ETUDE DU TRANSFERT BOUSSIABA (JIJEL) -BENI HAROUN(MILA)

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Université Larbi Ben M’Hidi * Oum El Bouaghi *

Faculté des Sciences et Sciences appliqué

Département D’Hydraulique

Mémoire De Fin d’Etude Pour l’Obtention Du Diplôme

Master en Hydraulique

OPTION : HYDRAULIQUE URBAINE

Thème :

Présenté par :

KHENFOUF OMAR.

LALOUANI ABD ELBASSIT.

Devant le jury :

Président : Mme

. FEMMAM HADJIRA

Examinateur : MR. LOUKEM IMAD.

Encadreur : MR. AMIRECHE MOHAMED.

Promotion : 2014-2015

ETUDE DU TRANSFERT

BOUSSIABA (JIJEL) -BENI HAROUN(MILA)

Nous remercions ALLAH le tout puissant, pour nous avoir donné la santé, le courage,

et la volonté d’étudier et pour nous avoir permis de réaliser ce travail dans les meilleures

conditions.

Nous aimerions exprimer notre gratitude pour la patience, le soutien et l’aide qu’a pu

nous apporter notre encadreur Mr : AMIRECH MOHAMED

Pour le personnel de le bureau d’étude de la nouvelle ville, remerciements particuliers

pour Mr Abd Elmalek et Mohamed et chef bureau Mr Halim pour nous avoir aidés.

Tous les enseignants du département d’hydraulique qui ont contribué à notre

formation jusqu’au le fin cycle universitaire

Je dédie ce travail à tous ceux que j’aime mais surtout :

Mes parents : Chaffai et Halima pour tous leurs sacrifices et leurs

soutiens moraux et matériel dont ils ont fait preuve pour que je réussisse

et à qui je serais éternellement reconnaissant. qu’ALLAH puisse leur

accorder longue vie afin qu’ils puissent trouver en moi toute gratitude et

l’attention voulue.

Spécial à ma famille, à ma fille ROFAIDA, à mes frères et à mes sœurs

pour tout le soutien durant ma carrière pédagogique.

Mes amis : HOSIN, HAMZA, NABIL, FOUZI, DJAMEL, et tous mes amis

sans exception qui n’ont cessé de me soutenir et de m’encourager au

cours de mes années d’études et de m’avoir plus d’une fois remonté le

moral.

Mes enseignantes HELLAL AOUATEF et MEROUCHI qui m’ont

accompagné durant mes études.

Et mes collègues de la promotion 2015.

OMAR

Je dédie ce travail à tous ceux que j’aime mais surtout :

Mes parents : ALI (Rabi yarhmou) et S pour tous leurs sacrifices et

leurs soutiens moraux et matériel dont ils ont fait preuve pour que je

réussisse et à qui je serais éternellement reconnaissant. qu’ALLAH

puisse leur accorder longue vie afin qu’ils puissent trouver en moi toute

gratitude et l’attention voulue.

Spécial à ma famille, à mes frères et à mes sœurs pour tout le soutien

durant ma carrière pédagogique

Mes amis : tous mes amis sans exception qui n’ont cessé de me soutenir

et de m’encourager au cours de mes années d’études et de m’avoir plus

d’une fois remonté le moral.

Et mes collègues de la promotion 2015.

ANOUAR

:ملخص

ه 82.8 حجم مع(. ميلة ولاية )هارون بني والسد( جيجل ولاية )بوسيابى السد بين نقل نظام دراسة الحالية المذكرة فإن

.سنة /3م

.الأنسب البديل تحديد والعقبات. الأنابيب أبعاد إلى تمرير قبل المتغيرات اختيار في نشرع أن شيء كل وقبل أولا

.المائية المطرقة تحليل خلال من المنشآت تؤمين وسنقوم المضخات اختيار طريق عن التحويل تصميم نكمل وسوف أخيرا

.التجويف -المطرقة الهيدروليكية –والاقتصادية الفنية الدراسة - الأنابيب أبعاد :البحث كلمات

Résumé :

Le présent mémoire portera sur l’étude du système de transfert entre le barrage de Boussiaba

(Wilaya de Jijel) et le barrage de Béni Haroun (Wilaya de Mila). Avec un volume de 82.8

hm3/an.

Tout d’abord, on procédera au choix des variantes avant de passer au dimensionnement des

conduites. Les obstacles permettront de dégager la variante la plus adéquate.

Enfin, nous compléterons le dimensionnement du transfert par le choix des pompes et nous

sécuriserons les installations à travers l’analyse de coup de bélier.

Mots clés : dimensionnement des conduites – étude techno-économique – coup de bélier –

phénomène de cavitation.

Summary:

The present memory will study the transfer system between the dam Boussiaba (Wilaya of

Jijel) and the dam of Beni Haroun (Wilaya of Mila). With a volume of 82.8 hm3 / year.

First of all, we proceed to the choice of variants before passing to the dimensioning of pipes.

The obstacles will determine the most suitable variant.

Finally, we will complete the design of the transfer by the selection of pumps and we will

secure installations through the water hammer analysis.

Keywords: dimensioning of pipes - techno-economic study - ram cutting - Cavitation.

Notations principales

A : Section de la conduite [m²]

c : Célérité d’une onde de pression dans une canalisation [m/s]

D : Diamètre de la conduite [m]

e : Epaisseur de la conduite [m]

g : Force de pesanteur [m/s²]

J : Perte de charge unitaire [m/m]

k : Coefficient de rugosité absolu de la conduite [m]

L : Longueur de la conduite [m]

NPSHd : Charge nette à l’aspiration disponible [m]

NPSHr : Charge nette à l’aspiration requise [m]

Ns : Vitesse spécifique [tr/mn]

Q : Débit [m3/s]

Re : Nombre de Reynolds [-]

T : temps [s]

V: Vitesse d’écoulement [m/s]

Z : Altitude [m]

n : Rendement de la pompe [%]

𝜌 : Masse volumique [kg/m3]

PMS : la pression maximale de service [bar]

PN : la pression nominale [bar]

Liste des figures

Figure 1.1 : Carte de situation de la zone du projet ……………………………………………………………4

Figure1.2: barrage Beni Haroune (Google earth)………………………………………………………………5

Figure 1.3 : Photo du barrage beni haroun …………………………………………………………………….6

Figure 1.4: Barrage Boussiaba (Google earth)………………………….……………………………………………………………………7

Figure 1.5 : Barrage Boussiaba ……………………………………………………………………………………………………………………..8

Figure 1.6 : situation géographique de la wilaya de Mila……………………..………………………………9

Figure 1.7: situation de la ville d’El Milia………………………………………...…………………………10

Figure 2.1 : vue en plan du tracé de la conduite – partie refoulement (entre station de pompage et le réservoir

d’équilibre)……………………………………………………………………………………………………15

Figure 2.2 : vue en plan du tracé de la conduite variante 1 – partie gravitaire (entre réservoir d’équilibre et la

retenue de Béni Haroun)………………………………………………………………………………………18

Figure 2.3 : le tracé de la variante 1 sur Google Earth………………………………………………………..19

Figure 2.4 : tracés de la variante 2 sur Google Earth…………………………………………………………21

Figure 2.5 : tracé de la variante 3 ...………………………………………………………………………..…23

Figure 2.6 : Profil en long de la partie refoulement (Barrage boussiaba-BE1)……………………………….24

Figure 2.7 : Profil en long de la variante 1 (entre BE1 et retenue de Béni Haroun)………………………….25

Figure 2.8 : Profil en long de la variante 2(entre BE1 et retenue de Béni Haroun)…………………………..26

Figure 2.9 : Profil en long de la variante 3 partie 1(entre réservoir d’equilibre1 et réservoir de col)……...…27

Figure 2.10: Profil en long de la variante 3 parti 2 (entre le réservoir de col BE2 et la retenu de Béni

Haroun)………………………………………………………………………………………………………..28

Figure 3.1 : simulation partie refoulement …...………………………………………………………………39

Figure 3.2: schéma de profil en long et de la ligne de charge (retenue de barrage boussiaba –BE1)………..42

Figure 3.3 : simulation partie gravitaire…...…………………………………………………………………46

Figure 3.4 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-retenue de barrage Béni Haroun) (variante

1)…………………………………………………………………………………………………………..…..53

Figure3.5 : simulation partie gravitaire(variante 2)…..……………………………………………………54

Figure 3.6 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-retenue de barrage Béni Haroun) (variante

2)…………………………………………………………...………………………………………………….60

Figure3.7 :simulation partie gravitaire(variante 3)(partie 1)…...……………………………………………61

Figure 3.8 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-réservoir BE2 du col)(variante 3 partie

1)………………………………………………………………………………………………………..……..66

Figure3.9 :simulation partie gravitaire(variante 3)(partie 2)…...……………………………………………67

Figure 3.10 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (réservoir de col BE2– la retenus de barrage

béni Haroun)(variante 3 partie 2)…………………………………………………………………….……….69

Figure 4.1 : phases de propagation de l’onde………………………………………………………...……….74

Figure 4.2 : droite de Bergeron………………………………………………………………..………………79

Figure 4.3 : Soupapes de décharge ………………………………………………………….………………..81

Figure 4.4 : Cheminées d’équilibre…………………………………………………………………….……..82

Figure 4.5 : réservoir d’air……………………………………………………………………………….……84

Figure 4.6 : anti-bélier à régulation d’air automatique………………………………………………….…….85

Figure 4.7 :Epure de Bergeron ………………………………………………………………………………89

Figure 4.8 : Les enveloppes de pressions……………………………………………………………….…….90

Figure 4.9 : courbe enveloppe de pression en régime permanent variante 2…………………………………………..…..91

Figure 4.10 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de fermeture 100s) variante 2 …...92

Figure 4.11 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de fermeture 200s) variante 2…...93

Figure 4.12 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps d’ouverture 100s) variante 2……..94

Figure 4.13 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps d’ouverture 200s) variante 2 ……95

Figure 4.14 : courbe enveloppe de pression en régime permanent (variante 3 partie 2) ………...………...…96

Figure 4.15 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de fermeture 100s) (variante 3 partie

2)……………………………………………………………………………………………………………....97

Figure 4.16 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de fermeture 200s) (variante 3 partie

2)……………………………………………………………………………………………………………....98

Figure 4.17 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps d’ouverture 100s) (variante 3 partie

2)………………………………………………………………………………………………………...…….99

Figure 4.18 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps d’ouverture 200s) (variante 3 partie

2)………………………………………………………………………………………………...………….100

Liste des tableaux

Tableau 3.1 : résultats des nœuds de la partie refoulement…………………………………………………...40

Tableau 3.2 : l’état des arcs de la partie refoulement ………………………………………………………...41

Tableau 3.3 : les calcules de NPSH d………………………… …………………………………………………………………………………........45

Tableau 3.4 : résultats des nœuds de la variante 1…………………………………………………………….47

Tableau 3.5 : l’état des arcs de la variante 1…………………………………………………………………..49

Tableau 3.6 : résultats des nœuds de la variante 2…………………………………………………………….55

Tableau 3.7 : l’état des arcs de la variante 2……………………………………………………..……………57

Tableau 3.8 : résultats des nœuds (variante 3 (partie1))……………………………………………………...62

Tableau 3.9 : l’état des arcs (variante 3 (partie1))………………………………………………………...…..64

Tableau 3.10 : résultats des nœuds (variante 3(partie 2))…………………………………………………..…68

Tableau 3.11 : l’état des arcs (variante 3(partie 2))…………………………………………………………...68

Tableau 4.1 : pour déterminer le coup de bélier (programme Excel)…………………………………………88

Tableau 4.2 : Détermination le volume d’air du réservoir (programme Excel)……………………………... 89

Tableau 4.3 : les calculs de régime permanent (variante 2…………………………………………………... 90

Tableau 4.4 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps de fermeture 100s)…………………. 91

Tableau 4.5 : les calculs en régime transitoire (temps de fermeture 200s)…………………………………...92

Tableau 4.6 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps d’ouverture 100s)……………………93

Tableau 4.7 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps d’ouverture 200s)……………………94

Tableau 4.8 : les calculs de régime permanent (variante 3 partie 2)………………………………………… 95

Tableau 4.9 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps de fermeture 100s)…………96

Tableau 4.10 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps de fermeture 200s)………...97

Tableau 4.11 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps d’ouverture 100s)………….98

Tableau 4.12 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps d’ouverture 200s)…………99

Sommaire

Introduction générale …………………………………………………………………………………...…..1

Chapitre 1 présentation de la zone d’étude ……….. ……………………………………...….2

1. Situation géographique …………………………………………………………………………… ..3

2. Situation géologique et géotechnique de la région…………………………………………………...4

3. Barrage de béni Haroun ……………………………………………………………………..……….5

4. Le barrage Boussiaba …………………………………………………………………………….…..7

5. Présentation de la wilaya de Mila…………………………………………………………………….8

6. Présentation d’El Milia…………………………………………………………………………...…10

Chapitre 2 Tracé des variantes…………………………………………………………………………....11

1. Types de transfert ………………………………………………………………………………...…12

2. Critères de tracé de la conduite de transfert ………………………………………………….……..12

3. Variantes proposées ………………………………………………………………………...………14

3.1 Variante 1 ………………………………………………………………………………….………..16

3.2 Variante 2 ……………………………………………………………………………………….…..20

3.3 Variante 3 …………………………………………………………………………………..……….22

Chapitre 3 Calcul et dimensionnement des conduites……………………………...……………..……29

1. Introduction………………………………………………………………………………...………..30

2. Paramètres de transfert………………………………………………………………………..……..30

2.1 Le débit ……………………………………………………………………………………...………30

2.2 Le choix de diamètre ………………………………………………………………………………..30

2.3 La vitesse …………………………………………………………………………..………………..30

2.4 La pression …………………………………………………………………………………………..30

3. Choix du type des conduites…………………………………………………………...…………….31

4. Calcul des paramètres du transfert ………………………………………………………….………31

4.1 Le logiciel de calcul (Epanet) ……………………………………………………………………….32

4.2 Partie refoulement………………………………………………………………………………..….33

4.2.1 Calcule de diamètre économique…………………………………………………………………….33

4.2.2 simulation sur le logiciel Epanet…………………………………………………………………….39

4.3 Partie gravitaire de la retenue Boussiaba vers la station de pompage …………………………..…42

4.3.1 Choix des pompes …………………………………………………………………………………..42

4.3.2 Courbe caractéristique de la pompe ……………………………………………………………...…43

4.3.3 Cavitation – notion de NPSH…………………………………………………………………….….43

4.3.3.1 Les calculs de NPSHd ……………………………………………………………………………..45

4.4 Partie gravitaire………………………………………………………………………………….…..45

4.4.1 Simulation sur le logiciel Epanet…………………………………………………………………….45

4.4.1.1 variante 1 (passage par les galeries)…………………………………………………….….45

4.4.1.2 variante2 (passe par le col)……………………………………………...….54

4.4.1.3 variantes 3 (passe par le réservoir BE2 du col)………………………….....61

5. Conclusion ………………………………………………………………………………………....70

Chapitre 4 Protection de système contre le coup de bélier……….....……………………………….....71

1. Théorie des phénomènes transitoires ……………………………………………………………….72

1.1 Description physique du phénomène …………………………………………………………...…73

1.2 Equations générales ……………………………………………………………………………...…74

1.2.1. Equation de continuité…………………………………………………………………….74

1.2.2. Equation de la dynamique ………………………………………………………….……..75

1.2.3. Oscillation en masse …………………………………………………………………...….75

1.2.4. Propagation par onde élastique (coup de bélier)……………………………………..……77

1.2.4.1 Equation d’Allievi …………………………………………………………………...……77

2. Dispositifs anti-bélier……………………………………………………………………………….79

2.1 Protection basée sur des systèmes sans stockage d’énergie………………………………….……..79

2.2 Protections avec système de stockage d’énergie ……………………………………………..……81

3. Etude des régimes transitoires du transfert …………………………………………………………85

3.1 Etapes de calcul …………………………………………………………………………...………..86

3.2 Présentation du logiciel Cebelmail………………………………………………………………….86

3.2.1 Hypothèses de calcul …………………………………………….....………………………….……86

3.2.2 Paramètres essentiels de la modélisation ………………………….………………………….…….87

4. Programme de calcule le réservoir d’Air (programme EXCEL)….………………………….……..87

5. Dimensionnement ……………………………………………..…………………………………….87

6. Choix des canalisations (variante 3) ………………………………………………………….……100

7. Conclusion ……………………………………………………………………………………...….101

Conclusion générale……………………………………………………………………………………..….102

Références bibliographiques…………………………………………...…………………………………. 103

Annexes ………………………………………………………………..…………………………..………..104

1

Introduction générale

Depuis l’antiquité, l’homme au recours aux transferts d’eau interbassins, ces transferts ont

été principalement mis en œuvre pour l’approvisionnement en eau potable, l’irrigation et

même dans certains cas pour la prévention des inondations.

De nos jours, la raison principale qui motive la réalisation d’un transfert est l’assurance de

la sécurité en eau. Une ressource limitée dans le temps et dans l’espace, souvent répartie

inégalement et excentrée par rapport aux pôles de demande et est souvent source de

conflits.

L’utilisation équitable des ressources en eau est un principe moral. Les transferts

contribuent à établir un équilibre entre les besoins au sein des bassins déficitaires et les

ressources des bassins excédentaires. Dans ce sens, il a été prévu un système de transfert

d’eau vers la région de Mila à partir du barrage Boussiaba.

La présent mémoire portera sur l’étude du système de transfert entre le barrage de

Boussiaba (Wilaya de Jijel) et le barrage de Béni Haroun (Wilaya de Mila). Avec un

volume de 82.8 hm3/an dont 11 hm

3 destinés à l’AEP d’ El Milia, et reste transféré à la

retenue de Béni Haroun pour améliorer l’Alimentation en eau potable et l’irrigation du

Constantinois et des Aurès et ainsi consolider de développement social et économique de

toute la région.

Un dimensionnement des conduites viendra compléter par la suite le tracé en vue de leur

chois.

Au final, nous analyserons le système en régime transitoire ce qui nous permettra de

parfaire le dimensionnement des installations hydrauliques et concevoir des moyens de

protections adaptées.

CHAPITRE 1 PRESENTATION DE LA ZONED’ETUDE

2

Chapitre 1

Présentation de la zone d’étude


3

1. Situation géographique :

Le projet du barrage de Boussiaba et du transfert « Boussiaba – BéniHaroun » se situent

dans les wilayas de Jijel et Constantine. La (figure1.1) ci-après montre la situation

géographique des deux barrages ainsi que l’itinéraire du transfert.

Le but de ce transfert est d’utiliser les ressources naturelles de l’Oued Boussiaba pour

satisfaire les besoins en eau potable de la région d’El Milia et compléter les apports dans la

retenue de BENI HAROUNE, dans le cadre de l’alimentation en eau potable et d’irrigation

du Constantinois et des Aurès et le renforcement de l'AEP de Mila.

Le barrage de Boussiaba est situé sur l’oued de même nom, à une distance à vol d’oiseau

d’environ 7 km au Nord-Est de la ville d’El Milia. L’oued Boussiaba est un affluent rive

droite de l’oued kebir.Le site de l’ouvrage se trouve environ 3 km en amont de la

confluence entre l’oued Boussiaba et son affluent rive droite:l’oued M’chat (parfois

dénommé sur carte oued Demana di Kouider).

L’accès au site se fait depuis El Milia par la route de Wilaya n°39 qui relie, sur la rive

droite de l’oued Boussiaba, El Milia à Collo dans la wilaya de Skikda. Cette route longe la

rive droite du site de la cuvette.


4

Figure 1.1 :Carte de situation de la zone d’étude.

2. Situation géologique et géotechnique de la région :

Le tracé est situé entre El Milia et le barrage Béni Haroun (wilaya de Mila), la région entre

El Milia Et Mila est caractérisée par :

Des zones montagneuseset talus : le relief montagneux est très accidenté, les montagnes

et les talus occupent la majoritéde la zone d’étude.

Un réseau hydrographique important :on distingué principalement oued el KEBIR et

d’autre cours d’eaux qu’ils sont le plus souvent guidé par les failles affectant la région.

Des zones plaines :situées dans la vallée et les terrasses d’oued el KEBIR et des autres

cours d’eaux.


5

3. Barrage de béni Haroun :

Figure1.2:barrage BeniHaroune (Google earth)

Le barrage de Béni Haroun est un grand complexe hydraulique stratégique en Algérie,

situé dans la wilaya de Mila au nord-est de l'Algérie. Le barrage de 120 m de hauteur, est le

plus important et le plus grand barrage en Algérie avec une capacité de 960 millions de

mètres cubes. Le barrage proprement dit est constitué d’une digue renforcée de 1,5 million

de mètres cubes de béton roulé compact Avec sa grande station de pompage d'eau brute,

dont la puissance est de 180 MW, le barrage alimente en eau potable plusieurs régions

limitrophes de la wilaya de Mila, notamment les wilayas de Jijel, Constantine, Oum el

Bouaghie, Batna etKhenchela. Le barrage fournit également une quantité importante d'eau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Alg%C3%A9rie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Mila

http://fr.wikipedia.org/wiki/Alg%C3%A9rie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Mila

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Jijel

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Constantine

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Oum-El-Bouaghi



http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Batna

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wilaya_de_Khenchela


6

d’irrigation pour quelques centaines d'hectares d'exploitations agricoles dans les régions

voisines,En juin 2011, le barrage a atteint un niveau des plus élevés depuis le début de son

remplissage graduel en 2005 en atteignant le volume de 851 millions de mètres cubes.

Au 12 février 2012, le barrage a atteint un pic historique jamais réalisé depuis sa mise en

service à ce jour: 1 milliard de mètres cubes, dépassant ainsi de 40 millions de mètres

cubes sa capacité théorique (960 millions de mètres cubes).Voire (Figure 1.2 et 1.3).

Figure1.3 : Photo du barrage beni haroun

http://fr.wikipedia.org/wiki/12_f%C3%A9vrier

http://fr.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9vrier_2012

http://fr.wikipedia.org/wiki/2012


7

4. Le barrage Boussiaba :

Figure 1.4: Barrage Boussiaba (Google earth)

Le barrage de Boussiaba, du nom de l'oued qui l'alimente, se situe à une dizaine de

kilomètres de la ville d'El Milia, dans la wilaya de Jijel, à près de 400 kms à l'est d'Alger.

Petit barrage, si on le compare à celui de Ben Haroun, il ne manquera pas de constituer

une sérieuse réserve de la précieuse eau dans la région.


8

Le barrage Boussiaba d'une capacité de 150 hm3 pour un volume régularisé de 80 hm3 est

destiné essentiellement pour le transfert vers le barrage de Béni Haroun dans la wilaya de

Mila qui est lui aussi connu pour assurer des transferts vers différentes wilayas de l'est du

pays, notamment Constantine et Batna. Pour rappel, le barrage de Kissir, qui sera érigé sur

le cours de l'Oued, qui sépare les communes de Jijel et à El Aouana à une dizaine de

kilomètres à l'ouest du chef-lieu de wilaya, aura une capacité de 68 hm3 pour un volume

régularisé de 48 hm3. Ce futur ouvrage hydraulique devrait assurer l'alimentation en eau

potable de près de 250 000 habitants du centre de la wilaya, soit entre El Aouana et Chekfa

en passant bien sûr par Jijel. (Voire Figure 1.4 et 1.5)

Figure1.5 :Barrage Boussiaba

5. Présentation de la wilaya de Mila

La wilaya de Mila se situe au Nord Est de l'Algérie et occupe une superficie totale de

3480 , 45 Km² soit 0,14 % de la superficie du pays , la population de la wilaya est

estimée dans l’année 2011 par 810370 .le chef lieu de wilaya est distant de 50 km de

Constantine, de 100 km de Jijel et de 450 km de la capitale -Alger-. (VoireFigure 1.6)

Limites territorialesau nord par la wilaya de Jijel ,au sud par la wilaya de Batna, au l’ouest

par la wilaya de Sétif, au sud – Est par la wilaya d’Oum El Bouaghie,a l’est par la wilaya

de Constantine, au nord-Est par la wilaya de Skikda

http://www.djazairess.com/fr/city/Constantine

http://www.djazairess.com/fr/city/Batna

http://www.djazairess.com/fr/city/Jijel

http://www.djazairess.com/fr/city/Jijel


9

Le climat de la wilaya est caractérisé par des étés secs et chauds et des hivers froids et

humides.

La pluviométrie varie entre 700mm/an dans la zone montagneux, 350mm/an au sud et 400

à 600mm/an dans la partie centrale.

L’hydrographie est caractérisée par un réseau dense constitué de cours d’eau alimentant

l’oued Endja, l’oued El kebir et l’oued El Rhumel.

Figure1.6 :situation géographique de la wilaya de Mila


10

6. Présentation d’El Milia

La ville d’El-Milia se situe au Nord-est de l’Algérie dans le nord constantinois. El Milia

fait partie de la Wilaya de Jijel (18000). Elle se trouve aux croisements des routes de

Constantine, Jijel, elle est à 72 km de Constantine au Sud, 80 km de Skikda à l’Est, 57 km

de Jijel à l’Ouest et à 15 km de la mer méditerranée, et ça Population est de 83 931

habitants (recensement 2007). (Voire Figure 1.7)

La région d'El-Milia se caractérise par un relief montagneux très accidenté, les montagnes

occupent 82% de la superficie totale, elles se tiennent jusqu'à 1200 m. Caractérisé par un

littoral vierge et des petites montagnes couvertes par des végétations assez denses et des

sources d'eaux.

Figure 1.7:situation de la Daïra d’El Milia

Conclusion

Voila dans ce chapitre on à vu généralement les situations géographiques des zones

d’étude, ces situations on utilise dans les autre chapitre comme des données.


11

CHAPITRE 2 TRACE DES VARIANTES

11

Chapitre 2

Tracé des variantes


12

Les transferts peuvent être envisageables dans le cas de bassins versants avec des

potentialités hydrologiques importantes mais présentant des difficultés d’exploitation liées

à la morphologie ou au degré d’occupation de leur sol. Nous citerons le cas des oueds

sahel et Soummam faisant partie du bassin versant de la Soummam : malgré les débits

importants d’eau transitant par ces cours d’eau, la topographie et le degré de

développement de la vallée rendent impossible l’implantation d’ouvrages de régulation et

de stockage. Seule la solution d’un transfert vers une retenue d’un bassin versant voisin

constitue une option envisageable.

Pour EL MILIA, le barrage de Boussiaba contrôlant le sous bassin de la région se révèle

insuffisant et l’existence d’un important volume d’eau superficielle au sud de la localité

constitue une ressource intéressante à exploiter pour appuyer le développement de la

région.

Au cours de ce chapitre, nous allons essayer de définir certains critères essentiels au tracé

d’un transfert et étudier les différentes variantes possibles pour le transfert des eaux du

barrage Boussiaba jusqu'à la retenue de barrage Béni Haroun.

1. Types de transfert

Un transfert d’eau consiste à user de la technique la plus appropriée pour transporter l’eau

de sa source jusqu’aux lieux de demande à travers un réseau de conduites ou d’ouvrages.

Transfert à écoulement gravitaire : la ressource présente une charge supérieure

au point d’arrivée, l’écoulement peut se faire soit à surface libre dans des

canaux ou aqueducs(le tracé doit présenter des faibles pentes, convient surtout

pour des grands débits à transporter tous en minimisant les pertes de charge),

soit en charge dans des conduites forcées.

Transfert par refoulement : l’écoulement s’effectue à pleine section en utilisant

un système de pompage fournissant l’énergie nécessaire à l’élévation de l’eau et

vaincre les pertes de charge. L’écoulement en charge entraine des pertes de

charge non négligeables.

Un transfert mixte peut facilement être envisagé suivant la nature des terrains et de la

topographie traversée.

2. Critères de tracé de la conduite de transfert


13

La faisabilité et la rentabilité d’un projet de transfert dépend essentiellement de l’étude

technico-économique qui justifiera le bon choix des investissements à réaliser. Cette étude

portera sur une comparaison entre plusieurs variantes présentant des caractéristiques

optimales.

Afin de définir les variantes les plus technico-économiques. Il est essentiel d’appuyer nos

choix et méthodes de tracés sur des critères définissant la bonne conduite à avoir lors de la

conception et la projection du tracé{Dupont, 1979 ; Godart , 2000 ;ESHA , 2005}.

Critères techniques

Les critères techniques sont comme suit :

- Avoir des vitesses d’écoulements raisonnables dans les conduites en charge afin de

minimiser les conséquences des phases transitoires et d’éviter l’érosion interne.

- Dans le but de protéger la conduite contre toute dégradation volontaire ou

involontaire, de minimiser sa maintenance et réduire l’effet de la dilatation

thermique ainsi que son impacte environnemental, une pose enterrée de la conduite

devrait être envisagée dans la mesure du possible en évitant les excavations

importantes de roche.

- Eviter les zones d’instabilités qui peuvent conduire au déboitement des joints et à

des déformations excessives de la conduite.

- Eviter l’entrée de polluants par fonctionnement en dépression (points hauts).

- Rechercher un profil en long aussi régulier que possible de tel sorte qu’il ne puisse

pas se former des poches d’air au moment du remplissage. Ces dernières peuvent

êtres très dangereuses lors de phénomènes transitoires (coups de bélier)

- Faciliter la collecte de l’air en des points hauts de façon naturelle ou artificielle.

Pour cela, il se doit de réaliser une montée lente suivie par une descente rapide : les

pentes minimales pour un grand diamètre sont de 1/1000 pour les profils ascendants

et de 1/500 pour les profils descendants.

- Projeter le tracé de la conduite prés des routes et chemins pour faciliter le transport

des matériaux et de la main d’œuvre.

- Chercher à couper les courbes de niveau aux sections les moins accentuées.

Critères économiques


14

Les critères économiques sont comme suit :

- Limiter la vitesse d’écoulement de telle sorte à minimiser les pertes de charge,

réduisant ainsi le système de pompage et les couts d’énergie lors de l’exploitation.

- Avoir un tracé aussi rectiligne et aussi court que possible.

- Recenser les propriétés publiques susceptibles d’être traversées et éviter dans la

mesure du possible les zones d’habitations et les propriétés nécessitant des

indemnisations.

- Minimiser les ouvrages conduisant à des surcouts de réalisation : traversée de rail,

de chaussée, passages aériens et conduites autoportées pour la traversée de

thalwegs profonds, tunnels, butées et contre butées lors de changements brusques

de direction…

- Avoir le moins de pièces spéciales possible en adoptants un profil régulier optimal

(purges, ventouses, protection anti bélier…).

- Eviter les terrains rocheux et zones instables nécessitant des frais de pose plus

importants.

3. Variantes proposées

Tout d’abord, nous sommes tentés de réaliser un tracé direct entre le prise située sur la rive

sud de la retenue face au barrage de Boussiaba et la retenue de Béni Haroun

Après étude de carte topographique de la région de projet au 1/25000 (voir annexe 1 ), nous

retenons les points particuliers du tracé nécessitant le plus d’attention :

- Le passage des premiers reliefs à traverser de la région de Ramdan Djamel (Jijel)

au sud de la retenue de Boussiaba ainsi que le contournement des localités

existantes.

- La traversé deux oueds (oued Bazir et oued Damti) qui présente des sections

importantes influencées par la retenue du barrage.

- Le contournement de Djebel Tasslat


15

Figure 2.1 : vue en plan du tracé de la conduite – partie refoulement (entre station

de pompage et le réservoir d’équilibre)


16

3.1 Variante 1 :

Ce tracé correspond à celui de la variante 1 étudiée au stade des études de variantes de

tracé. Les figures 2.1 et 2.2 présentent schématiquement la vue en plan du tracé de la

conduite.

L’adduction commencée par une partie de refoulement qui traverse ensuite la terrasse

alluviale et le lit de l’oued Boussiaba pour franchir le col topographique de l’axe aval du

barrage à la cote 51.

L’adduction longe une piste, traverse l’oued Bazir et passe au sous le pont de la voie ferrée

« Jijel – Ramdane Djamel ». L’adduction est en pied de talus en suivant une étroite piste

existante.

Au-delà l’adduction reprend la traversée de la terrasse de l’oued Bazir dans une zone

colonisée par un maquis très dense.

l’adduction commence à remonter avec une pente de plus en plus forte vers le col à la cote

211 (croisement des routes reliant El Milia à Constantine et Skikda).

Au-delà l’adduction descend très fort dans un vallon de Mechtat el Krouz à la cote 88 pour

remonter également avec une forte pente pour rejoindre la nouvelle route menant vers

Constantine (cote 216), en contournement la ville d’El Milia par l’Est. Le fond de vallée

est occupé par un grand nombre d’habitations. A partir de ce point, la conduite remonte

pour rejoindre la zone du réservoir d’équilibre (Cote 258), En ce point le profil en long est

ascendant c’est pour ça en a choisie cette cote.

A partir du réservoir d’équilibre ça commence la partie gravitaire, la conduite descend vers

la nouvelle route de contournement d’El Milia, pour descendre dans la vallée de l’oued

Damti (cote 34)

Après la conduite traverse l’oued Kebir dont le lit est très large; elle reste ensuite sur sa

terrasse en rive gauche. Après environ 1 km , la conduite traverse l’oued Bouhertout et

remonte dans le versant jusqu’à la cote 140 pour rejoindre l’oued Kebir qu’elle retraverse

l’adduction remonte sur le coté oued. Ensuite elle traverse la route pour aller rejoindre le

remblai de l’ancienne voie de chemin de fer. Elle pénètre dans le tunnel ferroviaire puis

ressort par une petit rameau de galerie (passage en galerie n°1) (cote 71) percé à la fin de

l’alignement droit.

La conduite suivra le tracé de la RN 27, coté montagne. Une fois franchie l’oued Kebir le

tracé suit la terrasse alluviale en longeant l’alignement de la route nationale pour aller


17

refranchir encore une fois le lit de l’oued Kebir. Au-delà la conduite suit la RN27 coté

falaise jusqu’au un autre franchissement de l’oued.

Après avoir traversé l’oued la conduite remonte franchement pour aller contourner par le

haut les zones instables relevées dans cette zone. Elle suit une courbe de niveau pour

atteindre la tête nord de la galerie n°2(cote 107 m).

Après avoir franchi en tunnel la rive gauche de l’oued Kebir, la conduite traverse la gorge

de Hammam Béni Haroun en aérien et rejoint la RN 27.

L’adduction longe ensuite la RN 27 coté montagne jusqu’à elle pénètre dans la galerie n°3

(cote 106 m) d’une longueur de 700 m environ.

A partir de ce point la conduite est placée en bordure de la route nationale cotée talus pour

rejoindre l’oued Dib dans la retenue de Béni Haroun à cote de 174 m.


18

Figure 2.2 : vue en plan du tracé de la conduite variante 1 – partie gravitaire (entre

réservoir d’équilibre et la retenue de Béni Haroun)


19

Figure 2.3 : le tracé de la variante 1 sur Google Earth


20

3.2 Variante 2 :

La différence entre la première variante et la deuxième réside essentiellement sur la

deuxième partie du transfert (aval) (partie gravitaire).

Dans cette variante la partie de refoulement sera la même que la première variante mais on

remplace le tracé qui passe par les galeries (galerie n°1 et 2 et 3) par un autre qui passe par

le col de Hammam Béni Haroun, alors les cotes des pointes sera comme suite :

La première cote est 140m au lieu la galerie n°1, la deuxième cote est 189 au lieu la

galerie n°2, et enfin le passage par le col 223m au lieu la galerie n°3

On aura pour la seconde variante une longueur totale sur plan de 22234 m, avec 19 purges

aux points hauts du tracés et 17 vidanges aux pointes bas (figure 2.4).


21

Figure 2.4 : tracés de la variante 2 sur Google Earth


22

3.3 Variante 3 :

Dans cette variante on a un seul changement par rapport à la deuxième variante, ce

changement situé au point de col, On a ajouté un réservoir d’aération BE2 au col (223 m).

On aura pour la variante 3 le même tracé de la deuxième variante ainsi que (la longueur

totale, nombre des purges et des vidanges).


23

Figure 2.5 : tracé de la variante 3


24

Représentation des profils en long.

Figure 2.6 : Profil en long de la partie refoulement (Barrage boussiaba-BE1)

0

50

100

150

200

250

300

Alt

itu

de

(m)

Distance (m)

profil en long

profil en long


25

Figure 2.7 : Profil en long de la variante 1 (entre BE1 et retenue de Béni Haroun)

0

50

100

150

200

250

300

20

81

,27

55

64

,4

68

99

,91

77

77

,36

93

20

,74

10

23

3,0

6

11

18

4,6

4

12

24

6,7

8

12

94

7,8

5

13

37

7,0

2

13

66

0,6

9

15

47

8,6

9

16

38

2,2

1

17

62

8,1

19

09

7,7

4

21

98

2,6

3

Alt

itu

de

(m)

Distance (m)

profile en long

profile en long


26

Figure 2.8 : Profil en long de la variante 2(entre BE1 et retenue de Béni Haroun)

0

50

100

150

200

250

300

27

70

,66

50

19

,44

83

35

,06

93

59

,66

99

19

,31

10

54

8,0

2

11

84

1,0

6

12

52

6,6

13

00

3,7

2

13

43

9,5

7

14

28

6,2

3

15

01

7,4

4

15

47

8,5

4

15

72

0,4

1

16

14

7,6

8

16

25

2,1

6

17

05

1,5

7

18

24

9,3

5

18

75

3,6

19

74

9,6

8

20

39

8,7

6

20

64

4,3

1

21

97

2,6

3

Alt

itu

de

(m)

Distance (m)

Profil en long

Série1


27

Figure 2.9 : Profil en long de la variante 3 partie 1(entre réservoir d’equilibre1 et

réservoir de col)

0

50

100

150

200

250

300

20

81

,27

37

64

,49

63

09

,83

68

99

,91

75

31

,26

87

86

,72

93

20

,74

98

94

,87

10

56

8,8

11

18

4,6

4

11

69

6,9

8

12

49

6,2

7

12

94

7,8

5

13

22

6,7

5

13

38

2,2

9

13

66

0,6

9

15

05

9,3

3

15

93

5,1

6

19

70

5,8

2

Alt

itu

de

(m)

Distance (m)

Profil en long

Série1


28

Figure 2.10: Profil en long de la variante 3 parti 2 (entre le réservoir de col BE2 et

la retenu de Béni Haroun)

Conclusion

Dans ce chapitre on a tracés les variantes par l’utilisation de Google Earth et on a remarqué

les difficultés dans le tracées de la première variante.

0

50

100

150

200

250A

ltit

ud

e(m

)

Distance (m)

Profil en long

Série1

Chapitre 3 CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

29

Chapitre 3

Calcul et dimensionnement des conduites


30

1. introduction

Ce chapitre est consacré au dimensionnement des différents ouvrages hydrauliques du

transfert pour chaque variante envisagée en vue de leur comparaison.

Nous allons utiliser le logiciel Epanet pour le dimensionnement des conduites, trouver les

pressions et les vitesses d’écoulement pour qu'ils soient dans les normes en vigueur.

2. Paramètres de transfert:

2.1 Le débit :

Les conduites doivent supporter les plus grands débits, ce dernier déjà fixé par l’ANBT

(Agence National des Barrages et Transferts). Le débit nominal de pompage à partir de la

retenue du barrage de Boussiaba pris en compte est de 3,3 m3/s.

Le piquage destiné à l’AEP d’El Milia, étant considéré au droit du réservoir d’équilibre

BE1, avec un débit nominal de 0,5 m3/s. Il reste donc 2,8 m

3/s à transférer vers la retenue

de Béni Haroun.

2.2 Le choix de diamètre :

Après avoir calculé le diamètre économique de la partie refoulement, il faudrait se référer

aux catalogues ou on trouve les diamètres normalisés et commerciaux.

2.3 La vitesse :

Sachant que les fortes vitesses d’écoulements qui sont supérieurs à 4 m/s favorisent la

dégradation des parois internes de la conduite, et que les faibles vitesses qui sont inferieur

à 0.5 m/s favorisent la formation des dépôts dans les conduites, il est nécessaire donc que

la vitesse d’écoulement dans les conduites doit être dans la limite du possible entre 0.5 et 4

m/s, toute fois, certains cas font l’exception.

2.4 La pression :

Il est nécessaire de vérifier les pressions au sol en chaque nœud, de ce fait la valeur

maximale de la pression au sol ne doit pas aller au delà de 6 bars ni au dessous de 1 bars.

Pour déterminer la pression au sol on

𝑃𝑠 = 𝐶𝑝 − 𝐶𝑇𝑁


31

utilise la formule suivante :

Ps : Pression au sol (m) ;

CTN : cote du terrain naturel ;

Cp : cote piézométrique du point considéré avec :

𝐶𝑝 = 𝐶𝑃 𝑎𝑚 − ∆ 𝐻

CP am : cote piézométrique amont (m) ;

H : La somme des pertes de charge du tronçon (m)

3. Choix du type des conduites:

Le choix de type de conduite s’établit suivant des critères technique et économique telle

que :

disponibilité sur le marché.

Comportement vis-à-vis des phénomènes transitoires.

Resistance a la pression interne externe et la flexion.

Frais de fournitures et de poses.

Nature des terrains traversés.

Pertes de charge et vitesse d’écoulement.

Poids et contraintes de pose.

Dans ce projet, nous disposons d’un débit important de 3.3 m3/s (partie refoulement) et 2.8

m3/s (partie gravitaire) imposant de gros diamètre, un profil en long très accidenté

engendrant des pressions au sol élevées et des hauteurs géométriques provoquant des

phénomènes transitoires importants.

Les terraines traversés par les conduites sont de type varie (roches calcaires, marne…).

Touts ses contraintes nous conduisent à opter pour une conduite en acier soudé en spirale

d’épaisseur uniforme répondant au critère de résistance mécanique.

4. Calcul des paramètres du transfert :


32

4.1 Le logiciel de calcul (Epanet)

a. Présentation :

EPANET est un logiciel de simulation du comportement hydraulique et qualitatif de l'eau

sur de longues durées dans les réseaux sous pression. Un réseau est un ensemble de tuyaux,

nœuds (jonctions de tuyau), pompes, vannes, bâches et réservoirs.

EPANET calcule le débit dans chaque tuyau, la pression de chaque nœud, le niveau de

l'eau dans les réservoirs, et la concentration en substances chimiques dans les différentes

parties du réseau, au cours d'une durée de simulation divisée en plusieurs étapes. Le

logiciel est également capable de calculer les temps de séjour et de suivre l’origine de

l’eau.

EPANET a pour objectif d’avoir une meilleure compréhension de l'écoulement et de

L’usage de l'eau dans les systèmes de distribution. Il peut être utilisé pour différents types

d'application dans l'analyse des systèmes de distribution.

EPANET fournit un environnement intégré pour l'édition de données de réseau, pour

l’exécution de simulations hydrauliques et de simulations qualité, et pour l'affichage des

résultats sous plusieurs formats (des cartes avec des codes couleurs, des tableaux et des

graphiques).

b. Modélisation hydraulique :

Les principaux facteurs de la modélisation sont :

- Les nœuds de demande : sont les points du réseau ou les arcs se rejoignent. Ce sont

des points d’entrée ou de sortie d’eau et peuvent également ne pas avoir de débit.

Les données d'entrée minimales exigées pour les nœuds de demande sont:

• L’altitude au-dessus d'un certain plan de référence (habituellement le niveau de la mer).

• La demande en eau (débit prélevé sur le réseau).

Les résultats calculés aux nœuds de demande, à chacun des intervalles de temps d'une

simulation sont:

•La charge hydraulique (ou hauteur piézométrique): énergie interne par poids spécifique de

fluide ou bien somme de l'altitude avec la hauteur de pression.


33

- Les tuyaux : sont des arcs qui transportent l'eau d'un point du réseau à l'autre.

EPANET suppose que tous les tuyaux sont pleins à tout instant. L’eau s’écoule de

l'extrémité qui a la charge hydraulique la plus élevée (altitude + pression, ou

énergie interne par poids d'eau) à celle qui a la charge hydraulique la plus faible.

Les données de base pour les tuyaux sont:

• Le nœud initial et final;

• Le diamètre;

• La longueur;

• Le coefficient de rugosité (pour déterminer la perte de charge);

Les valeurs calculées pour les tuyaux incluent :

• Le débit ;

•La vitesse d'écoulement ;

• La perte de charge ;

La perte de charge ou charge hydraulique perdue à cause du frottement de l'eau avec les

parois du tuyau peut être calculée en utilisant une de ces trois formules :

• Formule de Hazen-Williams ;

• Formule de Darcy-Weisbach ; (c’est la formule utilisée dans notre cas)

• Formule de Chezy-Manning ;

4.2 Partie refoulement

4.2.1 Calcul de diamètre économique

Pour le cas des conduites de refoulement le principe du dimensionnement technico-

économique consiste à évaluer les frais d'amortissement et d'exploitation de plusieurs

diamètres (respectant la condition de vitesse requise), le bilan minimal de ces frais

détermine le diamètre technico-économique de la conduite de refoulement.

Afin de dimensionner cette adduction en refoulement, nous avons établi une comparaison

technico-économique entre trois (03) diamètres.


34

RETOUR

LES DIAMETRES CHOISIS

LE DEBIT DU PROJET : Q = 3,3 m3/s

D1 = 1,4 M

LA VITESSE MINIMALE : Vmin = 0,5 m/s

D2 = 1,6 M

LA VITESSE MAXIMALE : Vmax = 2 m/s

D3 = 2,2 M

LE DIAMETRE MAXIMUM : : D max = 2,67090958 M

LE DIAMETRE MINIMUM : D min = 1,33545479 M


35

RETOUR

SUIVANT

LA LONGUEUR DE L'ADDUCTION : L = 7146,62 M

LA HAUTEUR

GEOMETRIQUE : Hg = 205 M

LA RUGOSITE DE LA CINDUITE : K = 0,0001 M LE DEBIT DU PROJET : Q = 3,3 m3/s

Re D(m) V (m/s) j (m/m) L (m) ΔH (m) Hmt (m) Λ ƒ

3002729,75 1,4 2,14480697 0,002005158 7146,62 17,1961239 222,1961239 0,011972897 -2,73514E-05

2627388,54 1,6 1,64211783 0,001018991 7146,62 8,738810115 213,7388101 0,011862623 3,34968E-05

1910828,03 2,2 0,86855819 0,000205355 7146,62 1,761115955 206,761116 0,011749783 0,000290238


36

RETOUR

SUIVANT

LE RENDEMENT DE LA POMPE : η = 70 %

PRIX DU Kwh : e = 4,67 Da

LE TEMPS DE POMPAGE : T = 20 heures

D (m) P (Kw) E (Kwh) Fexp (Da)

1,4 8534,479591 62301701,01 290 948 944

1,6 8293,781226 60544602,95 282 743 296

2,2 8094,720823 59091462,01 275 957 128


37

LE TAUX D'INTERET : i = 7 % L'AMORTISSEMENT ANNUEL : A = 0,08581052

n = 25 Ans

D (m) Prix ml (Da) L (m) Fraix amort (Da) 1,4 57000 7146,62 34955544

LE BILAN GENERAL

1,6 68000 7146,62 41701351 2,2 108000 7146,62 66231557


38

RETOUR

SORTIR

1,4 1,6 2,2

Frais exp,(Da) 290948944 282743296 275957128

Frais amts,(Da) 34955544 41701351 66231557

Bilan (Da) 325 904 488 324 444 647 342 188 685

LE BILAN MINIMUM EST DE : 324444647 Da

LE DIAMETRE ECONOMIQUE CORRESPOND AU BILAN MINIMUM 1,6


39

4.2.2 simulation sur le logiciel Epanet

Figure3.1 : simulation partie refoulement.


40

Les résultats de la simulation sont résumés dans les tableaux suivants :

Tableau 3.1 : résultats des nœuds de la partie refoulement

Altitude Charge Pression

ID Nœud m m m

Nœud 2 41 343 302

Nœud 3 53 342,7 289,7

Nœud 4 40 341,84 301,84

Nœud 5 81 339,82 258,82

Nœud 6 70 339,63 269,63

Nœud 7 203 337,18 134,18

Nœud 8 108 336,53 228,53

Nœud 10 258 335,68 77,68

Nœud 11 258 261,12 3,12

Nœud 12 255 259,99 4,99

Réservoir 1 45 85 40



41

Tableau 3.2 : l’état des arcs de la partie refoulement

Longueur Diamètre Rugosité Débit Vitesse Pert.Charge Unit.

ID Arc m mm mm LPS m/s m/km

Tuyau 2 294,35 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 3 834,37 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 4 1971,91 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 5 183,3 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 6 2391,8 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 7 635,08 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 1 835,81 1600 0,1 3300 1,64 1,02

Tuyau 11 100 1600 0,1 3300 1.64 11,22

Tuyau 8 100 1200 0,1 500 0,44 0,12

Pompe P Sans Valeur Sans Valeur Sans Valeur 3300 0 258

Vanne 10 Sans Valeur 1600 Sans Valeur 3300 1,64 74,55


42

Figure 3.2: schéma de profil en long et de la ligne de charge (retenue de barrage boussiaba –

BE1).

4.3 Partie gravitaire de la retenue Boussiaba vers la station de pompage :

La station de pompage est situé a l’aval de barrage de Boussiaba à une longueur de L = 291

m, et ça cote de 41m.

4.3.1 Choix des pompes :

a) Vitesse spécifique

Supposons l’utilisation de trois (3) pompes identique en parallèles.

Pour un débit Q = 1.1 m3/s, une HMT = 205 MCE, on calcule la vitesse spécifique

correspondante à une vitesse de rotation n = 1000 tr/mn :

𝑁𝑠 =𝑛 𝑄

12

𝐻3

4

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Profil en long

pièzo


43

𝑁𝑠 =1000 1.1

12

2053

4

Ns = 19.36 tr/mn

Cette vitesse spécifique est caractéristique à une famille de pompes géométriquement

semblables de type centrifuge.

b) Type de pompe :

Nous optons pour 4 quatre pompes identiques en parallèles, dont une secours, de type KSD

RDLP. Chaque pompe devra fournir un débit Q = 1.1 m3/s pour une HMT = 205 m.CE à

partir d’une bâche d’aspiration dont le niveau minimal du plan d’eau assurant la mise en

charge à l’aspiration de la pompe est surélevé de 4m par rapport à l’axe d’aspiration de la

roue.

4.3.2 Courbe caractéristique de la pompe :

On utilise les courbes caractéristiques de la pompe KSB RDLP [Annexe 7]

On obtient Pour chaque groupe de pompage :

Une HMT = 205 M.CE pour un débit Q = 1.1 m3/s.

Un rendement optimal n = 82%

La puissance du groupe avec une majoration de 10 % nous donne :

P = 1.1 𝑔 𝐻𝑀𝑇 𝑄

𝑛 [kW] P = 1.1

9.81 ∗ 205∗ 1.1

0.82

P = 2967,525 kW

La puissance totale installée de la station est :

Pt = 8902.575 kW

NPSH r = 5 m

4.3.3 Cavitation – notion de NPSH:


44

La vitesse de rotation des groupes de pompages et le niveau du radier du bassin d’aspiration

sont des paramètres influant du cout de réalisation et d’exploitation de la station de pompage.

Ces deux paramètres ont une relation directe avec le phénomène de cavitation d’où

l’importance primordiale de l’étude de ce phénomène lors de la conception et la réalisation

d’une station de pompage [DUINARD/NATHAN, 1985].

La cavitation est un phénomène très bruyant engendré par la formation de poches d’air dans la

zone de faible pression à l’entrée de la roue d’une pompe. Les bulles d’air sont repressurisées

par les aubes et implosent brusquement prés des parois causant une chute de la hauteur

manométrique, des instabilités, des vibrations et une forte érosion du métal.

La vaporisation du fluide à l’entrée de la roue survient lors d’une baisse de pression à ce

niveau en de ça de la pression d’ébullition appelée tension de vapeur.

Pour éviter ce phénomène, la pression totale à l’entrée de la pompe PA doit dépasser la

tension vapeur d’une quantité minimale représentée par la charge nette à l’aspiration requise

NPSHr.

NPSHr = 𝑃𝐴 𝑚𝑖𝑛

𝜌𝑔 - hv [m]

Avec,

hv: Tension de vapeur [m].

𝑃𝐴 𝑚𝑖𝑛

𝜌𝑔 : Pression totale à l’entrée de la pompe provoquant le début de cavitation [m.CE].

Le NPSH requis dépend uniquement de la conception de la pompe. Il est défini

expérimentalement comme étant la valeur qui limité la chute de la hauteur manométrique à un

certain pourcentage pour un débit constant.

La condition de non cavitation se traduit par la vérification de la condition suivante :

NPSHd > NPSHr

Ou, le NPSHd représente la charge nette à l’aspiration disponible dépendante de l’installation.

NPSHd = 𝑃𝐴

𝜌𝑔 – hv [m]

NPSHd = 𝑃0

𝜌𝑔 - (Ha + ja+ hv)


45

Avec, 𝑃0

𝜌𝑔 : Pression atmosphérique [M.CE], Ha : hauteur d’aspiration [m], ja : perte de charge

à l’aspiration [M.CE].

4.3.3.1 Les calculs de NPSHd :

Tableau 3.3 : les calcules de NPSH d

Q(m3/s) D(m) V (m/s) j (m/m) L (m) ΔH (m) Hmt (m) NPSH(m) ha(m)

3,3 1,6 1,64211783 0,00101888 291 0,35579253 205,355793 13,6442075 -4

3,3 1,8 1,29747582 0,00056225 291 0,19633931 205,196339 13,8036607 -4

3,3 2 1,05095541 0,00033104 291 0,11559969 205,1156 13,8844003 -4

A partir de tableau 3.3 on a : NPSHd max = 13.88 m alors on a choisi le diamètre qui

correspondant a cette valeur de NHPSd est D = 2000 mm.

Finalement on vérifier la condition de non cavitation

NPSH d = 13.88 m

NPSH r = 5 m NPSH d > NPSH r pas de risque de cavitation.

4.4 Partie gravitaire

4.4.1 Simulation sur le logiciel Epanet

4.4.1.1 variante 1 (passage par les galeries)


46

Figure3.3 : simulation partie gravitaire (variante 1)


47


Tableau 3.4 : résultats des nœuds de la variante 1


ID Nœud m m m

Nœud 1 33 257,93 224,93

Nœud 2 64 256,38 192,38

Nœud 3 56 256,26 200,26

Nœud 4 134 255,13 121,13

Nœud 5 51 253,78 202,78

Nœud 6 85 253,23 168,23

Nœud 7 73 253,02 180,02

Nœud 8 79 252,79 173,79

Nœud 9 74 252,6 178,6

Nœud 10 81 252,32 171,32

Nœud 11 71 252,13 181,13

Nœud 12 71 251,38 180,38

Nœud 13 63 251,17 188,17

Nœud 14 71 250,98 179,98

Nœud 15 64 250,66 186,66

Nœud 16 70 250,55 180,55


48

Nœud 17 61 250,3 189,3

Nœud 18 66 250,05 184,05

Nœud 19 66 249,98 183,98

Nœud 20 73 249,59 176,59

Nœud 21 72 249,34 177,34

Nœud 22 75 249,21 174,21

Nœud 23 68 248,8 180,8

Nœud 24 79 248,43 169,43

Nœud 25 76 248,12 172,12

Nœud 26 82 247,77 165,77

Nœud 27 82 247,77 165,77

Nœud 28 88 247,36 159,36

Nœud 29 85 247,14 162,14

Nœud 30 85 247,14 162,14

Nœud 31 90 246,99 156,99

Nœud 32 73 246,73 173,73

Nœud 33 144 245,82 101,82

Nœud 34 107 244,68 137,68

Nœud 35 107 244,06 137,06


49

Nœud 36 138 243,4 105,4

Nœud 37 136 243,33 107,33

Nœud 38 154 242,74 88,74

Nœud 40 154 241,87 87,87

Nœud 41 155 241,39 86,39

Nœud 42 142 240,91 98,91

Nœud 43 145 240,71 95,71

Nœud 44 144 240,55 96,55

Nœud 45 144 240,41 96,41

Nœud 46 174 238,61 64,61

Nœud 47 174 214,08 40,08


Réservoir 02 174 214 40

Tableau 3.5 : l’état des arcs de la variante 1



Tuyau 2 2081,27 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 3 167,51 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 4 1515,71 1600 0,1 2800 1,39 0,75


50

Tuyau 5 1799,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 6 745,43 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 7 279,17 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 8 310,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 9 248,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 10 382,61 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 11 246,1 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 12 1009,36 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 13 283,68 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 14 250,34 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 15 435,2 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 16 138,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 17 338,19 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 18 335,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 19 100,11 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 20 515,73 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 21 330,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 22 181,41 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 23 549,8 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 24 249,49 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 25 211,61 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 26 239,97 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 27 1,9 1400 0,1 2800 1,82 1,46


51

Tuyau 28 277 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 29 150,27 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 30 5,27 1400 0,1 2800 1,82 1,46

Tuyau 31 99,21 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 32 179,19 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 33 620,22 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 34 778,42 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 35 419,36 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 36 456,47 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 37 47,78 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 38 399,27 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 39 596,81 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 40 324,57 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 41 324,51 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 42 141,32 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 44 97,89 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 45 1230,43 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 43 104,23 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 1 2770,66 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 47 10 1000 0,1 2800 3,57 8,13



52

Figure 3.4 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-retenue de barrage Béni

Haroun) (variante 1).

0

50

100

150

200

250

3002

08

1,2

7

15

15

,71

74

5,4

3

31

0,9

1

38

2,6

1

10

09

,36

25

0,3

4

13

8,9

3

33

5,7

4

51

5,7

3

18

1,4

1

24

9,4

9

23

9,9

7

27

7

5,2

7

17

9,1

9

77

8,4

2

45

6,4

7

39

9,2

7

32

4,5

7

14

1,3

2

12

30

,43

27

70

,66

San

s V

aleu

r

profil en long

ligne piezométrique


53


54

4.4.1.2 variante2 (passe par le col)

Figure3.5 : simulation partie gravitaire (variante 2)


55


Tableau 3.6 : résultats des nœuds de la variante 2


ID Nœud m m m

Nœud 2 33 257,93 224,93

Nœud 3 64 256,38 192,38

Nœud 4 56 256,26 200,26

Nœud 5 134 255,13 121,13

Nœud 6 51 253,78 202,78

Nœud 7 85 253,23 168,23

Nœud 8 73 253,02 180,02

Nœud 9 79 252,79 173,79

Nœud 10 74 252,6 178,6

Nœud 11 81 252,32 171,32

Nœud 12 140 252,13 112,13

Nœud 13 71 251,38 180,38

Nœud 14 63 251,17 188,17

Nœud 15 71 250,98 179,98

Nœud 16 64 250,66 186,66

Nœud 18 70 250,55 180,55

Nœud 19 61 250,3 189,3

Nœud 20 66 250,05 184,05

Nœud 21 66 249,98 183,98


56

Nœud 22 73 249,59 176,59

Nœud 23 72 249,34 177,34

Nœud 24 75 249,21 174,21

Nœud 25 68 248,8 180,8

Nœud 26 79 248,43 169,43

Nœud 27 76 248,12 172,12

Nœud 28 82 247,77 165,77

Nœud 29 82 247,77 165,77

Nœud 30 88 247,36 159,36

Nœud 31 85 247,14 162,14

Nœud 32 85 247,14 162,14

Nœud 33 90 246,99 156,99

Nœud 34 73 246,73 173,73

Nœud 35 144 245,82 101,82

Nœud 36 189 244,68 55,68

Nœud 37 107 244,06 137,06

Nœud 38 138 243,4 105,4

Nœud 39 136 243,33 107,33

Nœud 40 223 242,74 19,74

Nœud 41 183 241,87 58,87

Nœud 42 155 241,39 86,39

Nœud 43 142 240,91 98,91

Nœud 44 145 240,71 95,71


57

Nœud 45 144 240,55 96,55

Nœud 46 144 240,41 96,41

Nœud 47 172 238,61 66,61

Nœud 1 172 216,04 44,04


Réservoir 02 174 214 40

Tableau 3.7 : l’état des arcs de la variante 2



Tuyau 2 2081,27 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 3 167,51 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 4 1515,71 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 5 1799,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 6 745,43 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 7 279,17 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 8 310,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 9 248,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 10 382,61 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 11 246,1 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 12 1009,36 1600 0,1 2800 1,39 0,75


58

Tuyau 13 283,68 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 14 250,34 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 15 435,2 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 16 138,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 17 338,19 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 18 335,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 19 100,11 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 20 515,73 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 21 330,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 22 181,41 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 23 549,8 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 24 249,49 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 25 211,61 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 26 239,97 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 27 1,9 1400 0,1 2800 1,82 1,46

Tuyau 28 277 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 29 150,27 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 30 5,27 1400 0,1 2800 1,82 1,46

Tuyau 31 99,21 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 32 179,19 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 33 620,22 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 34 778,42 1400 0,1 2800 1,82 1,47


59

Tuyau 35 419,36 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 36 456,47 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 37 47,78 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 38 399,27 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 39 596,81 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 40 324,57 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 41 324,51 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 42 141,32 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 44 97,89 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 45 1230,43 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 43 104,23 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 1 2770,66 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 46 251 1000 0,1 2800 3,57 8,13



60

Figure 3.6: schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-retenue de barrage Béni

Haroun) (variante 2).

0

50

100

150

200

250

300

20

81

,27

15

15

,71

74

5,4

3

31

0,9

1

38

2,6

1

10

09

,36

25

0,3

4

13

8,9

3

33

5,7

4

51

5,7

3

18

1,4

1

24

9,4

9

23

9,9

7

27

7

5,2

7

17

9,1

9

77

8,4

2

45

6,4

7

39

9,2

7

32

4,5

7

14

1,3

2

12

30

,43

27

70

,66

San

s V

aleu

r

profil en long

ligne piezometrique


61

4.4.1.3 variantes 3 (passe par le réservoir BE2 du col) :

a) Sous variante 3 (BE1- réservoir de col)

Figure3.7 : simulation partie gravitaire (variante 3 (partie1))


62


Tableau 3.8 : résultats des nœuds (variante 3 (partie1))


ID Nœud m m m

Nœud 1 33 257,93 224,93

Nœud 2 64 256,38 192,38

Nœud 3 56 256,26 200,26

Nœud 4 134 255,13 121,13

Nœud 5 51 253,78 202,78

Nœud 6 85 253,23 168,23

Nœud 7 73 253,02 180,02

Nœud 8 79 252,79 173,79

Nœud 9 74 252,6 178,6

Nœud 10 81 252,32 171,32

Nœud 11 140 252,13 112,13

Nœud 12 71 251,38 180,38

Nœud 13 63 251,17 188,17

Nœud 14 71 250,98 179,98

Nœud 15 64 250,66 186,66

Nœud 16 70 250,55 180,55

Nœud 17 61 250,3 189,3

Nœud 18 66 250,05 184,05

Nœud 19 66 249,98 183,98

Nœud 20 73 249,59 176,59

Nœud 21 72 249,34 177,34


63

Nœud 22 75 249,21 174,21

Nœud 23 68 248,8 180,8

Nœud 24 79 248,43 169,43

Nœud 25 76 248,12 172,12

Nœud 26 82 247,77 165,77

Nœud 27 82 247,77 165,77

Nœud 28 88 247,36 159,36

Nœud 29 85 247,14 162,14

Nœud 30 85 247,14 162,14

Nœud 31 90 246,99 156,99

Nœud 32 73 246,73 173,73

Nœud 33 144 245,82 101,82

Nœud 34 189 244,68 55,68

Nœud 35 107 244,06 137,06

Nœud 36 138 243,4 105,4

Nœud 37 223 241,93 18,93

Nœud 38 223 225,08 2,08




64

Tableau 3.9 : l’état des arcs (variante 3 (partie1))



Tuyau 2 2081,27 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 3 167,51 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 4 1515,71 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 5 1799,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 6 745,43 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 7 279,17 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 8 310,91 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 9 248,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 10 382,61 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 11 246,1 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 12 1009,36 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 13 283,68 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 14 250,34 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 15 435,2 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 16 138,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 17 338,19 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 18 335,74 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 19 100,11 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 20 515,73 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 22 330,93 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 23 181,41 1600 0,1 2800 1,39 0,75


65

Tuyau 24 549,8 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 25 249,49 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 26 211,61 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 27 239,97 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 28 1,9 1400 0,1 2800 1,82 1,46

Tuyau 29 277 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 30 150,27 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 31 5,27 1400 0,1 2800 1,82 1,46

Tuyau 32 99,21 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 33 179,19 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 34 620,22 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 35 778,42 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 36 419,36 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 37 456,47 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 1 2770,66 1600 0,1 2800 1,39 0,75

Tuyau 38 1000 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 40 10 1000 0,1 2800 3,57 8,13



66

Figure 3.8 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (BE1-réservoir BE2 du

col)(variante 3 partie 1).

0

50

100

150

200

250

300

20

81

,27

15

15

,71

74

5,4

3

31

0,9

1

38

2,6

1

10

09

,36

25

0,3

4

13

8,9

3

33

5,7

4

51

5,7

3

18

1,4

1

24

9,4

9

23

9,9

7

27

7

5,2

7

17

9,1

9

77

8,4

2

45

6,4

7

10

00

profil en long

ligne piézométrique


67

b) variante 3 (réservoir de col -la retenus de barrage béni Haroun)(variante 3 partie 2).

Figure3.9 : simulation partie gravitaire (variante 3(partie 2))


68


Tableau 3.10 : résultats des nœuds (variante 3(partie 2))


ID Nœud m m m

Nœud 2 183 224,13 41,13

Nœud 3 155 223,65 68,65

Nœud 4 142 223,17 81,17

Nœud 5 145 222,97 77,97

Nœud 6 144 222,81 78,81

Nœud 7 144 222,67 78,67

Nœud 8 174 220,87 46,87

Nœud 9 174 214,08 40,08


Réservoir 02 174 214 40

Tableau 3.11 : l’état des arcs (variante 3(partie 2))



Tuyau 2 324,57 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 3 324,51 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 4 141,32 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 6 97,89 1400 0,1 2800 1,82 1,47


69

Tuyau 7 1230,43 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 5 104,23 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 1 596,81 1400 0,1 2800 1,82 1,47

Tuyau 9 10 1000 0,1 2800 3,57 8,13


Figure 3.10 : schéma de profil en long et de la ligne de charge (réservoir de col BE2– la

retenus de barrage béni Haroun)(variante 3 partie 2).

0

50

100

150

200

250

profil en long

ligne piézométrique


70

5. Conclusion :

Dans ce chapitre on a calculé les diamètres économiques pour la partie refoulement par

l’utilisation d'un programme Excel, ensuite, on a dimensionné les conduites de la partie

gravitaire par le logiciel Epanet. Finalement on a écarté la première variante car la vétusté

de ces galeries et la nature sismique de la région risque des effondrements et des instabilités

dans ces passages en galeries sachant que la durée de vie du transfert est de 50 ans en

moyenne.

Chapitre 4 : Etude de phénomène de coup de bélier

71

Chapitre 4 :

Etude de phénomène de coup de bélier


72

Au cours de l’exploitation du transfert, les conduites et les équipements sont soumis à des

variations transitoires et brusques de la pression de l’eau transportée suit à des

changements de régime d’écoulement. Ce phénomène est connu sous le nom de coup de

bélier.

Le fonctionnement en régime transitoire des installations hydrauliques peut provoquer des

ruptures de conduites et des détériorations importantes des organes traversés. Les origines

possibles des perturbations induisant ces phénomènes transitoires sont diverses, elles

peuvent résulter d’une action externe, interne et même sans aucune action sur les organes

installés [Matringe].

- Actions externes

Ouverture et fermeture des vannes ;

Démarrage et arrêt des pompes,

- Actions internes

Réservoirs en fin de remplissage ;

Fermeture de clapets anti-retours ;

Entrées et purges d’air.

- Sans action

Cavitation dynamique ;

Turbulence de l’écoulement.

L’étude des phénomènes transitoires permettra de parfaire le dimensionnement des

installations hydrauliques et de concevoir des moyens de protections adaptées minimisant

les phénomènes transitoires.

Pour l’analyse des phénomènes transitoires, nous allons recourir a une simulation sur le

logiciel Cebelmail basé sur la méthode des caractéristiques que nous présenterons par la

suite. et le programme Excel reposant sur la méthode de Bergeron

1. Théorie des phénomènes transitoires :

L’étude des écoulements dans un réseau est généralement basée sur la considération d’un

état d’équilibre. Lors de régimes transitoires, l’étude passe par la pose de nombreuses

hypothèses simplificatrices permettant d’aboutir a des équations relativement simples.


73

Les premières méthodes d’analyse d’écoulement en régimes transitoires étaient des

méthodes dites graphiques à l’exemple de la méthode de Bergeron, applicable pour des

réseaux de faible nombre de conduites avec des conditions aux limites simple.

Avec le développement de l’informatique, des nouvelles méthodes analytiques et

numériques ont vu le jour permettant l’analyse de réseaux complexes en régimes

transitoires, et en régimes d’équilibre comme condition particulière de l’écoulement.

1.1 Description physique du phénomène :

Considérons une pompe munie d’un clapet et refoulant dans une conduit horizontale de

longueur L alimentant un réservoir de grande dimension (niveau constant). Les pertes de

charge sont supposées nulles.

Lors d’un arrêt brusque du group de pompage, le clapet se ferme instantanément annulant

la vitesse d’écoulement en ce point.

La colonne d’eau, du fait de son inertie, poursuit son mouvement à la vitesse initiale

provoquant une dépression à l’avale du clapet. La perturbation se propage de proche en

proche jusqu’à l’extrémité de la conduite.

Nous somme en présence d’un phénomène de propagation d’ondes caractérise par une

vitesse de propagation c et comportant quatre phases de durée L /c

Phase 1 : l’onde de dépression se propage vers le réservoir en laissant derrière elle une

conduite contractée dans laquelle l’eau est immobile. A l’instant t = L /c, toute la

longueur de la conduite est en dépression.

Phase 2 : lorsque l’onde attient le réservoir, il y a réflexion avec changement de signe

provoquant une onde de surpression qui repart vers le clapet. La conduite reprend sa

section initiale induisant un retour d’eau. A l’instant t = 2L/c, la conduite a repris sa

forme initiale et l’onde de surpression est réfléchit sur le clapet.

Phase 3 : la réflexion de l’onde de surpression entraine une nouvelle onde de même

signe annulant le débit d’écoulement sur son passage et dilatant la conduite.

Phase 4 : à l’instant de t = 3L/c, une onde réfléchit sur l’extrémité libre du réservoir

repart repart vers le clapet en annulant la dilatation de la conduite et provoquant un

écoulement dans la direction du réservoir. Lorsque l’onde attient le clapet à t = 4L/c, la


74

conduite et l’écoulement deviennent identique à ce qu’ils étaient à l’instant t = 0 et les

quartes phases se répètent une nouvelle fois.

Le coup de bélier dans une conduite simple est donc un phénomène périodique de période

4L/c comportant une succession de phases de dépression et de phases de surpression.

Figure 4.1 : phases de propagation de l’onde

1.2 Equations générales :

1.2.1 Equation de continuité :


75

L’équation de continuité pour un écoulement unidimensionnel dans une conduite est

donnée par la relation [frelin, 2002] :

𝜕(𝜌𝐴)

𝜕𝑡+

𝜕(𝜌𝐴𝑉 )

𝜕𝑠= 0 (1)

En phases transitoires, on admet une variation de la masse volumique en fonction du

temps :

𝜌𝜕𝐴

𝜕𝑡+ 𝐴

𝜕𝜌

𝜕𝑡+ 𝑉𝜌

𝜕𝐴

𝜕𝑠+ 𝐴𝜌

𝜕𝑉

𝜕𝑠= 0 (2)

1.2.2 Equation de la dynamique :

L’équation générale de la dynamique pour un fluide visqueux s’exprime par la relation :

𝜌𝑑𝑉

𝑑𝑡= 𝐹𝑣 + 𝑑𝑖𝑣𝜏 (3)

Pour un fluide parfait en écoulement unidimensionnel, on trouve l’équation d’Euler :

𝜌𝑑𝑉

𝑑𝑡= 𝐹𝑉 − 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑝

𝜕𝑉

𝜕𝑡+ 𝑉

𝜕𝑉

𝜕𝑠+ 𝑔

𝜕𝑍

𝜕𝑠+

1

ρ

𝜕𝑝

𝜕𝑠= 0 (4)

En posant p = P-𝜌 𝑔 𝑍, on trouve :

𝜕𝑉

𝜕𝑡+ 𝑉

𝜕𝑉

𝜕𝑠+

1

𝜌

𝜕𝑃

𝜕𝑠= 0 (5)

1.2.3 Oscillation en masse :

Lors d’un changement progressif du régime d’écoulement, la masse volumique du fluide

reste pratiquement constante. La variation de pression dans ce cas n’est pas importante et

on peut considérer la conduite comme indéformable. Ce phénomène est appelé oscillation

en masse.

Dans ce cas, pour une conduite de section constante, l’équation de continuité(2) devient :

𝑑𝑉

𝑑𝑠= 0 (6)

En remplaçant dans l’équation da la dynamique(5) , on trouve :

𝜕𝑉

𝜕𝑡+

1

𝜌

𝜕𝑃

𝜕𝑠= 0 (7)


76

En intégrant l’équation à une date t, on obtient :

∆𝑃 = −𝜌∆𝑆𝑑𝑉

𝑑𝑡 (8)

Pour une conduite de longueur L et d’extrémités 1 et 2, la relation(8) devient :

𝐿𝑑𝑉

𝑑𝑡+

𝑃2

𝜌+ 𝑔𝑍2 +

𝑉2²

2 −

𝑃1

𝜌+ 𝑔𝑍1 +

𝑉1²

2 = 0

Cette expression est valable pour un fluide incompressible s’écoulant dans une conduite

indéformable et sans frottement. La détermination des conditions aux limites entraine la

résolution de cette équation.

Pour les petites installations anti-bélier, le traitement simplifié du problème comme étant

une oscillation en masse peut aboutir à de bonnes estimations. La vitesse d’écoulement

dépend uniquement du temps t et non de l’espace.

Si un phénomène transitoire réduisant la vitesse d’écoulement du fluide de ∆𝑉, se propage

à une vitesse c sur une distance ∆𝑠 en un temps ∆𝑡 égale à ∆𝑠/𝑐. On trouve [fox, 1984] :

∆𝑃 = −𝜌∆𝑠 −Δ𝑉

Δ𝑠/𝑐

ΔP

ρg= 𝑐

Δ𝑉

g

Ce qui nous donne, lors d’un arrêt brusque de l’écoulement, la formule d’Allievi (parfois

attribuée à Joukowski) :

Pour t<2L/c ∆𝐻 = 𝑐𝑉0

𝑔 (9a)

A tout instant, la pression se repartit linéairement le long de la conduite, c’est la une

propriété caractéristique des oscillations en masse.

On constate que l’amplitude du coup de bélier est proportionnelle à la vitesse d’écoulement

dans la conduite et non de la pression statique qui y règne.

Afin de minimiser la valeur du coup de bélier, le temps d’arrêt de l’écoulement doit être

supérieur à un aller et retour de l’onde.au temps t=2L/c, il subsistera encore une vitesse

d’écoulement v.

∆𝐻 = 𝑐𝑉𝑔 − 𝑉

𝑔


77

Si on a t= n2L/c et que débit varie linéairement Q0-q=Q0/n, on retrouve la formule de

Michaud [Dupont, 1979] :

Pour t>2L/c ∆𝐻 =2𝐿𝑉0

𝑔𝑡 (9b)

Pour des installations importantes, il est nécessaire de prendre en compte la compressibilité

de l’eau et l’élasticité de la conduite. Il est question d’un phénomène transitoire dit coup de

bélier.

1.2.4 Propagation par onde élastique (coup de bélier) :

1.2.4.1 Equation d’Allievi :

Afin de simplifie les équations fondamentales, Allievi décide de négliger les termes non

linéaires et celui de la dissipation d’énergie.

Suite à un ébranlement, supposons la propagation d’une onde d’amplitude modérée au sein

d’un fluide parfait.

Formule de la célérité C= 1

𝜌(2𝑘

𝐸+

1

𝜀) / k=0.5 pour une conduite en acier

A partir de la relation P= 𝜌𝑔ℎ et des développements précédant, on trouve les équations

simplifiées d’Allievi [fox, 1984] :

𝜕𝑉

𝜕𝑠= −

𝑔

𝑐²

𝑑𝐻

𝑑𝑡 Équation de continuité

𝜕𝑉

𝜕𝑡= −𝑔

𝜕𝐻

𝜕𝑠 Équation de la dynamique

En dérivant la première équation par rapport à t, et la deuxième par rapport à s, on trouve :

𝜕2𝑉

𝜕𝑠𝜕𝑡= −

𝑔

𝑐²

𝜕²𝐻

𝜕𝑡² et

𝜕2𝑉

𝜕𝑠𝜕𝑡= −𝑔

𝜕²𝐻

𝜕𝑠²

D’où : 𝜕²𝐻

𝜕𝑡²= 𝑐²

𝜕²𝐻

𝜕𝑠²

Riemann donne la solution de cette équation sous la forme suivante :

H=H0+F(t+ 𝑠

𝑐)+f(t-

𝑠

𝑐) (10)


78

V = V0 - 𝑔

𝑐[F(t+

𝑠

𝑐 )- f(t-

𝑠

𝑐 )] (11)

F et f sont des signes fonctionnels.

Pour un observateur se déplaçant à vitesse constante c dans le sens contraire de

l’écoulement de tel sorte qu’à un instant on a :

s(t) = s° - (t-t°)c et F(t+𝑠(𝑡)

𝑐) = F(t+

𝑠0−(𝑡−𝑡0)𝑐

𝑐) = F (t0+

𝑠0

𝑐)

on remarque que la valeur F reste constant. Elle représente des ondes se propageant dans le

sens inverse du courant à l’inverse du second terme f.

la valeur du coup de bélier étant représentée par b, les équations (10) et (11) deviennent :

b = H-H0 = F (t+ 𝑠

𝑐)+f(t-

𝑠

𝑐) (12)

-c(𝑣−𝑣0)

𝑔= F (t+

𝑠

𝑐) - f(t-

𝑠

𝑐) (13)

L’addition de deux équations (12) et(13) donne :

B- 𝑐

𝑔 (V-V0) = 2F

La soustraction des deux équations (12) et(13) donne :

B+ 𝑐

𝑔 (V-V0) = 2f

En termes de débit, on trouve :

b = 𝑐

𝑔𝐴 (Q-Q0) + 2F (14)

b = - 𝑐

𝑔𝐴 (Q-Q0) + 2f (15)

Pour un observateur se déplaçant dans le sens inverse de l’écoulement, la valeur de F reste

constante. La relation (14) représente donc une droite caractéristique de la conduite en

régime transitoire de pente +c/gA.


79

Si l’observateur se déplace dans le sens de l’écoulement, on déduit la droite caractéristique

de la conduite en régime transitoire de pente –c/gA représentée par l’équation (15).

Ces droites sont à la base de la méthode graphique de Schnyder-Bergeron. L’intersection

de deux droites caractéristiques correspond au croisement de deux ondes selon les

conditions limites et donnant ainsi la valeur du coup de bélier et la pression au point de

rencontre (figure 4.2).

Figure 4.2 : droite de Bergeron

2. Dispositifs anti-bélier :

Supposons un arrêt progressif de l’écoulement avec une réparation linéaire de la valeur du

coup de bélier le long de la conduite. Il y aura une dépression maximale prés de la pompe

pour les conduites de refoulement et une surpression maximale prés de la vanne de

régulation pour les conduites à écoulement gravitaire.

On constate que les dispositifs de protection doivent êtres installés à l’aval des stations de

pompage et à l’amont des vannes de régulation gravitaires où la variation de pression est

importante. Lors de conduite de refoulement avec profile accidenté présentant des points

hauts, il s’avère nécessaire dans certains cas de prévoir des dispositifs de protection locale

(entrées d’air, soupapes de décharge, cheminée d’équilibre…).

2.1 Protection basée sur des systèmes sans stockage d’énergie

- Vannes de régulation


80

De la formule de Michaud (9b) établie précédemment, on voit bien l’intérêt d’adopter une

fermeture progressive de la vanne de régulation aval pour les conduites gravitaires pour

t > 2L /c, on a : DH=2LV 0 /gt

On a vu, au cours du chapitre précédent, que l’arrêt et le démarrage des pompes étaient

généralement accompagnés par une manœuvre sur la vanne de régulation placée en aval.

Pour les installations importantes, la mise en marche des pompes s’effectue à vanne

fermée.

L’ouverture de la vanne se fait progressivement jusqu'à atteindre le point de

fonctionnement du réseau diminuant ainsi l’amplitude du coup de bélier qui en résulte. La

fermeture progressive de la vanne doit aussi précéder tout arrêt de groupes de pompage.

- By-pass

Suite à une coupure d’alimentation ou d’une disjonction d’un relais de sécurité, l’arrêt des

groupes de pompage ayant une faible inertie s’effectuer brutalement provoquant un coup

de bélier dont il est souvent nécessaire de réduire.

On dispose d’un by-pass muni d’un clapet entre l’aspiration et le refoulement de la pompe

lorsque la dépression provoquée par nu arrêt brutal de la pompe, peut devenir acceptable

en évitant les pertes de charge à travers la pompe et uniquement pour des hauteurs de

refoulement faibles.

- Clapets d’entrée d’air

Positionnées aux points hauts du profil de la conduite ou la dépression admissible est

dépassée.

Parfois associé à des ventouses : ils permettent l’entrée d’air pour lutte contre les pressions

relatives négative.

Il est nécessaire lors de l’étude de connaitre le diamètre de la ventouse : ses coefficients de

perte de charge à l’entrée et à la sortie ainsi que la cote de l’orifice par rapport à la

génératrice supérieure de la conduite.

Les ventouses et entrées d’air n’ont pas un comportement linéaire en fonction du tempe et

de la pression : le début de l’ouverture se produit après l’installation dans la conduit de


81

l’onde de dépression, en tenant compte du déplacement des composants mécaniques et de

la mise en débit.de plus, elles perdent leurs étanchéité avec l’âge.

Ces équipements doivent être soumis à des contrôles réguliers au risque de mal protéger

la conduite et installation du coup de bélier. L’étude et la fabrication de ces équipements

doit être confiées à des spécialiste.

- Soupapes de décharge

Faisant intervenir des composants mécaniques, elles permettent d’éliminer localement les

surpressions dépassants une valeur donnée dite pression du volume d’eau libéré en cas de

suppression peu être important

Comme pour les clapets d’entrée d’air, l’utilisation des soupapes nécessite un entretient

régulier et contrôle rigoureux

Figure 4.3 : Soupapes de décharge

2.2 Protections avec système de stockage d’énergie


82

- Volant d’inertie

Pour de faibles dépassements de la valeur limite de dépression à l’aval de la pompe,

l’alimentation d’une conduite en cas disjonction du groupe de pompage peut être prolongée

en augmentant l’inertie du moteur grâce un volant d’inertie.

Ce dispositif permet de protéger efficacement les petites installations de faible hauteur

manométrique avec des refoulements de courte distance .L’augmentation de la longueur de

la conduite à protéger entrainera l’utilisation de volants plus lourd, et par conséquent, un

surdimensionnement inadmissible du moteur d’entrainement.

L’utilisation des volants d’inertie reste limitée à la réduction de la dépression en aval des

pompes dans le cas de conduites n’excédant pas les centaines de mètres.

- Cheminées d’équilibre

Généralement utilisée dans les installations hydroélectriques et les conduites à écoulement

gravitaire à basse pression, elles constituent une protection complémentaire à la fermeture

progressive de la vanne de régulation aval.

L’utilisation des cheminées d’équilibre pour les conduites de refoulement se limite à de

faibles hauteurs manométrique .L’installation de ce dispositif prés de la station de

pompage exige une hauteur total supérieure a la charge donnée par les pompes.

Cependant, elles peuvent être utilisées, en combinaison à certains points hauts sur la

conduite

Elles permettent de transformer les transitoires de hautes fréquences net de pressions

élevées, en transitoires de basses fréquences et faibles pression. Le régime transitoire dans

une conduite avec cheminée d’équilibre se réduite donc à un phénomène d’oscillation en

masse entre deux surfaces jusqu’à obtention des conditions statiques.


83

Figure 4.4 : Cheminées d’équilibre

- Réservoir d’air

Les réservoirs d’airs sont des dispositifs simple protègent l’installation de surpression et

dépression en régime transitoire.ils sont conçus suivant le principe de la compressibilité

des gaz : les transitoires thermique étant peu en connus en détailles, en utilise généralement

une loi dite poly tropique.

P Vᵧ =constante

Ou P représente la pression du gaz, V sont volume et ᵧ un exposant entre 1(isotherme –

vidanges lentes) et 1.4 (isentropique-vidanges rapide).

Dans le cas de surpression dans la conduite, l’eau pénètre dans le réservoir et comprime le

gaz emprisonné à l’intérieur. Comme une baisse de pression survient, l’eau rissole du

réservoir à évitant ainsi de phénomène de cavitation et l’écrasement de la conduite par

dépression.

Avec le temps, le gaz contenue dans le réservoir se dessous dans l’eau et s’évacue à travers

la conduite.il est indispensable dans ce cas de prévoir un système réservoir-compresseur


84

permettant de réguler le volume d’air en fonction des niveaux d’eau et de la pression à

l’intérieur du réservoir.

L’utilisation de réservoirs d’air à proximité des pompes peut entrainer des coups de clapet.

Lors de l’arrêt du pompage, l’écoulement dans la conduite s’annule puis s’inverse

entrainant la fermeture du clapet situe à l’aval de la pompe.

Si la fermeture du clapet ne s’effectue pas avant l’inversement de l’écoulement, le battant

est appliqué brusquement et bruyamment sur son siège, soumettant le matériel à des

contraintes importantes. Or, l’installation d’un réservoir d’air provoquera un retour d’onde

plus rapide vers le clapet, et donc, diminuera le temps d’inversement du débit.

Il est donc préférable d’éloigner le dispositif anti-bélier du clapet de pompe et d’adopter

des clapets à fermeture plus rapide (clapets à ressort, clapets à battants multiples…)

Il existe des réservoirs d’air équipé de vessie, empêchant la dissolution du gaz. Ils sont

utilisés essentiellement pour les eaux claires et pour les eaux potables ou l’utilisation de

compresseurs est exclut. Le recourt à une vessie est déconseillé dans le cas d’une eau

chargée en particules solides ou contenant des matières fermentescibles provoquant des

poche d’air.

Figure 4.5 : réservoir d’air


85

- Anti-bélier à régulation d’air automatique ARAA

La conception d’un réservoir d’air pour la protection d’une conduite de faible pente

conduit souvent à adopter des volumes d’air et des cheminées d’équilibre en un duel

équipement appelé ARAA.

Lorsque le niveau d’eau dans le réservoir n’attient pas le flotteur, l’équipement fonctionne

à la pression atmosphérique d’une manière identique à une cheminée d’équilibre. Une fois

que le flotteur obstrue le tube plongeur, l’air enfermé se comprime avec l’augmentation de

la pression dans la conduite

Ce système particulièrement adapté aux refoulements d’effluents chargés avec des profils

plats permet une protection contre les dépressions à l’arrêt des pompes identique aux

réservoirs d’air, puis fonctionne à la pression atmosphérique transformant le phénomène

transitoire en oscillation en masse. Il présente l’avantage de ne nécessiter aucun control de

quantité d’air, mais il est conseillé d’effecteur un arrêt de pompage journalier afin de

renouveler l’air.


86

Figure 4.6 : anti-bélier à régulation d’air automatique

3. Etude des régimes transitoires du transfert :

Au cours de l’étude, nous allons déterminer à l’aide d’un logiciel de simulation les

pressions minimales et maximales le long de la conduite de transfert à la suite d’une

manœuvre ou d’un événement exceptionnel. Puis, on établira un choix d’équipement de

protection adéquat afin de réduire l’amplitude des régimes transitoires à des limites

admissibles.

L’analyse des régimes transitoires s’effectuera à l’aide du logiciel Cebelmail.


87

3.1. Etapes de calcul :

a) Définir le régime permanent initial. Dans le cas ou il existerait plusieurs régimes

permanents, on prendra le cas le plus défavorable pour l’étude du régime

transitoire ;

b) Déterminer les éléments susceptibles d’engendrer un phénomène transitoire ;

c) Effectuer le calcul en régime transitoire suivant les différents scenarios

envisageables sans dispositifs de protection et évaluer l’amplitude du coup de

bélier ;

d) Choisir et dimensionner les protections anti-bélier aux sections présentant des

surpressions ou dépressions excessives. Le dimensionnement s’effectue par calculs

successifs jusqu’à obtention de courbes enveloppes des pressions minimales et

maximales admissibles le long de la conduite.

3.2.Présentation du logiciel Cebelmail :

Cebelmail est un logiciel de modélisation des phénomènes transitoires par la méthode des

caractéristiques causées par une large gamme de composants. Le logiciel à été développé

dans les années 80 par une équipe du CEMAGREF, notamment par Maurice Meunier,

auteur de l’ouvrage « les coups de béliers et la protection des réseaux d’eau sous

pression », puis traduit du FORTRON au C++ et amélioré par la société DIADEME en

1993.

Les potentialités de modélisation du logiciel sont multiples :

- Simplicité de la gestion des réseaux par une combinaison de nœuds et d’arcs ;

- Analyse des régimes transitoires par la méthode de caractéristiques ;

- Traitement des réseaux ramifiés et maillés ;

- Modélisation en transitoire des pompes, vannes de régulation, soupapes de

décharge, cheminées d’équilibre et réservoirs d’air ;

- Analyse de la cavitation /séparation de liquide.

3.2.1. Hypothèses de calcul :

La réalisation des équations caractéristiques s’effectue par pas de temps sur une durée

limitée par l’utilisateur et reposant sur les hypothèses suivantes :


88

- Ecoulement d’un liquide unidimensionnel ;

- Pas de réactions chimiques ;

- La vitesse de propagation de l’onde reste constante pendant le régime transitoire ;

- Fluide newtonien

3.2.2. Paramètres essentiels de la modélisation

- La représentation respectueuse du profil de la conduite avec ses points hauts, ses

points bas, les nœuds correspondant aux changements importants de pente et aussi

ceux sur lesquels sont placés des équipements ;

- La schématisation du réseau de façon à retenir que les nœuds et tronçons important.

Il en résultera une simplification des calculs et une réduction du temps d’exécution

significative ;

- Bien définir les extrémités des conduites (niveaux des réservoirs, ouvertures libres,

bouts morts …) ;

- La représentation fidele du fonctionnement et des caractéristiques des équipements

suivant les données proposées par le logiciel.

4. Programme de calcul de volume de réservoir d’Air (programme EXCEL) :

C’est un programme pour le calcul de volume d’un réservoir d’Air et pour déterminer le

volume d’air du réservoir. [Programme EXCEL]

5. Dimensionnement :

- Partie refoulement :

Dans cette partie on utilise le programme Excel.

Protection anti-bélier:


89

Tableau 4.1 : tableau des données pour la détermination du volume d’air du réservoir

d’air

Page des données sur la conduite

Diamètre (m) 1,600 Diamètre de projet

Section ( m2 ) 2,0096

Débit ( m3/s ) 3,300 Débit de projet

Vitesse ( m/s ) 1,642

Epaisseur ( m ) 0,0125

coefficient du matériaux (sans dimension) 0,500 Acier Fonte Béton

célérité de l'onde ( m/s ) 934 0,5 1 5

H0 (hauteur géométrique) ( m ) 213 Amiante-ciment

Longueur (m) 7146,6 4,4

pertes de charges ( m ) 12,82

Hmt ( m ) 225,82

aV0/g ( m ) 156

Hmax ( m ) 369,380

Hmin ( m ) 56,620

DT(s) 15,300

Diamètre de la tubulure ( m ) 0,800

Diamètre de la tuyère ( m ) 0,400

k (montée) (sans dimension) 17

m (sans dimension ) 0,212

c (sansdimension ) 0,61

Choisir au

Diagramme

V1 ( m/s ) 28,56

Delta h1 ( m ) 25,36

k' (déscente) (sans dimension ) 32,00

m' (sans dimension ) 0,125

c' (sans dimension ) 0,78

Choisir au

Diagramme

V2 ( m/s ) 52,55

Delta h2 ( m ) 109,78

a/g((m)/(m/s)) 95,23

Echelle :

Vitesse (1cm…. 0,20 m/s)

Charge (1cm… 10,00 m)


90

Tangente (Echelle de l'épure ) 1,90

Angle de l'épure (°) 62,30

Tableau 4.2 : Détermination le volume d’air du réservoir (programme Excel)

Uo = 44,466 (m3) Pression Max = 300,000

U cal = 76,300 (m3) pression min = 108,118

Umaj = 150,000 (m3)


91

Figure 4.7 : épure de Bergeron

0

50

100

150

200

250

300

350

-2,000 -1,500 -1,000 -0,500 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000

Pre

ss

ion

s (

mc

e)

Vitesse (m/s)

L'EPURE DE BERGERON

Courbe pressions


92

Figure 4.8 : Les enveloppes de pressions

Conclusion sur les résultats : On opte pour un réservoir d'air de 150 m3 en capacité

totale.

- Partie gravitaire

Dans cette partie on utilise logiciel Cebelmail. Les résultats des simulations sont :

Variante 2 :

- Modélisation en régime permanent (variante 2)

Tableau 4.3 : les calculs de régime permanent (variante 2)

Temps z:R1 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:6

Distance 0 2770.66 6535.15 10548.02 13003.72 14581.59 19152.87

Zmax 260 257.9479341 255.1597965 252.1876984 250.368905 249.2002689 242.5496772

Zmin 260 257.9479341 255.1597965 252.1876984 250.368905 249.2002689 242.5496772

Zsol 258 33 134 140 61 68 223

Temps z:7 z:8 z:9 z:10 z:11 z:R2

Distance 20398.76 20540.08 21972.63 21972.63 21972.63 22223.63

Zmax 240.7370764 240.531475 238.4473093 216.0271 216.027072 214

Zmin 240.7370764 240.531475 238.4473093 216.0271 216.027072 214

Zsol 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Profil en long

ligne pièzo

ZMAX

ZMIN


93

Figure 4.9 : courbe enveloppe de pression en régime permanent variante 2

- Modélisation de la variante 2 en régime transitoire

- cas de fermeture de la vanne (variante 2)

a. temps de fermeture (100 s) :

Tableau 4.4 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps de fermeture

100s)

Temps z:R1 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:6

Distance 0 2770.66 6535.15 10548.02 13003.72 14581.59 19152.87

Zmax 260.0000144 333.1985819 352.826598 355.2853299 357.8935433 359.1737224 363.9006949

Zmin 259.999972 211.0403879 199.1411415 196.9227991 195.1365115 190.6655062 192.793955

Zsol 258 33 134 140 61 68 223

Temps z:7 z:8 z:9 z:10 z:11 z:R2

Distance 20398.76 20540.08 21972.63 21972.63 21972.63 22223.63

Zmax 364.9047583 364.9773006 365.5940294 364.8142851 222.4710178 214.000028

Zmin 189.8926602 189.3818792 185.3919441 211.8409063 189.2946663 213.9999998

Zsol 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

Zmax

Zmin

Zsol


94

Figure 4.10 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de

fermeture 100s) variante 2

b. temps de fermeture (200 s) :

Tableau 4.5 : les calculs en régime transitoire (temps de fermeture 200s)

Temps z:R1 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:6

Distance 0 2770,66 6535,15 10548,02 13003,72 14581,59 19152,87

Zmax 260,000014 333,198582 352,826598 355,28533 357,893543 359,173722 363,900695

Zmin 259,999972 211,040388 199,141142 196,922799 195,136512 190,665506 192,793955

Zsol 258 33 134 140 61 68 223

Temps z:7 z:8 z:9 z:10 z:11 z:R2

Distance 20398,76 20540,08 21972,63 21972,63 21972,63 22223,63

Zmax 364,904758 364,977301 365,594029 364,814285 222,471018 214,000028

Zmin 189,89266 189,381879 185,391944 211,840906 189,294666 214

Zsol 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Zmax

Zmin

Zsol


95


fermeture 200s) variante 2

- cas d’ouverture de la vanne (variante 2)

a. temps d’ouverture (100 s) :

Tableau 4.6 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps d’ouverture

100s)

Temps z:R1 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:6

Distance 0 2770,66 6535,15 10548,02 13003,72 14581,59 19152,87

Zmax 260 260 260 260 260 260 260

Zmin 259,999999 258,458266 257,329623 257,030234 256,95798 256,691895 255,457647

Zsol 258 33 134 140 61 68 223

Temps z:7 z:8 z:9 z:10 z:11 z:R2

Distance 20398,76 20540,08 21972,63 21972,63 21972,63 22223,63

Zmax 260 260 260 260 214,634918 214,000002

Zmin 254,981151 254,920782 254,212841 254,136888 213,678528 214

Zsol 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Zmax

Zmin

Zsol


96

Figure 4.12 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps

d’ouverture 100s) variante 2

b. temps d’ouverture (200 s) :

Tableau 4.7 : les calculs de la variante 2 en régime transitoire (temps d’ouverture 200s)

Temps z:R1 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:6

Distance 0 2770,66 6535,15 10548,02 13003,72 14581,59 19152,87

Zmax 260 261,252945 261,208022 261,069503 261,41061 261,208421 261,077797

Zmin 259,999995 257,710212 254,923951 251,729244 249,392962 247,496492 236,314211

Zsol 258 33 134 140 61 68 223

Temps z:7 z:8 z:9 z:10 z:11 z:R2

Distance 20398,76 20540,08 21972,63 21972,63 21972,63 22223,63

Zmax 260,983586 260,961831 260,701021 260,505519 218,550774 214,000009

Zmin 231,254264 230,561379 220,99111 218,550774 213,678528 214

Zsol 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

Zmax

Zmin

Zsol


97

Figure 4.13 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps d’ouverture 200s)

variante 2

Variante 3 : (variante 3 partie 2 ‘’ réservoir de col – béni Haroun ‘’)

- Modélisation en régime permanent (variante 3 partie 2)

Tableau 4.8 : les calculs de régime permanent (variante 3 partie 2)

Temps z:R2 z:1 z:2 z:3 z:4 z:5 z:R3

Distance 0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax 227 225,187467 224,981873 222,897785 216,027024 216,026996 214

Zmin 227 225,187467 224,981873 222,897785 216,027024 216,026996 214

Zsol 223 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

Zmax

Zmin

Zsol


98

Figure 4.14 : courbe enveloppe de pression en régime permanent (variante 3 partie

2)

- Modélisation en régime transitoire (variante 3 partie 2)

- cas de fermeture de la vanne (variante 3 partie 2)

a. temps de fermeture (100 s) :

Tableau 4.9 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps de fermeture

100s)


Distance 0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax 227,000004 298,483093 301,964525 323,532584 322,247171 226,010901 214,000028

Zmin 226,999972 203,641956 203,438284 205,460965 209,204524 188,364467 214

Zsol 223 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax

Zmin

Zsol


99

Figure 4.15 : courbe enveloppe de pression en régime transitoire (temps de fermeture

100s) (variante 3 partie 2)

b. temps de fermeture (200 s) :

Tableau 4.10 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps de

fermeture 200s)


Distance 0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax 227,000004 298,483093 301,964525 323,532584 322,247171 226,010901 214,000028

Zmin 226,999972 203,641956 203,438284 205,460965 209,204524 188,364467 214

Zsol 223 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax

Zmin

Zsol


100


fermeture 200s) (variante 3 partie 2)

- cas d’ouverture de la vanne (variante 3 partie 2)

a. temps d’ouverture (100 s)

Tableau 4.11 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps d’ouverture

100s)


Distance 0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax 227 227,544678 227,508097 227,586916 227,577272 216,712815 214,000005

Zmin 226,999996 223,333786 222,8728 216,896362 216,712815 213,42641 214

Zsol 223 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax

Zmin

Zsol


101


d’ouverture 100s) (variante 3 partie 2)

b. temps d’ouverture (200 s)

Tableau 4.12 : les calculs de la variante 3 partie 2 en régime transitoire (temps d’ouverture

200s)


Distance 0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax 227 227,544678 227,508097 227,586916 227,577272 217,602001 214,000027

Zmin 226,999973 219,488911 218,969361 215,252565 215,011577 213,42641 214

Zsol 223 142 145 172 172 172 174

0

50

100

150

200

250

0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax

Zmin

Zsol


102


d’ouverture 200s) (variante 3 partie 2)

6. Choix des canalisations (variante 3) :

Partie refoulement Partie gravitaire

Tronçon

(PK)

Station de pompage - R1 R1-N25 N25-N48 N48-R2

Diamètre 2000 1600 1400 1000

PN

(bars)

30 30 25 25

PMF

(bars)

26 25.5 24.6 24.3

0

50

100

150

200

250

0 1245,89 1387,21 2819,76 2819,76 2819,76 3070,76

Zmax

Zmin

Zsol


103

7. Conclusion :

Dans ce chapitre on a utilisé le logiciel Cebelmail pour définir la meilleure variante et on a

basé sur le régime transitoire afin d'éviter tout dysfonctionnement du système dans le cas

du non permanent. Enfin, on a conclu que pour la deuxième variante dans le régime

transitoire précisément au point de col de Béni Haroun une dépression risque de survenir

surtout en cas de fermeture de la vanne avale. les résultats du régime transitoire sont

montrés dans les courbes des enveloppes, mais dans la troisième variante et grâce au BE2

(ouvrage d'aération) ce problème n’existe plus alors on conclut que la troisième variante

est la meilleure du point de vue technique.

En ce qui concerne la première partie de transfert (refoulement) entre la station de

pompage et le bassin d’équilibre (tableau 4.2), on opte pour un réservoir de 150 m3

en

capacité globale qui peut être répartie en trois anti-béliers en 50 m3 chacun.

102

Conclusion générale

L’étude du système de transfert interbassin Boussiaba Béni Haroun a englobé diverses

disciplines :

Géologie, machines hydrauliques, étude technico-économique et analyse du coup de bélier.

Ceci nous a permis d’élargie notre champ de connaissance et de concevoir une étude

multidisciplinaire.

En premier lieu, des visites sur site ont été effectuées, ce qui a permis de dégager plusieurs

variantes sur cartes topographiques suivant des critères de sélection définis préalablement. La

nature du terrain très accidenté et la grande dénivelée du projet nous contraint à déterminer

méticuleusement des viables avec des profils en long optimums, essentiellement pour la

troisième moitié du transfert au col de hammam Béni Haroun.

Une fois ce travail effectué, il s’en est suivi un processus de dimensionnement du système de

transfert, et tout spécialement la partie conduite, une attention particulière a été accordée au

critère de vitesse d’écoulement dans les conduites ayant une influence directe sur l’amplitude

des régimes transitoire.

Au terme de la comparaison techno-économique, nous avons établi un choix technique pour la

variante 1 plus ou mois l’économique et principalement technique pour la variante 2.

Par la suite, on a déterminé le type de pompe nécessaire à la variante choisie.

En dernière étape, une analyse des régimes transitoires, à travers un développement

mathématique du phénomène du coup de bélier, à été réalisée à l’aide du logiciel Cebelmail

basé sur la méthode des caractéristiques, sécurisant ainsi les installations.

103

Références Bibliographiques

Dupont, A.(1979).<Hydraulique urbaine>. Tome II édition Eyrolles, 484 pages.

Godart, H. (2000). < Adduction et distribution d’eau>. Technique de l’ingénieur, C

5 195, 42 pages.

ESHA – European Small Hydropower Association(2005). < Petite hydroélectricité >.

Guide technique pour la réalisation de projets, 150 pages.

Pompes GUINARD/NATHAN(1985). < Les pompes centrifuges >. Encyclopédie des

sciences et technique industrielles, 93 pages.

Matringe, J. M. < les coups de bélier et la protection des réseaux d’adduction d’eau >.

CHARLATTE.

Frelin, M. (2002). < coupes de bélier >. Technique de l’ingénieur, B 4 176, 27 pages.

Fox, J. A. (1984). < Hydraulic analysis of unsteady flow in pipe networks >. Edition

The Mc MILLAN, 216 pages.

Programme EXCELE : Ce programme réalise par Mrs Mr Amireche, Annani Djamel

et Harouna maman Sabiou.

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Annexes

Annexe 7 : Courbes caractéristiques de pompe KSB RDLP

Annexe 8 : Coefficient de perte de charge c’ dans un diaphragme.

Annexe 7 : courbes caractéristiques de pompe

Annexe 8 : Coefficient de perte de charge c’ dans un diaphragme.

Documents

ETUDE DU TRANSFERT BOUSSIABA (JIJEL) -BENI HAROUN(MILA)