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ECOLE HASSANIA DES TRAVAUX PULICS

Réalisé par: HOUMYMID ADELLATIF INGENIEUR GEOMETRE TOPOGRAPHE

COURS D’ASSAINISSEMENT

SIGéocodage V1

Introduction Objectif Étapes du projet Facteurs influents sur l’assainissement Principe d’assainissement Évaluation des débits des eaux pluviales

Évaluation des débits des eaux usées Dimensionnement des ouvrages Tracé des profils en long Estimation du coût du projet d’assainissement

PLAN DE COURS

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Introduction :

L’assainissement est un équipement d’infrastructure qui a pour objet d’assurer la collecte et l’évaluation de l’ensemble des eaux pluviales et usées, et leur rejet dans les exutoires naturels pour éviter les submersions et les épidémies ou les nuisances. Le rejet se ferait selon les modes compatibles aux exigences de la santé publique et d’environnement

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LES SYSTEMES D’EVACUATION

- Les systèmes unitaires : l’évacuation des eaux usées et pluviales par un réseau unique, généralement pourvu de déversoir permettant le rejet d’une partie des eaux directement dans le milieu naturel.

- Les systèmes séparatifs :qui consistent à évacuer des eaux usées domestiques (eaux de vannes et eaux ménagères) vers une station de traitement , alors que l’évacuation de toutes les eaux pluviales est assurée par un autre réseau vers un point de rejet dans le milieu naturel.

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LES SYSTEMES D’EVACUATION

- Les systèmes mixtes : désignent communément des réseaux constitués selon les zones d’habitation, en partie en système unitaire et en partie en système séparatif.

- Les systèmes pseudo séparatifs : c’est un système ou l’on divise les apports d’eaux pluviales en deux partie : une provenant essentiellement des surfaces de voirie et l’autre qui proviennent des toitures et cours intérieurs et qui sont raccordées au réseau des eaux domestiques.

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Objectifs du Projet

• projet d’assainissement selon un système d’évacuation séparatif selon les directives techniques résultantes des études et recherches récentes dans ce domaine.

• ressortir toutes les étapes du travail du calcul envisageant les formules adoptées pour ces fins (calcul des débits, assemblages etc. )

• tout en ayant recourt aux document préétablis quand c’est nécessaire (abaques servant au dimensionnement des ouvrages ).

• voir la validité du projet proposé dans la réalité à l’aide d’une évaluation économique (dépenses et coûts d’établissement) vis-à-vis des contraintes techniques.

• Aussi, faut – il dégager l’importance de l’assainissement dans le cadre des travaux de l’urbanisme.

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LES ETAPES DU PROJET D’ASSAINISSEMENT

• Détermination des caractéristiques et des paramètres de la région• Découpage de la surface en un certain nombre de bassins

élémentaires • Recherche des Caractéristiques des bassins élémentaires

(superficie, pente, longueur du plus long cheminement hydraulique coefficient du ruissellement),

• Détermination des débits de pointes des bassins élémentaires,• Opération aux assemblages de l’amont vers l’aval avec

détermination des paramètres équivalents correspondants,• Dimensionnement des ouvrages,• Établissement des profils en long des antennes, et collecteur

principal constituant le réseau d’assainissement,• Évaluation économique de l’établissement du projet.

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Facteurs influents sur les projets d’assainissement.

1-1 Données naturelles du site Les débits de pointes des eaux pluviales sont très importants, par

rapport à ceux des eaux usées qu’on a considéré négligeables : En effet, ils ne dépassent pas 2 à 3 litres par seconde. Pour cela, il faut donc une étude statistique de fréquence de renouvellement des caractères climatiques exceptionnels de la région.

1-2 – Données Topographiques L’évacuation est d’autant plus aisée que le terrain présente des

pentes plus importantes. La pente minimum est celle qui permettrait l’entraînement des sables et des déchets (caractère gravitaire).

1-3 – Données géologiques Elles concernent la nappe phréatique, la structure et la nature du

terrain

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1-4 – Données relatives aux agglomérations Elles concernant : • La population (densité et croissance).• L’activité industrielle, • L’occupation du sol (Espaces verts, voies, zones urbanisées, etc.). • Les données relatives au développement futur de l’agglomération

subordonnées à l’urbanisme et à la planifications (schémas directeurs et plans d’action régional pour une planification à long terme et plus d’occupations du sol à court terme).

Problèmes d’exploitation du réseau Le tracé d’ouvrages et l’espacement entre les regards devront tenir compte des

points suivants : • La possibilité du nettoyage des réseaux non visitables et de leurs ouvrages

annexes pour le matériel moderne. • La ventilation des réseaux assurée par les bouches d’égout et par les

branchements particuliers.• Le respect des réglementations concernant la sécurité.

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La réalisation d’un projet d’assainissement nécessite aussi la connaissance de :

- La situation actuelle de l’agglomération : la situation par rapport au Schéma directeur d’aménagement, la situation par rapport au réseau d’assainissement existant.

- Données propres au projet : Pentes minimales et

maximales des canalisations, Diamètre minimal…

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Après avoir pris en considération de tous les facteurs qui influent sur le projet d’assainissement, on établie :

• Plan coté : il contient tous les éléments concernant l’altimétrie de la zone : courbe de niveau, points coté, l’assiette du projet, les voies existantes…

• Plan de voirie : on trace l’axe de chaque voie, sa nomination, sa largeur, les angles aux intersections des axes et les distances entre les intersections des axes.

• Plan d’assainissement : on trace les canalisations du réseau avec mention du sens d’écoulement et du diamètre, canalisation de branchement des lots au réseau, les ouvrages annexes (regards avec distinction des différents types, bouches d’égout) et le raccordement du lotissement aux réseaux d’égouts existants.

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Après avoir pris en considération de tous les facteurs qui influent sur le projet d’assainissement, on établie :

• Plan des bassins versants : délimitation des bassins versants et la détermination des superficies, coefficients de ruissellement, pentes du terrain naturel et l’allongement.

• Profils en long : tracé des éléments de voirie (la ligne rouge, cotes voirie, pentes voirie..), les élément du terrain naturel (plan de comparaison, ligne et cotes du terrain naturel, distances partielles et cumulées entre points de terrain naturel) et les éléments de canalisation (numéros de regard, distance entre regards, cotes radiers, pentes des collecteurs, diamètres et classes des collecteurs

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2/- Principe d’assainissement

1/u v/u 1/u w/u Q = Kо I C A

| Q = Débit (l/s ou m³/s) selon les paramètres fournis. | A = Superficie du basin en ha | C = Coefficient du ruissellement | I = Pente moyenne du plus long cheminement. Hydraulique du bassin versant (en m/m) U, ko, v, w = Coefficients

C = Superficie imperméable (ou revêtue) Surface totale

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| U = 1 + 0,287 b | Ko = (0,5 b a) /6.6

| V = - 0,41 b | W = 0,95 + 0,507 b

a et b (a(T) et b(T) ) sont deux paramètres caractérisants la région et qui sont en fonction de l’intensité ( i) et de la période du retour ( T) des averses déduites à partir des études statistique des relevés pluviométriques.

A défaut, on prend T = 10 ans.

i = a bt i = Intensité d’une averse (en mm/minutes)

de temps de concentration t (en minutes

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La formule précédente peut être écrite de la façon suivante :

x y zQ = K A C I

Avec : k = ko 1/u x = w/u y = 1/u z = v/u

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5 – Évaluation des Débits des eaux pluviales

5-1 - Découpage sur le plan de masse en bassins élémentaires

le découpage devra suivre :

- Les voies- Les lignes de plus grande pente- Les limites séparatives des propriétés

Cependant, le découpage reste une opération très subjective difficilement réglable et dépend largement de la façon et d’appréciation du relief

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5-2 Calcul des Surfaces des bassins élémentaires

Le calcul des contenances se fera soit numériquement ou graphiquement en découpant le bassin élémentaire en formes géométriques simples.

L’échelle étant de 1/500, les longueurs mesurées en centimètres seront multipliées par 5 pour obtenir la surface A en m2

A (ha) = A (m2) 10-4

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5-3 Évaluation du coefficient de ruissellement

Ce coefficient détermine le taux d’imperméabilisation. Il est obtenu en utilisant la formule suivante :

(Ci*Ai) / Ai

Ai : superficie du sous basin iCi : coefficient du sous basin i

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5-4 - Évaluation de la pente

• Pour un bassin, dont le plus long cheminement hydraulique L qui est constitué de traçons successifs l k de pentes supposées constantes Ik, la pente moyenne qui intègre le temps de concentration (temps d’écoulement le long du cheminement) est :

I = (L/ (Lk / /√Ik) ²

L : le plus long cheminement hydrauliqueLk : longueur du tronçon kIk : pente du tronçon k

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5-4 - Évaluation de la pente

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5 – Évaluation des Débits des eaux pluviales5-5 - Évaluation de l’allongement du bassin versant (Coefficient d’allongement) :

M est défini comme étant le rapport du plus long cheminement hydraulique L au coté du carré de surface équivalente à la superficie du bassin considéré. La formule proposé par Caquot tienne compte d’un coefficient correcteur m.

0.84 b m = (M) 1 + 0.287 b 2

M = L / √ A est le coefficient d’allongement

0.8 ≤ M ≤ 4

x y zQ = ( K A C I ) x m

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5-6 - Assemblage des bassins et évaluation des paramètres équivalents

On effectuera l’assemblage des bassins versants en opérant par bloc successivement de l’amont vers l’aval tout en déterminant les paramètres équivalents correspondants (A eq, Ceq, I eq, Meq).

Aeq = surface équivalente Ceq = Coefficient de ruissellement équivalent Ieq = pente équivalente Meq = coefficient d’allongement équivalent.

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B1 et B2 en série B12 = B1-B2 B12 et B3 en parallèle B12 à 3 = B12//B3

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Paramètre Bassins en série Bassins en parallèles

Surface A n

A=∑ Ai i=1

n

A=∑ Ai i=1

Coef. de ruissellement C n n

C= (∑ (Ai*Ci)) / ∑ Ai i=1 i=1

n n

C= (∑ (Ai*Ci)) / ∑ Ai i=1 i=1

Pente I n n

I= ((∑ Li ) / ( ∑ Li/Ii0.5) )2

i=1 i=1

n n

I= (∑ Ii*Qi ) / ( ∑ Qi ) i=1 i=1

Allongement L n

L =∑ Li i=1

L= Lj avec Qj est maxi

Les paramètres équivalents des bassins versants

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5-7 -Limites d'application de la formule de Caquot :

L'application de la formule de Caquot à un bassin versant donné exige la vérification d'un certain nombre de caractéristiques:

Q = (K Ax Cy Iz )*m ; m = (M/2) ((0.84b)/(1+0.287b)) Avec A ≤ 200ha A étant la superficie totale du bassin versant 0.2 ≤ C ≤ 0.9 0.2% ≤ I ≤ 5% I étant la pente du terrain naturel et

Imax/Imin ≤ 20 0.8 ≤ M ≤4 M étant le coefficient d’allongement

Lorsque les caractéristiques du bassin versant dépassent les limites signalées ci-dessus on aura recours à la méthodes rationnelle.

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6. EVALUATION DES DÉBITS DES EAUX USÉES :

L’évaluation du débit des eaux usées porte essentiellement sur l’estimation des quantités d’eaux potables consommées pour chaque habitant

Ainsi, par exemple, dans la ville de Casablanca on estime les quantités d’eau potables à consommer pour :

• Le haut standing à 140 l /habitant /jour.• Le moyen standing à 120 l/habitant /jour.• Le bas standing à 80 l /habitant /jour.• L’industrie à 15 l /jour /hectare.• Le restaurant à 20 l /place /jour.• L’école à 10 l /jour /élève

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6. EVALUATION DES DÉBITS DES EAUX USÉES

Les pertes du réseau sont de l’ordre de 20 %. Donc la quantité d’eaux usées rejetées se déduit d’un calcul de besoin en eau en appliquant un coefficient de restitution à 80 %.

Qm = Dot * Nha * 0.80 / 86400Où: Qm : Débit moyen journalier d’eau usée en l/s. Dot : Dotation unitaire en eau potable (en l/j/hab). Nha : Nombre d’habitation de la zone considérée.

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6. EVALUATION DES DÉBITS DES EAUX USÉES

la consommation en eau potable augmente pendant la saison d’été, nous définissons ainsi un coefficient de pointe saisonnier Qc par le rapport de la moyenne des mois d’été sur la moyenne des autres mois de l’année. Ce coefficient varie en générale entre 1.2 et 1.5.

Qms = Qm * Qc

Le coefficient de la pointe horaire se définit comme le rapport du débit maximum dans l’heure chargée Qhmax , sur le débit moyen journalier Qms .

Cph = Qhmax / Qms

En pratique, et en cas d’absence de statistique, le coefficient de pointe horaire est donné par la relation usuelle :

Cph = 1.5 +2.5 / Qms0.5 Si Cph >3 on adopte Cph = 3.

Par la suite, le débit de pointe domestique est défini comme suit : Qp = Cph * Qms

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7- calcul des sections des ouvrages

• En système unitaire les canalisations se dimensionnent avec le débit des eaux pluviales en négligeant celui des eaux usées.

• En système séparatif, les réseaux pluviaux sont dimensionnés avec les débits pluviaux et les réseaux d’eau usée sont dimensionnés avec les débits des eaux usées.

• La section des conduites sera calculée à partir de la formule universelle de CHEZY :

V = C * (Rh * I) 0.5Où : I : pente du collecteur (en m / m). V : la vitesse d’écoulement (en m /s). Rh : rayon hydraulique (en m) :

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C : coefficient du Bazin donnée par :• EU en système séparatif : C = 70*Rh1/6• EP en système séparatif ou unitaire : C = 60*Rh1/4

Section mouillée (en m2)Rh =

Périmètre mouillé (en m)

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* Conduite eau pluvialeQEP = V * S = C * (Rh * I) 0.5 * S = 60 * Rh1/4 * (Rh * I) 0.5* S Ou encore QEP = 60 * S * (Rh)3/4 * I1/2Avec : QEP : débit d’eau pluviale en m3/s S : surface mouillée en m3* Conduite eau uséeQEU = V * S = C * (Rh * I) 0.5 * S = 70 * Rh1/6 * (Rh * I) 0.5 * SOu encore QEU = 70 * S * (Rh) 2/3 * I1/2

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• Pour une conduite circulaire de diamètre D :

Surface mouillée : S = Pi * D2 / 4

Périmètre mouillé : p = Pi * D

• Rayon hydraulique : Rh = S / p = D / 4 = R / 2

QEP = 60 * (D / 4)3/4 * Pi * (D2 /4) * I0.5QEU = 70 * (D / 4)2/3 * Pi * (D2 /4) * I0.5

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8- Le tracé des profils en long

• Le tracé des profils en long consiste à une visualisation verticale tridimensionnelle du réseau d’assainissement établi.

• Le tracé permet une confrontation entre les pentes adoptées pour la phase des calculs et les contraintes topographiques

• c’est une visualisation du comportement du réseau vis –a vis les dépressions du relief.

• Aussi, il permet le raccordement « articulation » d’une part entre les différentes antennes au sein des différents blocs et d’une part entre les différents blocs et la canalisation principale.

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Le raccordement des ouvrages secondaires sur d’autres principales doit être réalisé à l’aide d’une chute du minimum de 0.30m au dessus du radier.

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Sur l’exemple ci-dessus on procédera comme suit : 1/ - Tracer le profil 6 -5→ côte radier CR1

2- Tracer le profil 7 – 5 →côte radier CR2 3/- Tracer le profil 4 – 5 →côte radier CR3

4/- Vérifier si ∫ CR1 ≥CR3 + 0.30 m ∫ CR2 ≥ CR3 + 0.30 m

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TERASSEMENT

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Calcul des Volumes :

VT (déblai) = (H1 +H2 + 0 ,20) (Q + 0.5) x D/2VR (remblai) = (h1+ h2) (Q + 0.4) x D/2 Avec :{ h1 = H1 – 0.5 - Q {h2 = H2 – 0.5- QVD (ouvrage) = II (Q) ² x L 2 Avec = L = D / (cos ( tg-¹i)) i en radian Vs (sable) = VT – VR –Vo{H1 = CN1 – CR1 {H2 = CN2 - CR2

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