : 80l/j x 7 x 2000 = 1120m3/j . Consommation des services : . Ecole 5l/j x 1000 = 5m3/j . Infirmerie = 10m3/j . Lycée 10l/j x 400 = 4m3/j Cm = 1139m3/j  NB: La bâche est dimensionnée pour la consommation du jour de pointe Cpj Cpj = Cm x ckj =1139 x 1.15

= 1310m3/j

Débit Qa d’alimentation de la bâche La bâche est alimentée en continu avec un débit Qa =Cpj/24= 1310/24 Débit de pompage de la bâche vers le réservoir Le pompage se fait en 16 heures; afin de minimiser le volume du réservoir, le pompage se fera  pendant les heures où les consommations sont les plus élevées: de 06h à 22h. TABLEAU DE CALCUL DE LA CAPACITE DE LA BACHE 0 06 12 18 22 Qentré (m3/h) 1310/24 1310/24 1310/24 1310/24 Ventré cumulé (m3) Qsorti (m3/h) Vsorti Cumulé (m3) Ve –Vs

   5    7    2    3

0

1310/16

   0    0  .    0    5    7    2    3

   5    2    8    9

   5    5    6

1310/16

24 1310/24

   0    0    2    1

1310/16

   0    1    3    1

0

   5    2    1    9    4

   0    5    2    8    9

   0    1    3    1

   0    1    3    1

   5    7    3    6    1

   0    0    0

   0    1    1   -

   0    0    0

Cu= 327.5 +  -110 = 437.5m3 Il sera retenu Cu = 440m 3 b- Capacité utile du réservoir : Le réservoir est alimenté en 16 heures de 06 heures à 22 heures avec un débit constant de 1310/16 m3/heure

43

La répartition de la distribution est donnée. TABLEAU DE CALCUL DE LA CAPACITÉ DU RÉSERVOIR 0 Qa (m3/h)

06 0

Va (m3) cumulé

1310/16

   0    0    0

Qd (m3/h) 0,1 q Vd (m3) cumulé Va-Vd (m3)

08

11 1310/16

1310/16    5    7    3    9    0    4

   5    7    3    6    1

1,5 q

3q

   6    0

   6    3

   5    7    2    3   -

   5    7    2    3   -

14

   5    2    8    9

   5    5    6

1,5 q    6    2    1    5    7    3    8    7    2   -

18 22 1310/16 1310/16

1,05 q    6    7    1    5    7    3    8    7    2   -

   0    1    3    1

0,5 q    3    1    2    5    2    1    0    8    1   -

24 0    0    1    3    1

0,35 q    3    3    2

   4    2

   0    2    8    3   -

   0    0    0

Cu =  -278.575 + 38.5 = 316.625m3. Il sera retenu Cu = 320m3 Cote du Zmin. du réservoir Le réseau étant en A , la cote minimum du plan d’eau exploitable sera celle qui assurera la pression minimale de 10 m en tout point du réseau. Le point le plus défavorable étant le point L , on aura: Zmin. = Altitude de L + Pmin. + J de L à A = 304 m + 10 m + 10.67 m = 324.67 m

3- Dimensionnement de la conduite de refoulement: a- Conditions de Flamant: q =1310/16 =81.875m3/h Si V= 1m/s alors D=(4xq/3.14) ½  Dn= 179mm 0.6+D>V n’est pas vérifié; alors on prend D =201.8mm V=0.71m/s on a bien 0.6+0.2018>0.71 Il est retenu D= 201.8mm V = 0.71 m/s ( c’est le plus petit diamètre qui vérifie la condition de Flamant) b- Formule de Bresse: Dth = 1.5 Q1/2 1.5 x (81.875/3600)1/2 = 226mm Dn =224.2mm V = 0.58 m/s c- Formule de Bresse modifié Dth =0.8 x Q1/3 =0.8 x ( 81.875/3600)1/3  =226mm Dn = 224.2mm V = 0.51 m/s

Remarques: Les formules de Bresse conduisent à de gros diamètres ⇒ des investissements plus importants, mais engendrent des charges d’exploitation moindres(Dn plus grand dpc plus faibles coûts d’énergie plus faibles). 4°) - Réservoir placé en 1 Si le réservoir est placé en 1, le tronçon 1 - A devient alors une conduite de distribution et doit véhiculer le débit de l’heure de point du jour de pointe.; soit 51.72 l/s. Soit Dn = 251.6 mm supérieur à ceux donnés par les différentes formules de calcul de conduite de refoulement, d’où l’intérêt d’avoir le réservoir le plus proche possible des points de distribution. Zmin. est celui calculé en 4 de 1.

44

EXERCICE SUR L’EVALUATION DE LA DEMANDE EN EAU Il vous est demandé de concevoir et de dimensionner les ouvrages d’un système d’AEP pour une ville de 50 000 habitants au recensement de 1996. Les informations et hypothèses retenues pour l’étude du projet sont: - Échéance du projet : 10 ans comportant deux phases de 5ans chacune. -Taux d’accroissement de la population entre 1986 et 1996 est de 3%; ce taux est supposé constant durant l’échéance du projet; -Date de réalisation : janvier 1997; -Les enquêtes socio-économiques ont abouti aux conclusions ci-après: 1ère phase 60% de la population s’alimentent à la borne fontaine ( B.F) 30% de la population s’alimentent par branchement privé (B.P.) 10% de la population s’alimentent à d’autres ressources 2ème phase 55% de la population s’alimentent à la B.F 45% de la population s’alimentent par B.P 1°/ Evaluer la demande moyenne journalière en eau: Q mj 2°/ Evaluer la demande en eau du jour de pointe: Q pj 3°/ Déterminer le débit moyen journalier d’exploitation de la ressource: Q me 4°/ Déterminer le débit de dimensionnement de la conduite d’adduction et de l’usine de traitement:  pour 10 heures puis 20 heures de fonctionnement par jour. 5°/ Déterminer le débit Q ph de dimensionnement de la conduite de distribution allant du réservoir à l’entrée du réseau de distribution 6°/ Vérifier que la ressource constituée des eaux d’une retenue dont la courbe hauteur/volume est  jointe, peut faire face aux sollicitations du système d’AEP: Caractéristiques de la retenue: Courbe hauteur /volume -voir document joint Evaporation:

Mois Evaporation (cm) Mois Janvier 18 Juillet Février 20 Aout Mars 24 Septembre Avril 26 Octobre Mai 27 Novembre Juin 25 Décembre Les infiltrations seront négligées La dernière pluie est observée le 30 septembre La première pluie est observée le 15 juillet

Evaporation (cm) 20 17 17 20 19 18

CORRIGE DU T.D. SUR LA DEMANDE EN EAU

45

1°/ - Evaluation de la demande en eau  Evolution de la population

Population totale B.F. B.P.

1.997

2.002

2.007

50.000 30.000 15.000

57.960 34.776 17.388

67.200 36.960 30.240

 Evolution de la demande en eau

Année 1.997

2.002

2.007

450 450 900

523 523 1.046

555 907 1.462

270 90 1.260

314 105 1.465

439 147 2.048

Type de consommation B.F.( 15 l / j / Hab.) B.P. ( 30 l / j / Hab.) Total consommation domestique Annexes .Services = 30% des consommations domestiques .Industries = 10% des consommations domestiques Total demande en eau

2° - Demande en eau du jour de pointe (Qpj) 3° - Débit moyen d’exploitation de la ressource Pour les pertes en production et en distribution: - coefficient de pointe journalier (Cpj ) = 1,20 10% pour la première phase 15% pour la deuxième phase (vieillissement du réseau) Demande en eau du jour de pointe en : Débit moyen journalier d’exploitation de la 3 ressource 1.997 = 1.260 x 1,20 = 1.512 m  / j 3 1.997 = 1.260 x 1,10 = 1.386 m 3 / j 2.002 = 1.465 x 1,20 = 1.758 m  / j 2.002 = 1.465 x 1,10 = 1.612 m 3 / j 2.007 = 2.048 x 1,20 = 2.458 m 3 / j 2.007 = 2.048 x 1,15 = 2.355 m 3 / j 4° - Débit horaire moyen d’exploitation de la ressource Temps de pompage 10 h / j Année 1.997 139 m3 / h 2.002 162 m3/ h 2.007 236 m3 / h

20 h / j 70 m3/ h 81 m3/ h 118 m3/ h

5° - Débit de distribution à l’heure de pointe ( Qph ) La conduite de distribution doit pouvoir véhiculer le débit à l’heure de pointe du jour de pointe. Qph = (Qpj x Cph) / (24 x 3.600) avec Cph = coefficient de pointe horaire = 2,5 en première phase et 2,0 pour la deuxième phase 2.002 → Qph = 1.758 x 2,5 / 24 x 3.600 = 50,87 l / s 2.007 → Qph = 2.458 x 2,0 / 24 x 3.600 = 56,90 l / s  __ . __ 

46

Tronçons L(m)

Q(l/s) Dth(mm) Dst(mm) Jsur tronçon (m)

Côte TN(m) Pmine en X (m) (extrémité aval)

Z Mine (m)

(imposé par X)

P en X (m) pour Max des Zmine

V (m:s)

47

T.D. sur le dimensionnement des réseaux de distribution Soit le réseau de distribution dont la structure est représentée ci-dessous. La consommation du jour de pointe est 1320m 3 . La distribution comporte des dessertes ponctuelles et des dessertes en route. en supposant la desserte en route uniformément répartie le long des conduites de distribution, calculer les diamètres des tronçons et déterminer la pression minimale requise en P si l’on veut assurer à l’heure de pointe une pression minimale de 10m en tout point du réseau.. Tronçons

Longueur (m)

P-A A-B B-C C-D B-E E-F E-G A-I I-J I-K

200 350 300 450 420 480 310 300 500 250

Côtes extrémité (m) 205 205 204 204 203 204 203 204 204 203

Qr  = ql

Qaval

Qfictif 0.55xQr  + Qaval

La côte TN en P est 209m. C ph sera pris égal à 2 P-A et R-P n’assurent pas de desserte en route Les canalisations sont en PVC. Le diamètre minimum sera de 53mm K

0,90l/s

J

0,75l/s

P

0,75l/s

I A G

R

1,25l/s B

F

E

C

1,00l/s 0,75l/s D

 Nœuds Prélèvement(dé  bit moyen)

D 0,75l/s

F 1,00l/s

G 1,25l/s

I 0,75l/s

J 0,75l/s

K 0,90 l/s

49

Correction du TD sur le dimensionnement des réseaux de distribution 1- calcul du débit de l’heure de pointe du jour de pointe Q ph = C ph x Qmh(jp) = 2 x 1320/(24x3600)= 0.030555m 3 /s =30.56l/s Somme des débits ponctuels = (0.9+0.75+0.75+1.25+1.0+0.75)x2 = 10.8l/s Somme des débits en route = 30.56 - 10.80 = 19.76l/s Longueur totale des conduites assurant des services en route. Ce sont les tronçons: A-B, B-C, C-D, B-E, E-F, E-G, A-I, I-J, I-K. Leur longueur totale est de 3360ml. Le débit q desservi au ml est (19.76/3360)l/s Pour un tronçon de longueur L le débit desservi le long de la conduite est qxl Troçons P-A A-B B-C C-D B-E E-F E-G A-I I-J I-K

Longueur (m) 200 350 300 450 420 480 310 300 500 250

Côtes extrémité (m) 205 205 204 204 203 204 203 204 204 203

Qr  = ql 0.00 2.06 1.76 2.65 2.47 2.82 1.81 1.76 2.94 1.47

Qaval 30.56 17.51 4.15 1.50 9.13 2.00 2.50 9.21 1.50 1.80

Qfictif

0.55xQr  + Qaval

30.56 18.64 5.12 2.96 10.49 3.55 3.50 10.18 3.12 2.61

50

Tableau de calcul de la côte piezométrique minimale Tronçons L(m)

Q(l/s) Dth(mm) Dst(mm) Jsur tronçon PVC (m)

en P et des pressions résultantes aux noeuds Côte TN(m)

Pmin en X (m)

Z Mine (m)

(imposé par X)

pour Max des Zmine

(extrémité aval)

P en X (m)

V (m:s)

P-A

200

30..56

197

201.8

0.68

0.68

205

10

215.68

24.48

0.96

A-B

350

18.64

154

143.2

2.74

3.42

205

10

218.42

21.74

1.16

B-C

300

5.12

81

75..8

5.26

8.68

204

10

222.68

17.48

1.14

C-D

450

2.96

61

63.2

6.95

15.63

204

10

229.63

10.53

0.94

B-E

420

10.49

116

125.8

2.08

5.5

203

10

218.5

21.66

0.84

E-F

480

3.55

67

63.2

10.66

16.16

204

10

 230.16

10.00

1.13

E-G

310

3.50

67

63.2

6.69

12.19

203

10

225.19

14.97

1.12

A-I

300

10.18

114

112.4

2.55

3.23

204

10

217.23

22.93

1.03

I-J

500

3.12

63

63.2

8.58

11.81

204

10

225.81

14.35

1.00

I-K

200

2.61

57

63.2

2.40

5.63

203

10

218.63

21.53

0.83

51

Tableau de calcul de la côte piezométrique minimale Tronçons L(m)

Q(l/s) Dth(mm) Dst(mm) Jsur tronçon PVC (m)

P-A

200

30..56

197

201.8

0.68

A-B

350

18.64

154

143.2

B-C

300

5.12

81

C-D

450

2.96

61

B-E

420

10.49

116

E-F

480

3.55

67

E-G

310

3.50

67

A-I

300

10.18

114

I-J

500

3.12

63

I-K

200

2.61

57

en P et des pressions résultantes aux noeuds Côte TN(m) Pmin en X (extrémité aval) (m)

Z Mine (m)

(imposé par X)

pour Max des Zmine

0.68

205

10

215.68

2.74

3.42

205

10

218.42

75..8 92.4 63.2 75.8 125.8

5.26 1.83 6.95 2.64 2.08

8.68 5.25 15.63 7.89 5.5

204

10

204

10

203

10

222.68 219.25 229.63 221.89 218.5

63.2 75.8 63.2 75.8 112.4

10.66 4.05 6.69 2.54 2.55

16.16 9.55 12.19 8.04 3.23

204

10

203

10

204

10

63.2 75.8 63.2

8.58 3.26 2.40

11.81 6.49 5.63

204

10

203

10

24.48 17.87 21.74 15.13 17.48 14.30 10.53 11.66 21.66 15.05 10.00 10.00 14.97 12.51 22.93 16.32 14.35 13.06 21.53 14.92

 230.16   223.55 225.19 221.04 217.23 225.81 220.49 218.63

P en X (m)

V (m:s) 0.96 1.16 1.14 0.76 0.94 0.66 0.84 1.13 0.78 1.12 0.78 1.03 1.00 0.69 0.83

52

TRAVAUX DIRIGES DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES D’UN MINI SYSTEME D’ALIMENTATION EN EAU POTABLE: ETUDE DE CAS Un mini système d’AEP comporte, un forage 6’’, un réservoir, un réseau de distribution, cinq bornes fontaines 1- Caractéristiques du forage: Côte TN : 300,00m ; Côte niveau statique: 287,00m ; Profondeur du forage: 50m, Débit d’exploitation: 6m3/h pour un niveau dynamique ND de 275,00m: La partie crépinée va de la côte 265,00m à la côte 253,00m. 2- Caractéristique du réservoir: Côte T.N.: 310,00m Cuve cylindrique de 2,50m de haut Hauteur radier /sol: elle est souhaitée inférieure à 10m 3- Caractéristiques du réseau: Canalisations en PVC Pression minimale exigée au sol de toute BF: 5,00m Tronçons

Côtes T.N. (m)

Longueur (m)

 Noeud Amt Noeud aval 1 - 2 300,00 303,00 500,00 2 - 3 302,00 302,00 1000,00 2 - 4 302,00 303,00 900,00 2 - 5 302,00 304,00 1000,00 5 - 6 304,00 304,00 900,00 5 - 7 304,00 303,00 800,00 N.B. Le débit d’un robinet est pris égal à 0,5l/s 1- Déterminer les diamètres des tronçons; 2- Déterminer la côte minimale exploitable du réservoir; 3- Calculer les pressions minimales au sol;

BF (Nbre robinets)au  point aval BF1 BF2 BF3

2 robinets 4 robinets 3 robinets

BF4 BF5

2 robinets 4 robinets

4- Déterminer la hauteur manométrique totale de refoulement- HMT-, sachant que la conduite de refoulement d’un diamètre de 75,8 mm a une longueur de 700,00m. Les pertes de charges singulières seront prises égales à 0,70m; 5- Déterminer le groupe électropompe immergé (marque Grundfos) qui convienne à l’équipement de ce forage: - donner la plage de variation du rendement de la pompe; - donner la puissance utile de la pompe - donner la puissance d’un groupe électrogène nécessaire à l’alimentation du groupe électropompe. Cette puissance sera majorée de 20% pour tenir compte des usages connexes. 6 - Choisir le compteur à poser au niveau de chaque Borne Fontaine 7- Suite à un accroissement de la population, le débit de pompage passe à 10m 3 /h. Un forage F2 a été réalisé sur l’axe F1 - Réservoir à 300 m de F1. F2 a un débit d'exploitation de 5m 3/h pour un niveau dynamique à 280m. Déterminer la pompe à installer en F2 puis vérifier le fonctionnement des installations

SCHEMA DE PRINCIPE DE L’INSTALLATION ENVISAGEE 53

Vue en plan(sans échelle) 3 6

F1

F2

R 1

2 5

4 Légende :

7

Forages Réservoir Borne Fontaine Réseau de refoulement Réseau de distribution 3 4

 Numéro du nœud

RESOLUTION 1 - Détermination des débits de pointe aux Bornes Fontaines. 54

Le débit d’un robinet est pris égal à 0,5 l/s d’où:  N° B.F. Q(l/s)

B.F.1 1

B.F.2 2

B.F.3 1,5

B.F.4 1

B.F.5 2

3 6 F1

F2

1=R

2

5 4 7

55

Tableau de calcul de la côte minimale exploitable du réservoir et des pressions au sol Tronçons

L(m)

Q (l/s)

Dth (mm)

Dst (mm)

J (m) sur tronçon

(1)

R

 J

X

CôteTN(m Pmine en X (m) ) (extrémité aval)

(2)

Z Mine (m)

(imposé par X)

(5)=(2)+(3)+(4)

(4)

(3)

P en X (m)

pour Max. des Zmine

V (m/s)

(6)=Max(5)-(3)-(2)

1 - 2

500

7,5

112,4

2,30

2,30

303,00

5,00

310,30

9,68

0,76

2 - 3

1000

2,0

75,8

2,68

4,98

302,00

5,00

311,98

8,01

0,44

2 - 4

900

1,5

75,8

1,35

3,66

303,00

5,00

311,66

8,33

0,33

2 - 5

1000

3,0

92,4

2,10

4,40

304,00

5,00

313,40

6,59

0,45

5 - 6

900

1,0

63,2

1,59

5,99

304,00

5,00

314,99

5,00

0,32

5 - 7

800

2,0

75,8

2,14

6,54

303,00

5,00

314,54

5,45

0,44

La côte minimale exploitable est la côte la plus contraignante dans la colonne Zmine; soit 314,99 ≈ 315,00 m

56

Choix de la pompe Il sera retenu une côte Zmine de 315,00 m La côte de refoulement est de 315,00 m + 2,50 m(hauteur du réservoir) = 317;50 m. La hauteur géométrique de refoulement(Hgr): Hgr = Côte de refoulement (Cr) - Côte du niveau dynamique(Cnd) Hgr = 317,50 m - 275,00 m = 42,50 m Perte de charge sur le refoulement (Q =6 m3/h et D = 75,8 mm) Pdc linéaires =  pdc totales =  pdc singulières = La hauteur manométrique totale est de H*MT = Hgr + pdc totales = Le catalogue “ GRUNDFOS ”des groupes électropompes immergés donne pour : Q = 6 m3/h une pompe du type SP8 HMT = 44,50 m Les courbes caractéristiques des différentes pompes SP8 montrent que la SP8-10 conviendrait mieux:  pour refouler 6 m3/h avec une HMT de 47,50 m  pour refouler 7,50 m3/h avec une HMT de 44,50 m Le rendement de la pompe varierait entre 60% et 62% Puissance utile du moteur ( Pu ): 1,5 kw Rendement du moteur ( ): 68 % Intensité nominale ( I )sous une tension ( U)de 3x380 v: 4,2 A Puissance absorbée ( Pa)= Pu/η = 1,5 kw/ 0,68 = 2,21 kw

Puissance apparente (S)du groupe électrogène S = U.I.√ 3 = 380 x 4,2 x . √ 3 = 2764,4 VA = 2,8 KVA  En raison des pertes et des usages connexes , il sera retenu le groupe commercial de puissance immédiatement supérieure à 2,8 x 1,2 = 3,3 KVA.

Choix de compteurs pour B.F. Le compteur est un appareil mesureur intégrateur de volumes d’eau. Il en existe deux types  principalement utilisés en AEP., le plus courant étant le compteur de vitesse (à turbine ou hélices ). Il est de l’intérêt de tous , qu’il soit bien choisi, trop petit il se dégradera rapidement et trop grand , il ne sera pas fidèle et coûtera cher. Les constructeurs de compteurs fournissent des abaques de pertes de charge en fonction du débit  permanent et des tableaux caractéristiques. La précision de comptage est essentiellement fonction des débits caractéristiques des compteurs et de leur classe métrologique. Ainsi , pour un débit Q traversant un compteur, elle est de : Valeur de Q Valeur de la précision de comptage ± 5% Débit minimal ≤ Q ≤ Débit de transition Débit de transition < Q ≤ Débit maximal ± 2% 58

Si nous posons les conditions d’acquisition et de bon fonctionnement des compteurs , le bon compteur est celui qui satisfait aux conditions de fonctionnement sans trop cher à l’acquisition. Courbe caractéristique d’un compteur  pdc

A cette fin l’exploitation des abaques et tableaux des caractéristiques fournis  par les fournisseurs s’annonce indispensable.

L’abaque fournit les indications sur les pdc engendrées par le passage du débit Q au travers du compteur retenu Les tableaux renseignent sur les caractéristiques dimensionnelles et de débits (minimal, de transition, nominal, maximal et mensuel). Le tableau ci-dessous récapitule quelques cas de choix de compteurs pour les BF  N° B.F. B.F.1 B.F.2 B.F.3 3 3 Débit à assurer 3,6 m /h 7,2 m /h 5,4 m3/h Compteurs marque SOCAM Type 410 S Classe C Débit nominal Qn (m3/h) 3,5 6 3,5 3 Débit maximal Qmax(m /h) 7 12 7 Diamètre des orifices(mm) 25 32 25 Précision de comptage(mm) ±2% ±2% ±2% 3 Débit mensuel(m /mois) 270 420 270

Choix de la deuxième pompe A partir de la côte du radier du réservoir, tracer les courbes caractéristiques des tronçons de conduite F1 - T et T - R puis tracer la courbe résultante: (ce sont deux conduites en série, les pertes de charge s’additionnent pour donner la courbe résultante). .reporter sur le même graphique la courbe caractéristique de la pompe existante (SP8-10) .reporter toujours sur le même graphique la courbe caractéristique de la pompe préchoisie: 4m 3 /h  pour une HMT correspondant à l’intersection 6m3 /h avec la courbe résultante des conduites. .tracer la caractéristique résultante des deux pompes: pompes en parallèle donc les débits s’additionnent. Le point d’intersection entre la résultante des pompes et la résultante des conduites donne le point de fonctionnement des installations. La projection de ce point sur l’axe des ordonnées coupe chacune des courbes caractéristiques des pompes. Ces points d’intersection donne les débits des différentes  pompes.

59

 ETUDE DE CAS Il vous est demandé de dimensionner le réseau de distribution (canalisation en PVC Ks s = 120 ) d’un système simplifié d’AEP pour l’équipement d’un gros village de 3000 habitants. Les informations disponibles sont celles ci-dessous. • Il est retenu un mode de distribution par point d’eau collectif (Borne fontaine BF) • Les enquêtes socio-économiques prévoient qu’il faut en moyenne 30 litres d’eau par jour et par habitant pour la couverture de l’ensemble des besoins moyens journaliers du gros village. • La pression minimale exigée au sol au niveau des bornes fontaines est 5.00m • Les bornes fontaines sont implantées sur la base de 500 habitants par borne fontaine • En sus des BF. ci-dessus il sera construit une au marché du village • Les besoins moyens journaliers seront fournis aux populations en 6,00 heures par jour • Le coefficient de pointe journalier sera pris égale à 1,00 1°/ Donnez le débit minimal exigé à chaque B.F ( donner le résultat en l/s) : déduire le nombre de robinets de 0,50 l/s nécessaires à chaque B.F. Le réservoir ne devrait pas être surélevé. L’équipement minimal retenu pour chaque B.F. est . un robinet de 0,50l/s pour les usagers prenant l’eau dans des seaux ou bassines . un robinet de 0,80l/s pour les usagers et revendeurs prenant l’eau dans des fûts 2°/ Dimensionnez le réseau alimentant les B.F. (le réseau doit permettre le fonctionnement maximal et simultané des B.F. ) - 0.30 m/s ≤ V ≤ 1.00 m/s -. 3°/ Déterminez la côte minimale exploitable du réservoir 4°/ En raison de la topographie du terrain à l’emplacement du réservoir, Zmine sera élevée de 3,00m ; donnez la pression minimale qui sera observée sur le réseau. Tronçons

1- 2

Côte TN(m) 302 Aval Longueur(m 1000 )

2 -3

2-4

4-6

4–5

6-7

4-8

300

299

305

295

310

300

8 9 290

1000

800

800

1000 1200 1600 1200

N.B. Les BF sont implantées aux nœuds Le réservoir est au nœud 1

3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; et 9

60

Tableau de calcul de diamètres et de la côte minimale exploitable - Calcul des pressions au sol Tronçons

L(m)

Q (l/s)

Dth (mm)

Dst (mm)

J (m) sur tronçon

R

 J

X (1)

(2)

CôteTN(m) Pmine en X (extrémité aval)

(3)

Z Mine (m)

(imposé par X)

(m)

(4)

(5)=(2)+(3)+(4)

61

P en X (m)

pour Max. des Zmine

(6)=Max(5)-(3)-(2)

V (m/s)

ANNEXES

62

63

64

65

66