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Rseaux deau potable
Mini-Projet : Calcul dun rseau deau potable
Noms du groupe : G1
- BOUFTILA Hamza
- BENSAID Khalid
- ALIOUI Imad
- BLALI Zakaria Encadr Par :
- M.AIT BIHI
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Mini-projet REP 4GC
2
Remerciement:
On souhaite adresser ici nos remerciements toutes les
personnes
qui nous ont apport leur soutien et leur aide et qui ont
ainsi
contribu llaboration de ce projet.
Nos remerciements les plus sincres sont adresss notre
encadrant
Mr AIT BIHI pour le soutien, laide et le temps quil a bien
voulu nous consacrer et sans qui ce rapport naurait jamais vu
le
jour.
Nos remerciements sadressent galement nos professeurs, ainsi
qu tous ceux qui nous ont fait lhonneur de bien vouloir
valuer
notre travail.
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Mini-projet REP 4GC
3
SOMMAIRE
I- INTRODUCTION
.............................................................................................................................
6
II- PARTIE ADDUCTION
....................................................................................................................
7
II.1
DONNEES...................................................................................................................................
7 II.2 TRACE DE LA LIGNE PIEZOMETRIQUE
..........................................................................................
10 II.3 DETERMINATION DE LA PMS
.....................................................................................................
10 II.4 CHOIX DU MATERIAU DE LA CONDUITE
.......................................................................................
11
III- ANALYSE DU COUP DE BELIER
...............................................................................................
12
III.1 PREMIERE SIMULATION : SANS OUVRAGE ANTI COUP DE BELIER :
................................................... 19 III.2
SIMULATION AVEC LAJOUT DU RESERVOIR DAIR :
......................................................................
21 III.3 SIMULATION AVEC CHEMINEE DEQUILIBRE :
...............................................................................
23
IV- PARTIE DISTRIBUTION
...............................................................................................................
28
IV.1 DONNEES DU PROJET
...............................................................................................................
28 IV.2 METHODOLOGIE DE CALCUL UTILISEE
........................................................................................
31 IV.3 RESULTATS
.............................................................................................................................
32
V-
CONCLUSION...............................................................................................................................
41
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Mini-projet REP 4GC
4
Liste des figures
Figure 1: vue gnrale du projet
............................................................................................
7
Figure 2: Interface logiciel HYTRAN
.....................................................................................13
Figure 3: mesure des distances sur AutoCAD
......................................................................13
Figure 4: Croquis des points introduits sur HYTRAN
............................................................14
Figure 5: profil de la conduite sur HYTRAN
..........................................................................15
Figure 6: profils des conduites
..............................................................................................15
Figure 7: squences des noeuds
..........................................................................................16
Figure 8: les coordonnes des nuds
.................................................................................16
Figure 9: points de rfrence pour le dessin
.........................................................................17
Figure 10: Informations sur la vanne
....................................................................................17
Figure 11: Informations concernant le rservoir
....................................................................18
Figure 12: caractristiques de la conduite
............................................................................18
Figure 13: Simulation sans ouvrage anti coup de
blier........................................................19
Figure 14: enveloppe max/min HGL
.....................................................................................19
Figure 15: rsultats avant l'utilisation de lanti coup de blier
................................................20
Figure 16: dessin aprs l'ajout du rservoir d'air
...................................................................21
Figure 17: caractristiques du rservoir d'air
........................................................................21
Figure 18: rsultats aprs l'ajout du rservoir d'air
................................................................22
Figure 19: Rsultats des pressions max et min aprs l'introduction
du rservoir d'air ...........23
Figure 20: dessin simulation chemine d'quilibre
................................................................23
Figure 21: caractristiques chemine d'quilibre
..................................................................24
Figure 22: rsultats aprs l'introduction de la chemine d'quilibre
......................................25
Figure 23: enveloppe des pressions aprs l'introduction de la
chemine d'quilibre .............25
Figure 24: rsultats pressions max/min aprs l'introduction de la
chemine d'quilibre ........27
Figure 25: situation de la zone tudie
.................................................................................28
Figure 26: Interface logiciel EPANET
...................................................................................32
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Mini-projet REP 4GC
5
Figure 27: Rseau dessin sur EPANET
..............................................................................33
Figure 28: Informations sur les nuds
.................................................................................33
Figure 29: Caractristique pour les conduites
.......................................................................34
Figure 30: courbe caractristique de la pompe
.....................................................................34
Figure 31: message d'erreur simulation
................................................................................35
Figure 32: rapport d'tat de la simulation
..............................................................................35
Figure 33: Changement des caractristiques de la pompe
...................................................35
Figure 34: Rsultats de la premire simulation
.....................................................................36
Figure 35: valeurs de pressions
............................................................................................36
Figure 36: Caractristiques du rservoir aprs changement
.................................................37
Figure 37: Dernier changement des caractristiques de la pompe
.......................................38
Figure 38: rsultats dernire simulation
................................................................................38
Figure 39: Rsultats des pressions la fin de la simulation
..................................................39
Figure 40: rsultats pour les vitesses
...................................................................................40
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Mini-projet REP 4GC
6
BOUFTILA Hamza EMSI RABAT
ALIOUI Imad
BENSAID Khalid
BLALI Zakaria
MINI-PROJET: Rseaux dEau Potable
I- INTRODUCTION
Dans le cadre de notre cursus scolaire en tant qulves ingnieur,
un mini projet
en rseaux deau potable est exig pour valuer les connaissances
acquises au
cours des tudes et mettre en pratique nos comptences, car cest
le meilleur
moyen dadaptation au travail en groupe et qui permet de
consolider les attitudes,
renforcer les comportements dvelopps au cours de la formation,
et se prparer
mieux fonctionner dans le milieu de travail.
Lobjectif principale de notre projet cest que la fin on doit tre
capable de :
Dterminer les pertes de charges afin de tracer la ligne
pizomtrique.
Dterminer la PMS (pression maximale de service).
Choisir le matriau le mieux adapt pour le projet.
Analyser leffet du coup de blier.
Calculer pour les rseaux de distribution.
Pour faire, nous allons effectuer ltude et lanalyse des
diffrentes types et
mthodes de ralisation, en se basant sur la formation et conseils
du professeur,
et dextraire les principales actions et les diffrents variables
qui influencent le
projet.
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Mini-projet REP 4GC
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II- PARTIE ADDUCTION
II.1 DONNEES
Dans le cadre du projet de renforcement du systme dadduction
existant deau potable de la
zone ctire de Rabat Casablanca partir du barrage Sidi Mohamed
Ben Abdellah (SMBA),
lONEE envisage de raliser les travaux dune nouvelle Station de
traitement sur le site dOum
Azza et une Adduction BR3, qui servira acheminer gravitairement
leau traite vers le
rservoir 10 000 m3 de lONEE Casablanca.
Le systme de renforcement sinscrit dans le cadre dun programme
gnral pour le
dveloppement et la scurisation de la production du complexe de
Bouregreg.
En considrant lhorizon 2030, ladduction concerne est destine
transiter le complment
des besoins en eau potable des agglomrations situes entre les
villes de Rabat et
Casablanca pour lhorizon 2030.
Le trac du projet entier est donn dans la figure suivante :
Figure 1: vue gnrale du projet
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Mini-projet REP 4GC
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Le prsent rapport est consacr au lot 1. Le trac du profil en
long entre le point de dpart A
(au niveau du rservoir) et le point darrive B est donn dans la
feuille N 1 lot 1 du plan en
annexes de ce rapport.
On suppose pour la conduite du projet :
- La charge au niveau du point A (rservoir) est 191.93 m ;
- La charge au niveau du point B est 188.93 m ;
- Un dbit de 6000 l/s ;
- Une rugosit Ks = 0.1 mm ;
- La longueur L du tronon est mesurer sur le plan ;
- La viscosit cinmatique de leau est de 1.31 10-6 m2/s
- On suppose que les pertes de charge singulires reprsentent 15%
des pertes de
charge linaires.
1-1 Calcul du diamtre :
Le calcul du diamtre peut tre fait en appliquant lquation de
Bernoulli entre le point de dpart
A et le point B. Le diamtre est donc donn par la relation
suivante :
Le coefficient des pertes de charge linaire est dterminer par
lquation de Colebrook
suivante :
La longueur de la conduite mesur sur le plan : L=
129.58+160.78+266.45+426.44+276.74
L=1259.99m
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Mini-projet REP 4GC
9
Nous avons :
Pour le calcul des pertes de charges linaires :
=
2
2
=
5228
Les pertes de charges singulires reprsentent 15 % des pertes
de
charges linaires donc notre quation devient :
=
52281.15
Pour notre projet on va faire :
Ht=La charge au niveau du point A charge au niveau du point B =
3m
On obtient cette expression pour le calcul du diamtre :
= (
3 22 8 1.15
)
15
Le nombre de Reynolds :
=
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Nous avons ralis une fiche Excel pour le calcul de nos
variables, nous avons obtenus les
rsultats suivants :
II.2 TRACE DE LA LIGNE PIEZOMETRIQUE
Nous avons un seul tronon, on a la charge au niveau du point A
et la charge au
niveau du point B, on va les lier par une droite pour obtenir la
ligne pizomtrique.
(Voir plan en annexe avec ce rapport)
II.3 DETERMINATION DE LA PMS
Pour dterminer la PMS on prendra la distance entre le niveau le
plus bas de notre
conduite avec la ligne pizomtrique.
Dans notre cas nous avons eu PMS= 19.95m.
(Voir plan en annexe avec ce rapport)
Donnes
viscosit cinmatique 0.00000131
m2/s
Ks 0.0001 m
L 1259.99 m
Q 6 m3/s
g 9.81 m/s2
V 2.42 m/s
Re 3285468
0.012
D 1.775 m
equation de colbroock -0.280
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II.4 CHOIX DU MATERIAU DE LA CONDUITE
Pour dterminer le matriau on se basera sur labaque suivant:
Dans notre projet nous avons PMS= 19.95 et D=1775mm donc le
matriau le plus adapt pour
notre cas est : BP ou PRV.
Diamtre nominale Longueur(m) PMS Matriau
1800 mm 1259.99 19.95 BP ou PRV
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Mini-projet REP 4GC
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III- ANALYSE DU COUP DE BELIER
Pour le tronon tudi la premire partie, il est indispensable de
vrifier la protection des
ouvrages en coulement transitoire. Pour ce faire, le tronon est
assimil un systme
compos dun rservoir (point A), une conduite et une vanne au bout
de cette conduite (point
B).
On prvoit un rservoir anti-blier pour la protection de la
conduite et on demande de calculer
le volume de ce rservoir ncessaire pour ce cas en utilisant le
logiciel HYTRAN.
Nous avons prvu un temps de fermeture de la vanne de Tf = 15
secondes.
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Mini-projet REP 4GC
13
Pour lanalyse du coup de blier nous avons utilis un logiciel qui
sappelle HYTRAN, cest un logiciel facile manipuler, dans linterface
on a le choix pour mettre les point de notre conduite prcisment
lorsquon est sure de notre point on click puis le logiciel gnre
automatiquement la suite de la conduite
pour choisir le deuxime point, et pour arrter le processus on
fait un click droit.
En haut nous avons un menu pour modifier ou supprimer un point
ou une
conduite, et droite un menu pour le choix des diffrents lments
de la
conduite tels que rservoirs, vannes
Figure 2: Interface logiciel HYTRAN
Dans un premier lieu nous avons mesur les distances horizontales
et verticales dans le fichier AutoCAD partir du point A, pour les
dessiner dune manire exacte sur HYTRAN.
Figure 3: mesure des distances sur AutoCAD
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Mini-projet REP 4GC
14
Aprs avoir mesur les diffrentes distances nous avons fait un
croquis des
points aux changements de direction.
Figure 4: Croquis des points introduits sur HYTRAN
Nous allons avoir une vanne au niveau du point B, cest pour cela
que nous allons faire un nud avant B o on va mettre notre ouvrage
anti coup de blier si on aura besoin, pour cela nous avons dtermin
lquation de la dernire droite.
Y= 0.02258 * x + 131.4
Le point quon va ajouter doit tre proche de B nous avons choisi
une abscisse de x= 1200 ; nous avons obtenus y= 185.5.
Et puis nous avons dessin a sur HYTRAN :
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15
Figure 5: profil de la conduite sur HYTRAN
On a ensuite entr tous les donnes concernant la conduite le
rservoir et la correction des positions des nuds.
Figure 6: profils des conduites
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Mini-projet REP 4GC
16
Figure 8: les coordonnes des nuds
Figure 7: squences des noeuds
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Mini-projet REP 4GC
17
Figure 9: points de rfrence pour le dessin
Figure 10: Informations sur la vanne
-
Mini-projet REP 4GC
18
Et pour les caractristiques de notre conduite :
Figure 11: Informations concernant le rservoir
Figure 12: caractristiques de la conduite
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Mini-projet REP 4GC
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III.1 PREMIERE SIMULATION : SANS OUVRAGE ANTI COUP DE BELIER
:
Dans un premier lieu nous avons fait notre simulation sans anti
coup de blier, nous
avons eu les rsultats suivant :
Figure 13: Simulation sans ouvrage anti coup de blier
Nous avons obtenu lenveloppe max/min HGL qui avait la forme
suivante :
Figure 14: enveloppe max/min HGL
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Mini-projet REP 4GC
20
Pour les pressions nous avion des pressions qui dpasse largement
notre PMS et qui se rsument dans le tableau suivant :
Figure 15: rsultats avant l'utilisation de lanti coup de
blier
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Mini-projet REP 4GC
21
Ces rsultats montrent lutilit de mettre un ouvrage anti coup de
blier avant la vanne, nous avons choisi un rservoir dair donc notre
dessin devient :
III.2 SIMULATION AVEC LAJOUT DU RESERVOIR DAIR :
Figure 16: dessin aprs l'ajout du rservoir d'air
Les caractristiques de notre rservoir dair au dbut taient les
suivantes :
Figure 17: caractristiques du rservoir d'air
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Mini-projet REP 4GC
22
Nous avons obtenus les rsultats suivants aprs la simulation
:
Nous avons obtenus les rsultats suivants concernant le max et le
min des pressions :
Figure 18: rsultats aprs l'ajout du rservoir d'air
-
Mini-projet REP 4GC
23
Nous avons essay de changer les valeurs pour le volume dair et
pour la surface du rservoir mais nous avons remarqu que nous navons
pas de grands changements de pressions dans notre conduite, donc
nous avons pens introduire une chemine dquilibre.
III.3 SIMULATION AVEC CHEMINEE DEQUILIBRE :
Aprs lintroduction de la chemine dquilibre notre dessin devient
:
Figure 19: Rsultats des pressions max et min aprs l'introduction
du rservoir d'air
Figure 20: dessin simulation chemine d'quilibre
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Mini-projet REP 4GC
24
Nous avons essay avec plusieurs diamtres et nous avons trouv
enfin le diamtre optimal
qui nous donnera les rsultats souhait.
Ctait un diamtre de 10 m, alors nous avions les caractristiques
suivantes pour notre
chemine dquilibre :
Figure 21: caractristiques chemine d'quilibre
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Mini-projet REP 4GC
25
Nous avons obtenus les rsultats suivants :
Lenveloppe des pressions avait cette forme-l :
Figure 23: enveloppe des pressions aprs l'introduction de la
chemine d'quilibre
Figure 22: rsultats aprs l'introduction de la chemine
d'quilibre
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Mini-projet REP 4GC
26
Et pour les pressions min/max nous avons obtenus les rsultats
suivants :
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Mini-projet REP 4GC
27
Donc daprs ces rsultats nous avons la PMS > Pmax, et aussi
Pmin > Pvap deau, alors
nous allons prvoir ces caractristiques pour notre projet.
Figure 24: rsultats pressions max/min aprs l'introduction de la
chemine d'quilibre
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Mini-projet REP 4GC
28
IV- PARTIE DISTRIBUTION
La prsente partie est indpendante de ce qui prcde et concerne le
rseau de distribution
d Eau Potable dune partie du lotissement AL AMAL 2me tranche
ZAGORA.
La situation gographique du projet est donne dans la carte
suivante :
La topographie gnrale du terrain est assez accidente. Le primtre
urbain est situ entre les altitudes
705 m et 730 m, et comporte des pentes moyennes allant jusqu
2.6%.
Les objectifs de cette tude sont :
- Fixer les caractristiques des conduites constituant le rseau
de distribution de leau
potable pour le lotissement cit ;
- Faire plusieurs simulations afin de trouver les
caractristiques optimales du rseau de
conduites (diamtre optimal de chaque tuyau).
IV.1 DONNEES DU PROJET
Le trac du rseau se prsente comme suit :
Figure 25: situation de la zone tudie
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Mini-projet REP 4GC
29
Les proprits des nuds sont donnes dans le tableau suivant :
Nud Altitude (m NGM) Demande (l/s)
R ou 18 1009 0
1 1003.60 0
2 1003 2
3 1002.92 4
9 1002.80 13
4 1003.20 8
5 1003 7
7 1004 20
8 1003.60 18
6 1003.50 12
14 1003.20 16
13 1003.10 6
17 1003 8
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Mini-projet REP 4GC
30
16 1003.30 5
15 1003.21 12
11 1002.80 10
12 1002.70 14
10 1002.61 13
Pour les conduites reliant entre ces nuds les caractristiques
supposes sont comme suit :
Tuyau Longueur (m) Diamtre (mm)
1 80 300
3 100 200
4 90 200
5 80 180
6 100 250
7 95 190
8 50 100
9 150 100
10 200 100
2 45 100
15 40 150
20 180 190
12 100 300
13 30 250
14 100 250
16 25 190
17 31 160
21 100 170
19 70 190
Les principales hypothses suivantes sont retenues :
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Mini-projet REP 4GC
31
- Le lotissement AL AMAL sera aliment principalement partir de
la conduite existante DN250.ce point est assimil rservoir au nud 18
qui a un diamtre de 10 m, un niveau deau initial de 1.5 m et un
niveau maximal de 8 m.
- La pompe au niveau du tuyau 11 a un dbit nominal de 40 l/s et
une hauteur manomtrique correspondante de 38 mCE
- Les pressions minimale et maximale acceptes en chaque nud sont
respectivement 10 et 60 mCE.
- Les vitesses sont garder pour ce projet entre 0.3 et 1.5
m/s.
- Toutes les conduites du rseau de distribution sont prvues en
PVC. Le coefficient de rugosit est pris gal 0,1mm. Les classes
disponibles sur le march en PVC sont comme suit :
IV.2 METHODOLOGIE DE CALCUL UTILISEE
La rpartition spatiale des consommations est faite selon la
mthode nodale qui se base sur
la zone dinfluence de chaque nud. Les consommations sont
rparties compte tenu de
loccupation du sol (type dhabitat, surface).
La mthode nodale consiste affecter pour chaque nud du rseau une
zone doccupation
du sol. Cette zone est dlimite suivant la topologie propose pour
le rseau de distribution
ainsi que la rpartition des lots dans la zone dtude.
La formule de perte de charge adopte dans le calcul du rseau est
:
J : gradient des pertes de charge linaires.
D : diamtre de la conduite en m.
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Mini-projet REP 4GC
32
V : vitesse dcoulement en m/s.
CHW est le coefficient de Hazen Williams, gale 150 dans le cas
des conduites projetes en
PVC.
Le calcul du rseau est effectu au moyen du logiciel EPANET. Ce
dernier se base sur la
mthode de Hardy Cross explique au niveau du cours (Cf page
58).
Il sagit dun logiciel de simulation. Il permet, en fonction des
diamtres et des caractristiques
de la pompe et du rservoir, de simuler et de donner les vitesses
pour chaque conduite et les
pressions au niveau de chaque nud. Ce qui signifie quil faudra
modifier au niveau des
hypothses supposes au dpart jusqu avoir toutes les vitesses
comprises lintervalle exig
et tous les nuds des pressions comprises dans lintervalle exig.
Les diffrentes
simulations ainsi que les rsultats dfinitifs sont donns dans le
paragraphe suivant.
IV.3 RESULTATS
Le travail tait fait sur un logiciel EPANET ; cest un logiciel
de simulation du comportement
hydraulique et qualitatif de l'eau dans les rseaux sous
pression. Il s'agt donc d'un logiciel
permettant de dterminer les pressions, les vitesses, dbit et
qualit de l'eau dans un rseau
d'adduction.
EPANET est un logiciel facile manipuler, premirement on entre
les points dune manire
qui nest pas prcise mais en respectant la forme du dessin, on
dessine les conduites, on met
les pompes et les rservoirs, puis on commence entrer les
informations dune manire
prcise concernant les altitudes et les coordonnes des points,
les niveaux des rservoirs, les
longueurs et diamtres des conduites.
Figure 26: Interface logiciel EPANET
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Mini-projet REP 4GC
33
Premirement nous avons dessin notre rseau comme le montre la
figure si dessous :
Puis nous avons introduit les informations des nuds (demande,
laltitude) :
Figure 27: Rseau dessin sur EPANET
Figure 28: Informations sur les nuds
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Mini-projet REP 4GC
34
Ensuite nous avons introduit les caractristiques des conduites
:
Pour la pompe nous avons introduit les caractristiques de notre
pompe :
Figure 29: Caractristique pour les conduites
Figure 30: courbe caractristique de la pompe
-
Mini-projet REP 4GC
35
Aprs lexcution nous avons reu un message davertissement :
Quand nous avons vu les dtails on a trouv que le dbit demand
dpasse le dbit maximum :
Alors nous avons augment le dbit nominal dans les
caractristiques de la pompe :
Figure 31: message d'erreur simulation
Figure 32: rapport d'tat de la simulation
Figure 33: Changement des caractristiques de la pompe
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Mini-projet REP 4GC
36
Calcul des pressions au niveau des nuds :
Figure 34: Rsultats de la premire simulation
Figure 35: valeurs de pressions
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Mini-projet REP 4GC
37
On remarque que les pressions et les vitesses sont faibles alors
nous avons commenc
changer les diamtres des conduites mais toujours pas de
changement surtout pour les
pressions. Nous avons ensuite chang les caractristiques du
rservoir :
L nous avions un changement de pressions mais les points qui
sont loin du rservoir on avait
pas un grand changement pour les valeurs de pression, alors nous
avons choisi daugmenter
encore une fois les caractristiques de la pompe :
Figure 36: Caractristiques du rservoir aprs changement
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Mini-projet REP 4GC
38
Nous avons obtenus la fin de la simulation les rsultats suivants
:
Figure 37: Dernier changement des caractristiques de la
pompe
Figure 38: rsultats dernire simulation
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Mini-projet REP 4GC
39
Rsultats pour les pressions :
Figure 39: Rsultats des pressions la fin de la simulation
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Mini-projet REP 4GC
40
Calcul des vitesses :
.
Figure 40: rsultats pour les vitesses
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Mini-projet REP 4GC
41
V- CONCLUSION
Durant cette priode de ralisation on a eu la chance de sexercer
et
dappliquer les mthodes thoriques vues en cours afin daboutir
au
dimensionnement des conduites.
La ralisation de ce projet nous a appris de travailler en
groupe, et denrichir
nos connaissances concernant lalimentation en eau potable ; les
mthodes de
calcul, dorganisation du travail et aussi la dtermination des
diffrentes
variables, la recherche et aussi travailler avec des logiciels
(AutoCad,
HYTRAN, EPANET).
Malgr les problmes rencontrs lors de la ralisation de ce projet,
on a russi
trouver les solutions pour avoir finalement un projet
complet.
Nous esprons que notre modeste travail tait la hauteur des
attentes de
notre professeur et encadrant.
-
Mini-projet REP 4GC
42
ANNEXE :
Ligne pizomtrique de la conduite :
