pfeyoussefkhatib

8/11/2019 pfeyoussefkhatib

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AVANT-PROPOS

Agir dabord, rectifier ensuite sil y a lieu,reprendre tout zro sil le faut, mais ne jamais resterinactif la recherche du parfait.

Jean Cocteau


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Ddicace

Louange dieu le plus puissant.A mes trs chers parents,

Aucun terme et aucune langue ne pourra exprimer mon amour et mes sentiments envers

vous.

A ma chre sur,

Je ne sais comment te remercier pour tout ce que tu as fait pour moi.

A toute ma famille.

A mon autre, ma femme,

Tu es le soleil de mes jours ; tu les claires, tu les prolonges.

A mes chers amis,

Pour tout le soutien que vous mavez offert, je vous dis MERCI.

A tous ceux qui maiment, je ddie ce travail

Youssef


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Ddicace

Louange dieu le plus puissant.A mes trs chers parents,

Aucun terme et aucune langue ne pourra exprimer mon amour et mes sentiments enversvous.

A mes chers frres,

Je ne sais comment vous remercier pour tout ce que tous avez fait pour moi.

A toute ma famille.

A mon autre,

Tu es le soleil de mes jours ; tu les claires, tu les prolonges.

A mes chers amis,

Pour tout le soutien que vous mavez offert, je vous dis MERCI.

A tous ceux qui maiment, je ddie ce travail

Abdelilah


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Remerciement

Au terme de ce travail, il nous est agrable de nous acquitter dune dette de

reconnaissance auprs de toutes les personnes dont lintervention au cours de ce stage,a favoris son aboutissement.

On tient remercier tout particulirement M.OUAZAR Driss notre Professeur

et encadrant lEMI, M.HAJJI Mustapha et M.EL GHELBAZOURI Abdelilah nos

encadrants lONEP, M.TARMIDI, M.ZARKAL et M.EL BASRI lONEP.

On tient galement prsenter nos profonds respects et reconnaissance

M.ALLOUCH Abdellah et M.SEGTEN Ahmed pour leurs conseils et suivi.

Par la mme occasion, jen profite pour exprimer mes vifs remerciements tous

ceux qui ont contribu de prs ou de loin au bon droulement de ce travail.


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Rsum

Si le pompage est le ple le plus gourmand en kWh, cest galement celui sur

lequel il y a le plus gros potentiel doptimisation .La consommation dnergie

journalire de la station de pompage du Bouregreg varie entre 160 000 KWh et

210 000 KWh.

Le prsent travail vise llaboration dun programme mmede constituer un

outil pour optimiser la gestion de la station de pompage du Bouregreg.Le programme

dvelopp laide du solveur Oracle Crystal Ball & Decision Optimizer dtermine le

fonctionnement optimal de la station de pompage permettant de rduire le cot de la

facture nergtique ,en fonction du mode tarifaire souscrit tout en sassurant que la

demande en eau est satisfaite en permanence et en respectant les conditions aux

limites des ouvrages de stockage.

Notre tude a t complte par la construction dun modle numrique durseau tudi sous le logiciel WaterGEMS, qui est un outil de modlisation de la

famille Bentley, pour pouvoir simuler les diffrents scnarios de fonctionnement.

Ce travail est une tentative de recherche dune mthodologie pour dterminer le

planning optimal defonctionnement dune station de pompage.


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Abstract

When pumping the pole as intensive energy consumption, it is also one on which

there is the biggest potential for optimization. Daily energy consumption of the pump

station Bouregreg varies between 160,000 and 210,000 kWh.

The present work aims to develop a program able to be a tool to optimize the

management of the pumping station Bouregreg. The program developed using theSolver Oracle Crystal Ball Decision Optimizer & determines the optimal operation of

the pumping station to reduce the cost of energy bills, while ensuring that water

demand is met at all times and respecting the boundary conditions of storage

structures.

Our study was completed by constructing a numerical model of the network studied

under WaterGEMS software, in order to simulate various operating scenarios.

This work is an attempt to find a methodology to determine the optimal schedule ofoperation of a pumping station.


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Sommaire

Avant-propos..................................................................................................................................................1

Introduction..................................................................................................................................................... 11

I. Prsentation de lOffice National de lEau Potable..........................................................................15

1. Gneralites........................................................................................................................................15

2. Nouvelles orientations stratgiques..................................................................................................16

3. Chiffres et indicateurs.......................................................................................................................16

4. Rorganisation de l'Office et renforcement de la dcentralisation....................................................18

5. Structure............................................................................................................................................18

6. Organigramme de la Direction de la Cte Atlantique (DRC)...........................................................19

7. Importance de la direction rgionale cte atlantique (DRC)............................................................19

II. Problmatique de ltude et objectifs du travail...............................................................................22

1. Position du problme........................................................................................................................22

2. Objectifs de letude...........................................................................................................................23

III. Rappel en Hydraulique.......................................................................................................................25

1. Le transport des fluides dans les conduites.......................................................................................25

1.1- La thorie de Bernoulli.............................................................................................................25

1.2- Expression des pertes de charge linaires.................................................................................26

1.3- Expression des pertes de charges singulires...........................................................................27

2. Les pompes.......................................................................................................................................28

2.1- Pompes centrifuges...................................................................................................................28

2.2- Caractristiques dune pompe..................................................................................................30

2.3- Courbe de rseau......................................................................................................................31

2.4. NPSH........................................................................................................................................34

2.5. Association de pompes.............................................................................................................35

III. Description du systme de production deau potable existant..................................................38

2.1. Preambule.....................................................................................................................................382.2. Presentation..................................................................................................................................39

3. Dcoupage du rseau en sous-rseaux fonctionnels......................................................................40

3.1 Barrage -Bou Regreg...............................................................................................................40

3.2. Fouarat Nord.............................................................................................................................47

3.3. Rabat 2 -Embassadors.............................................................................................................47

3.4. Rabat 1 Ville..........................................................................................................................48

3.5. Fouarat sud...............................................................................................................................49

3.6. BR2...........................................................................................................................................52

3.7. BR1 (BR BC2).......................................................................................................................53


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3.8. BR1 (BC2 BC4).....................................................................................................................54

3.9. BouRegreg-Sale........................................................................................................................55

3.10. Reseau Interne..........................................................................................................................56

3.11. R 50000....................................................................................................................................563.12. Ben Slimane.............................................................................................................................57

3.13. BC5-Bouznika..........................................................................................................................58

3.14. LA Gazelle................................................................................................................................59

3.15. Fedalate (Ain Tekki).................................................................................................................59

3.16. Tit Mellil...................................................................................................................................60

3.17. Mdiouna..................................................................................................................................61

3.18. Takadoum -Rabat.....................................................................................................................62

3.19. Romani.....................................................................................................................................62

4. Equipements hydromcaniques........................................................................................................63

IV. Modlisation du rseau dadduction du bouregreg..........................................................................74

1. Les modles de reprsentation dans le domaine de lalimentation en eau potable...........................74

1.1. Modles de reprsentation des quipements.............................................................................74

1.2. Modles de simulation..............................................................................................................74

1.3. Modles pour lanalyse du fonctionnement hydraulique..........................................................74

2. But de la modlisation......................................................................................................................75

3. Mthodologie....................................................................................................................................75

4. Les donnes de la modlisation........................................................................................................75

5. Choix et prsentation du logiciel de modlisation............................................................................76

5.1. Prsentation du logiciel WaterGems.........................................................................................76

5.2. Potentialit du logiciel..............................................................................................................77

6. Schmatisation du rseau dadduction deau brute du BouRegreg...................................................79

7. Phasage et logigramme du processus de modlisation.....................................................................80

8. La campagne des mesures.................................................................................................................82

8.1. Les points de mesures...............................................................................................................82

8.2. Mesures Ralises....................................................................................................................83

9. Calibrage du modle.........................................................................................................................849.1 Calibrage automatique avec Darwin Calibrator.......................................................................85

9.2. Les algorithmes volutionnaires (Algorithme gntique)..........................................................85

9.3. Calibrage des dbits et des pressions........................................................................................86

9.4. Droulement du calibrage par Darwin Calibrator....................................................................89

9.5. Formules et critres de calibrage par Darwin Calibrator..........................................................93

9.6. Rsultats du calibrage des pressions et des dbits....................................................................94

9.7. Calibrage dnrgie..................................................................................................................96

9.8. Rsultat du calibrage dnergie:..............................................................................................97

9.9. Application du modle de simulation.......................................................................................99


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V. Optimisation du systme de production du Bouregreg..................................................................101

1. Introduction.....................................................................................................................................101

2. Hypothses de travail......................................................................................................................101

3. Formulation gnrale du problme.................................................................................................1024. Formulation du problme................................................................................................................102

4.1 Modle de la fonction objectif....................................................................................................103

4.2 Modle des variables..................................................................................................................103

4.3. Modle de contraintes.................................................................................................................104

5. Outils et donnes de travail.............................................................................................................107

5.1 Volume des rservoirs.............................................................................................................107

5.2 Consommation dans chaque rservoir....................................................................................108

5.3. Tarif adopts...........................................................................................................................109

6. Rsolution:..................................................................................................................................... 110

6.1. 1er Scnario............................................................................................................................ 110

6.2. Comparaison des rsultats doptimisation avec la simulation relle...................................... 115

6.3. 2meScnario........................................................................................................................... 115

6.4. Discussions des rsultats........................................................................................................ 116

Conclusions.................................................................................................................................................... 117


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liste des figures

Figure 1: Organigramme modernisateur.......................................................................................................18Figure 2 : Organigramme de la direction de la cote atlantique .....................................................................19Figure 3: schma d'une pompe centrifuge.....................................................................................................29Figure 4 : fonctionnement dune pompe centrifuge lectrique......................................................................30figure 5: courbe caractristique et courbe de rendement...............................................................................31FIGURE 6: courbe de rseau.........................................................................................................................33Figure 7 : point de fonctionnement du systme.............................................................................................33FIGURE 8 : caractristique du rseau pour trois configurations d'lvation d'eau.......................................34FIGURE 9 : pompes identiques en parallles................................................................................................35FIGURE 10 : caracteristiques de deux pompes fonctionnant en serie..........................................................36FIGURE 11: Schma de principe du systme de production de BOU REGREG........................................39FIGURE 12: schma simplifi du rseau barrage-bouregreg.......................................................................40FIGURE 13: schma synoptique de la station de pompage.........................................................................43FIGURE 14 : Groupes de pompage constituant la station de pompage du bouregreg..................................43FIGURE 15 : Conduites daspiration............................................................................................................44FIGURE 16 : Conduite de refoulement.........................................................................................................44FIGURE 17 : courbes de pompage deau brute en fonction du nombre et du type de pompe en service et dela hauteur deau dans le barrage...................................................................................................................45FIGURE 18 : schma simplifi du rseau Fouarat Nord...............................................................................47FIGURE 19 : schma simplifi du rseau Rabat 2........................................................................................47FIGURE 20 : schma simplifi du rseau Rabat...........................................................................................48FIGURE 21 : schma simplifi du rseau Fouarat Sud.................................................................................51FIGURE 22 : schma simplifi du rseau BR2.............................................................................................52FIGURE 23 : schma simplifi du rseau BR1 (BR BC2).........................................................................53

FIGURE 24 : schma simplifi du rseau BR1 (BC2 BC4) ......................................................................54FIGURE 25 : schma simplifi du rseau Bouregreg-Sal ..........................................................................55FIGURE 26 : shma simplifi du rseau interne ..........................................................................................56FIGURE 27 : schma simplifi du rseau R 50000.....................................................................................56FIGURE 28 : schma simplifi du rseau Ben Slimane...............................................................................57FIGURE 29 : schma simplifi du rseau BC5-Bouznika ...........................................................................58FIGURE 30 : schma simplifi du rseau La Gazelle...................................................................................59FIGURE 31 : schma simplifi du rseau Fedalat........................................................................................60FIGURE 32 : schma simplifi du rseau Tit Mellil.....................................................................................61FIGURE 33 : schma simplifi du rseau Mdiouna ...................................................................................61FIGURE 34 : schma simplifi du rseau Takadoum...................................................................................62FIGURE 35 : schma simplifi du rseau Romani.......................................................................................62

Figure 36: Schmatisation du systme dadduction du BouRegreg............................................................80


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Introduction

La scurisation de la rgion de la cte atlantique en matire deau potable est un enjeumajeur pour les dcideurs. Cette rgion qui abrite la majorit des activits industrielles etcommerciales du Maroc, connait une concentration dmographique trs importante (soit le untiers de la population marocaine).

La rgion attire des projets structurants tels que l'amnagement de la valle du Bouregreget la nouvelle ville de Tamesna. Cette situation entrane un accroissement continu de lademande en eau potable et industrielle.

Ces grandes agglomrations rendent leurs lalimentation en eau potable une tchedifficile du point de vue approvisionnement, planification et surtout de la gestion etlexploitation de ces ouvrages.

Cette zone est alimente par le grand complexe du BouRegreg gr par lOffice Nationalde leau Potable ONEP , depuis le barrage S.M.B.A.

Lacheminement de leau brute vers le point de traitement ncessite un pompagepermettant lalimentation en permanence de la station de traitement.

La pompe reprsente lun des lments les plus importants dans une station de pompagecomme son nom lindique.

La station de pompage du Bouregreg est compose de neuf groupes de pompage tournspar des moteurs dune puissance unitaire de 2,2MW pour un petit groupe (PG) et 4MW pourun grand groupe (GG), leur fonctionnement engendre une consommation dnergie lectriquetrs importante, elle peut atteindre des fois une valeur de 220 000 KWh /j. De ce fait ellencessite une bonne gestion afin doptimiser lexploitation.

En tenant compte du fait que le prix de lnergie lectrique est variable suivant la priodedu jour en prsence des diffrentes tranches de tarification , il faut procder un pompageoptimal qui permet la fois la rduction du cot de production et qui tient compte dune partde lensemble de contraintes qui se rsument dans la satisfaction de la demande en eau et lerespect des conditions au limites des ouvrages de stockage et de traitement .


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Une dcision de choix de stratgie de pompage, fait intervenir beaucoup de paramtres

.En effet la dfinition de cette stratgie fait essentiellement appel aux techniques de larecherche oprationnelle, et utilise des procdures de calcul essentiellement algorithmiques.

Notre tude prsente une mthodologie de rsolution du problme doptimisation du cotnergtique au niveau de la station de pompage du Bouregreg, le problme est non-linaire, caractre combinatoire.

Ceci a t fait par le dveloppement dun modledoptimisationqui permet de trouverles meilleures configurations de pompage raliser en connaissant la priode de simulationfixe dans notre cas une journe type (24h), les caractristiques des groupes de pompage, le

nombre de rservoirs et leurs caractristiques, leurs conditions aux limites et les modulationsdes distributions au niveau de ces rservoirs.

Puis, compte tenu des rsultats obtenus lors de la phase doptimisation, nous avons cherch pousser la rflexion vers un fonctionnement du systme avec des pompes vitesse variable.

Maintenant que nous avons prsent lide gnrale de notreprojet, nous allons prsenterla dmarche que nous avons envisage en indiquant le contenu des diffrentes parties quiconstituent cet ouvrage.

Le premier chapitre consistera faire une prsentation de lOffice National dEauPotable (ONEP) lchelle nationale, ainsi que de la Direction de la Cte Atlantique qui a tle lieu du droulement de notre stage.

Par la suite ,un deuxime ou nous allons prsenter la problmatique lie notre sujet ainsique les objectifs attendus ,et avant dentamer les tapes permettant la ralisation du projet ,nous allons rappeler brivement les notions de base en hydraulique qui traitent le transport desliquides mais aussi l'entranement des pompes.

Dans la phase suivante, pour un premier temps, nous allons procder la description durseau global qui permet de desservir la rgion de la cte Atlantique pour avoir une vue dufonctionnement gnral de ce systme, par la suite une bonne partie sera consacr lamodlisation hydraulique.

Ce modle est une rfrence pour simuler le fonctionnement du systme partir dunscnario bien dfini pour permettre de prdire les variations des paramtres du systmenotamment les pressions, les dbits, les rendements des groupes de pompage et le cotnergtique de fonctionnement.


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Rappelons que le modle de simulation afin de le rendre utilisable il a fallu auparavantson calibrage, cette opration consiste faire ajuster les paramtres du modle pour quilreflte le fonctionnement rel du systme.

Ensuite, nous allons entamer la phase doptimisation qui consiste la recherche desconfigurations optimales des groupes de pompage. Aprs la formulation du problme, nousexposons les principales tapes de calcul du modle propos. Une journe de fonctionnementde notre systme hydraulique fonctionnant la demande a t utilise pour valider les

performances du modle.

Enfin, sur la base des rsultats obtenus par le modle doptimisation, une phase dediscussion sur la prsence des pompes vitesse variable sera aborde afin de voir lacontribution de ces dernires la rduction du cot de production.


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Chapitre I

Prsentation de lOffice National

de l au Potable


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I. PRESENTATION DE L

OFFICE

NATIONAL DE L

EAU

POTABLE

1. GNERALITES

Cr 1972, l'ONEP est un tablissement public caractre industriel et commercialdot de la personnalit civile et de l'autonomie financire.

Acteur principal dans le secteur de l'eau potable et de l'assainissement, les missionsprincipales de l'Office vont de la planification de l'approvisionnement en eau potable jusqu'sa distribution en passant par les phases dtudes, de conception, de ralisation, de gestion,dexploitation des units de production, de distribution et d'assainissement liquide et enfin du

contrle de la qualit des eaux jusqu' la protection de la ressource.D'importants investissements ont pu tre raliss durant les trois dernires dcennies

pour assurer les infrastructures de base en matire d'eau potable.

Nos Missions :

-Planification de l'approvisionnement en eau potable (AEP) lchellenationale-Production de l'eau potable-Distribution de l'eau potable pour le compte des collectivits locales-Gestion de l'assainissement liquide pour le compte des C.L-Contrle de la qualit des eaux

Nos Axes Stratgiques :-Prenniser, Scuriseret renforcer l'AEP en milieu urbain-Gnraliser laccs leau potable en milieu rural-Rattraper le retard en matire d'Assainissement liquide

Notre approche :-Assurer une veille technologique-Intgrer la composante environnement

-Impliquer le citoyen dans lconomie et la protection des ressources eneau.

Nos atouts :-Une entreprise publique haute expertise-Un personnel comptent-Des partenariats nationaux et internationaux en expertise etR&D


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2. NOUVELLES ORIENTATIONS STRATEGIQUES

Les efforts dploys par lONEP durant les trois dernires dcennies ont permis damliorer leniveau de l'approvisionnement en eau potable en milieu urbain. Aujourd'hui l'Office s'est fixune nouvelle stratgie visant la gnralisation de l'accs l'eau potable l'ensemble descitoyens et l'intervention dans le secteur de l'assainissement liquide dans une vision globale etintgre du cycle de l'eau.

Cette nouvelle stratgie qui s'inscrit dans les orientations de S.M. LE ROI MOHAMMED VIconfirme dans son discours d'ouverture de la 9me session du Conseil Suprieur de l'Eau et

du Climat Agadir le 21 Juin 2001, s'articule autour des trois axes suivants:

1- Gnralisation de l'accs l'eau potable.2- Le renforcement du rle de loffice dans le domaine de lassainissement liquide .3- Maintien des acquis.

3. CHIFFRES ET INDICATEURS

Indicateurs Commerciaux

Unit 2009Chiffres daffaires Millions DH 3 489

Dlai client global Mois 2,8

Abonns Nombre 1 406 918

InvestissementUnit 2009 %

Investissements Millions DH 3 754 100

Urbain Millions DH 1 616 43

Rural Millions DH 1 360 36

Assainissement Millions DH 778 21

Indicateurs FinanciersUnit 2009

Rsultat net Millions DH 123,6

Valeur ajoute Millions DH 2 369,3

Excdent brut dexploitation(EBE)

Millions DH 1 339,2


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Activit Eau PotableUnit 2009

Production Millionsm3

861

Dbit quip M3/S 49,3

Centres de distribution Nombre 559

Taux desserte rural % 89

Activit AssainissementUnit 2009Station dpuration Nombre 33

Rseau collecte Km 4 693

Capacit de traitement / Jour m3 125374

Centres dintervention Nombre 70

Population concerne Millions habitants 3,2

Ressources Humaines2009 %

Effectif du personnel 7 125 100

Cadres suprieurs 1 518 21

Cadres Matrise 2 005 28

Cadres dexcution 3 602 51

Programme dinvestissement 2011-2015

(Chiffres exprims en millions de Dirhams)Dsignation 2011-2015Eau potable urbaine 13 343

Eau potable rural 5 885

Assainissement Liquide 6 666

Total Gnral 25 894


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4. REORGANISATION DE L'OFFICE ET RENFORCEMENT DE LADECENTRALISATION

La rorganisation de l'office a t concrtise par l'adoption d'un nouvel organigrammemodernisateur, prsent ci-aprs.Cet organigramme cadre avec les axes stratgiques et les principes organisationnels retenus :dcentralisation et recentrage du central sur le pilotage et lassistance.

Figure 1 : Organigramme modernisateur.

5. STRUCTURELa direction rgionale possde des divisions fonctionnelles au niveau du sige :

La division dveloppement prpare la planification, programme et excute lesoprations de dveloppement dans la rgion .


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La division Industrielle est charge de consolider, coordonner, renforcer etamliorer lexploitation et la maintenance des installations.

La division support assure les tches relatives la comptabilit gnrale,gre lesressources humaines les moyens logistiques et les achats de la rgion.

6. ORGANIGRAMME DE LA DIRECTION DE LA COTE ATLANTIQUE (DRC)

Figure 2 : Organigramme de la direction de la cote atlantique .

7. IMPORTANCE DE LA DIRECTION REGIONALE COTE ATLANTIQUE (DRC)

Trois indicateurs sont donns ci-aprs pour illustrer limportance de la direction rgionalede la Cte Atlantique au sein de lONEP :

La situation gographique et population : Elle stend du Nord de Rabatjusquau sud de la ville dEl Jadida regroupant une population de 7,3 Millionsdhabitants (recensement 2004) soit prs de 25% de la population totale duRoyaume (50% de sa population urbaine).


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Activit conomique : 90 % de lactivit conomique du pays est concentredans cette zone;

Chiffre daffaire : Elle contribue concurrence de plus que 50 % du chiffred'affaire de lONEP. De ce fait la direction de la cte atlantique joue un rletrs important dans le maintien de l'quilibre des comptes globauxd'exploitation de l'office.

Compte tenu de ce qui prcde, la DRC occupe une place importante au sein del'Office tant, sur le plan capacit de production par le biais de 2 grands complexes adducteurs

(Bouregreg : 9 m3/s et Daourat : 6 m

3/s) que sur les plans conomiques et financiers. De ce

fait, les gains raliss par la mise en place au niveau de la DRC des divers chantiers lancs parla direction gnrale auront un impact important sur les rsultats finals de l'office.


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Chapitre II

Problmatique de ltude

et objectifs du travail


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II. PROBLEMATIQUE DE L

ETUDE ET OBJECTIFS DU TRAVAIL

1. POSITION DU PROBLEME

Les rseaux deau potable sont de plus en plus souvent quips de systme de tlgestion,des installations et des commandes. Laccroissement de ces quipements accompagnegnralement une augmentation de leur complexit.

Au cours dune journe, il est difficile de choisir les consignes donner aux diffrentsorganes dun rseau deau potable.

La complexit de cette gestion vient aussi de la prise en compte par les gestionnaires desrseaux de deux objectifs contradictoires qui sont la scurit dapprovisionnement et laminimisation des cots de production et de transport de leau .

La cte atlantique CASA-RABAT est la plus grande zone au Maroc par sa population(environ 1/3 de la population marocaine) et aussi ses activits conomiques et industrielles.Elle stend de la capitale du Royaume Rabat, la capitale conomique Casablanca quireprsente le poumon de lconomie marocaine, Sal, Mohammedia et les petites villesintermdiaires, sans oublier les grands projets lancs par lEtat dans cette rgion tels que lanouvelle ville de Tamesna et lamnagement de la valle du BouRegreg.Ces grandes agglomrations rendent leur alimentation en eau potable une tche difficile du

point de vue approvisionnement, planification et surtout de la gestion et lexploitation de cesouvrages. Cette zone est alimente par le grand complexe du BouRegreg gr par lOffice

National de leau Potable ONEP .

Les chiffres indicateurs de la consommation en termes dnergie montrent que lerseau tudi consomme entre 160000KWh et 210000KWh par jour. La plus grande part dellectricit consomme est consacre au fonctionnement des pompes permettant

lalimentation en permanence de la station de traitement.

Tous ces lments ont orient le choix du sujet de notre projet de fin dtudes vers larecherche de meilleures configurations de pompage. Ce sujet correspond une proccupationrelle de la vie de la station de pompage. Il peut prsenter une voie la recherche de solutions

purement algorithmique.


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2. OBJECTIFS DE LETUDE

Loptimisation des cots nergtiques de pompage deau consiste trouver des solutionspour rduire les cots de fonctionnement annuels nergtiques de la station de pompage.

Le pilotage de la production doit prendre en compte un ensemble complexe dobjectifs etde contraintes :

Minimiser les cots engendrs par la consommation dnergie des groupes depompage.

Satisfaire en permanence la demande en eau.

Respecter les conditions aux limites au niveau des rservoirs de stockage et de lastation de traitement. Assurer le bon fonctionnement du rseau.

Ce travail a pour but de prsenter le dveloppement dun modle doptimisationet un modlenumrique de simulation hydraulique afin de remplir les objectifs cits ci-dessus.

Avant de pouvoir commencer optimiser le cot nergtique, il y a tout un travail pralablede collecte de donnes, dabord au bureau dans les bases de donnes, puis sur le terrain. Il fautgalement matriser le fonctionnement global du rseau.

Dans ce qui suit, nous allons prsenter de faon dtaille la conduite de cette tude.


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Chapitre III

Rappel en Hydraulique


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III. RAPPEL EN HYDRAULIQUE

Toute matrise d'un domaine ncessite au pralable la connaissance de la thorie qui le fonde.C'est dans cet ordre d'ide que nous allons prsenter ce chapitre qui traite du transport des liquidesmais aussi de l'entranement des pompes.

1. LE TRANSPORT DES FLUIDES DANS LES CONDUITES

1.1- LA THEORIE DE BERNOULLI

L'nergie hydraulique peut se prsenter sous diffrentes formes notamment:

Une nergie de pression caractrise par la pression statique en ce point,

Une nergie cintique caractrise par le carr de la vitesse d'une particule,

Une nergie potentielle caractrise par la cte du point considr par rapport unerfrence unique qu'on peut choisir arbitrairement.

Pour passer d'un point donn un autre ayant un niveau d'nergie diffrent il faut une sourceextrieure qui peut soit retrancher ou ajouter de l'nergie. Dans le cas de diminution d'nergie on

peut prendre l'exemple de la turbine. Pour une lvation du niveau d'nergie comme dans le cas du

transport de fluide d'un bassin vers des rservoirs placs en hauteur on a recours un systme depompage.

+

2 + +

+

2 +

O , : Respectivement pressions au niveau initial et au niveau final (Pa), : Respectivement vitesses dcoulements au dpart et larrive (m/s)

, : Respectivement niveaux de dpart et darrive (m): Masse volumique (kg/m3)g: Acclration de pesanteur (m/s2)

Dans notre cas est positif: cas du pompage.


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Lors de la circulation du fluide, une partie de l'nergie est perdue du fuit des frottementsdans les conduites et des imperfections de trajectoire d'o les pertes de charges.En tenant compte de l'ensemble des pertes de charge on a l'expression suivante:

+

2 + +

+

2 +

: Les pertes de charge qui peuvent tre linaires ou singulires.1.2- EXPRESSION DES PERTES DE CHARGE LINEAIRES

Les pertes de charge linaires sont dues aux frottements entre la tuyauterie et le fluide enmouvement donc elles sont fonction de la rugosit de l'intrieur de la canalisation.Elles sont provoques par la viscosit du fluide rel et apparaissent lorsqu'il y a mouvemententre les diverses particules des couches voisines du fluide se dplaant avec des vitessesdiffrentes.Des abaques nous donnent un coefficient de frottementf en fonction de la rugosit relative

(Rapport de la rugosit par le diamtre intrieur D) et du nombre de Reynolds. En rgimeturbulent rugueux la rugosit relative seule suffit pour dterminer le coefficient de frottementcar le nombre de Reynolds est suffisamment grand.

Ainsi les pertes de charge linaires sont donnes par l'quation de Darcy-Weisbach :

2

L : longueur du tronon considr (m)D : diamtre intrieur de la tuyauterie du tronon considr (m)V: vitesse dcoulement du fluide dans la conduite (m/s)

f : coefficient de frottementg : acclration de la pesanteur (m/s2)

Dans le cas d'un coulement laminaire le coefficient de frottement peut tre donn par laformule suivante:

4 Avec


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Re : nombre de Reynolds

: viscosit cinmatique

: masse volumique (kg/m3)

En rgime turbulent de nombreuses expriences ont permis de mettre en vidence que fdpend de:

Du nombre de Reynolds

De la rugosit relative /D

Cas des tuyaux pleinement rugueux:Von Karman propose:

2log3,7 )

Cas des tuyaux lisses

L'quation de Von Karman modifie par Prandtl est:

(

)-0,25 = 2log(Re

)-0,8

Pour un nombre de Reynolds infrieur 105Blasius propose:

0,316,Pour tout type de tuyaux (lisses ou rugueux) Colbrooke et White ont tabli une formule:

1 2log 3,7 + 2,511.3- EXPRESSION DES PERTES DE CHARGES SINGULIERES

Les pertes de charge singulires sont dues aux changements de direction ou de section depassage. Elles se produisent lorsqu'il y a perturbation de l'coulement ou une prsenced'obstacle.Ainsi pour chaque type de singularit on a une perte de charge donne par:


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2

K: coefficient qui dpend de la singularitV: vitesse du fluide dans la conduite

Gnralement la dtermination des pertes de charge singulires se fait au moyend'abaques donnant la longueur quivalente de l'accessoire considr en mtres: Ce qui ramne un calcul de pertes de charge rgulires.

Etant donnes toutes ces pertes de charges ajoutes ventuellement l'lvation, le

transport des fluides ncessite une source de puissance extrieure d'o l'utilisation despompes.

2. LES POMPES

La pompe est un appareil qui communique de l'nergie hydraulique un fluide en vue deson dplacement d'un point un autre. Il existe une gamme trs varie de pompes; des critresnous permettent de faire une classification et ils peuvent tre bass sur:

Le principe de fonctionnement

Le domaine d'application La limite de pression

Selon le premier critre les pompes peuvent tre classes en deux catgories:

les pompes dplacement positif ou pompes volumtriques: le liquide emprisonnentre les parties fixes et mobiles reoit une pousse de ces dernires.

les pompes nergie cintique: Elles utilisent le principe de la force centrifuge: leliquide est amen en rotation, ayant tendance s'loigner du centre de la pompe et en

sortir s'il existe un passage.

Nous tudierons les pompes centrifuges dans les paragraphes qui suivent.

2.1- POMPES CENTRIFUGES

Les pompes centrifuges sont composes d'une roue aubes qui tourne autour de sonaxe, d'un stator constitu au centre d'un distributeur qui dirige le fluide de manire adquate l'entre de la roue, et d'un collecteur en forme de spirale dispos en sortie de la roue appelvolute.


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Le fluide arrivant par l'ouie est dirig vers la roue en rotation qui sous l'effet de laforce centrifuge lui communique de l'nergie cintique. Cette nergie cintique esttransforme en nergie de pression dans la volute.

Un diffuseur la priphrie de la roue permet d'optimiser le flux sortant est ainsi delimiter les pertes d'nergie.

Deux figures sont proposes ci-dessous. La premire est une coupe dune pompe detype monocellulaire, tandis que la deuxime regroupe les diffrents organes constituant le

groupe de pompage.

Figure 3: schma d'une pompe centrifuge

Quelque soit le type de pompe, celle-ci est constitue de 3 parties distinctes:

la partie moteur qui fournit la puissance ncessaire au pompage, l'accouplement qui transmet cette puissance la partie hydraulique

la partie hydraulique qui transmet cette puissance l'eau pour la dplacer (laspireret/ou la refouler).


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FIGURE 4 : fonctionnement dune pompe centrifuge lectrique

2.2- CARACTERISTIQUES DUNE POMPE

D'un point de vue hydraulique, les trois principaux paramtres qui caractrisent une pompecentrifuge sont :

Le dbit volumique Q,

La hauteur manomtriqueHEt son rendement Afin de caractriser une pompe, la hauteur manomtrique et le rendement sont tracs enfonction du dbit (Figure

Le point de fonctionnement se situe l'intersection de la caractristique de la pompe et decelle du rseau Hpompe = Hrseau(Q) (voir Figure). Idalement, la caractristique du circuitcoupe la courbe de la pompe pour un dbit qui correspond son rendement maximal. Unedispersion de 25% autour de ce point est cependant acceptable.


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figure 5: courbe caractristique et courbe de rendement

: Rendement maximal: Rendement minimal

La puissance utile est:

2.3- COURBE DE RSEAU

(Courbereprsentative des pertes de charge en fonction du dbit)

Considrons linstallation ci-dessous :


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En appliquant la relation de Bernoulli gnralise, on peut exprimer la hauteur manomtrique

HMT de la pompe En ngligeant les termes de vitesse et en supposant P1= P2sous la forme :

+ La perte de charge totale est donne par la somme des pertes de charge singulires etlinaires, elle scrit donc:

+ ( +

)

2

On peut exprimer la perte de charge totale partir du dbit volumique par:

+ 84 ( + )

Si lcoulement est turbulent rugueux, L est une constante et donc les pertes de charge sont

proportionnelles Q2.Le terme de perte de charge est donc dallure parabolique et la courbe du rseau est par

consquent une parabole Hrseau=Hgo+ Q2et ressemble la courbe ci-dessous :


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.

FIGURE 6: courbe de rseau

Le point de fonctionnement du systme se situe lintersection de la courbe de rseau et de lacaractristique de la pompe. HMT pompe=H rseau(Q)

FIGURE 7 : point de fonctionnement du systme


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FIGURE 8 : caractristique du rseau pour trois configurations d'lvation d'eau

2.4.NPSH

Afin d'viter le phnomne de cavitation l'intrieur de la pompe, la pression

l'aspirationPadoit tre suprieure la tension de vapeur saturante du fluidePs. Soit:

Pa>Ps

En ralit, les conditions de non cavitation sont donnes par le constructeur de la pompe car

il existe des zones dans la pompe o la pression est infrieure Pa. Cette condition est donne

sous la forme d'une charge hydraulique minimale avoir l'entre de la pompe. On l'appelleleNPSH requis. Il est dtermin exprimentalement par le constructeur de la pompe et dpendde la vitesse de rotation de la roue.

LeNPSH dsigne le Net Pressure Suction Head soit la hauteur nette absolue l'aspiration.Elle correspond la charge hydraulique absolue diminue de la tension de vapeur saturante dufluide.

On distingue leNPSH disponible, c'est dire celui qu'on a l'entre de la pompe :

+

2 +


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Avec : Charge daspiration (m)

, respectivement pression daspiration et pression de vapeur saturante (Pa): Vitesse dcoulement laspiration (m/s): Hauteur daspiration (m)

La condition de non cavitation de la pompe s'crit :

NPSHdisponible>NPSHrequis

En fait, le NPSH requis de la pompe est dtermin comme le seuil au-dessus duquel lacavitation fait son apparition dans la pompe et dtriore ses performances.

2.5.ASSOCIATION DE POMPES

Pompes en parallles

Lorsque l'on met deux pompes en parallle, les dbits s'ajoutent. Ainsi, on peutreconstruire la caractristique de l'ensemble des deux pompes en sommant le dbit pour unehauteur manomtrique donne. En Figure ci-dessous, trois pompes identiques sont mises en

parallles. Les caractristiques pour une pompe, puis deux et trois pompes en parallle sonttraces. Il est noter que le rendement ne change pas.

FIGURE 9 : pompes identiques en parallles


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Lorsque les pompes sont diffrentes, Figure ci-dessous, il faut veiller ce que les pompesdlivrent des hauteurs manomtriques proches

Pompes en sries

Lorsque les pompes sont en sries, il faut ajouter la hauteur manomtrique. On retrouve ce casdans les pompes multicellulaires.

FIGURE 10 : caracteristiques de deux pompes fonctionnant en serie.


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Chapitre IV

Description du systme de

production deau potable existant


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III. DESCRIPTION DU SYSTEME DE PRODUCTION DEAU POTABLE

EXISTANT

2.1. PREAMBULE

Le complexe de production deau potable du BouRegreg constitue la principale ressourcepour lapprovisionnement en eau potable de la rgion ctire entre Sal et Casablanca .Elle estla plus importante unit de production d'eau potable au Maroc.

Lensemble du rseau de production deau potable est difficile apprhender et grer enun seul bloc, aussi il a t procd au dcoupage de ce rseau en sous-rseauxfonctionnels :

1 - Barrage - Bou Regreg (adduction deaubrute)2 - Fouarat Nord3 - Rabat 2 - Embassadors4 - Rabat 1 - Ville5 - Fouarat Sud6 - BR27a - BR1 - BR BC27b - BR1 - BC2 BC4

8 - Bou Regreg-Sal9 - Rseau Interne10 - R 5000011 - Ben Slimane12 - BC5-Bouznika13 - La Gazelle14 - Fedalate (Ain Tekki)15 - Tit Mellil16 - Mdiouna17 - Takadoum - Rabat18 -. Romani


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2.2. PRESENTATION

Mis part le systme de FOUARART NORD (sous-rseau N2) qui peut treconsidr comme un systme indpendant, le systme de production deau potable considrer est celui de BOUREGREG (les dix-huit sous-rseaux restants).Ce systme de production deau potable est aliment principalement par lusine detraitement du complexe de BOU REGREG qui est lui-mme aliment en eau brute par un

pompage install lcart du barrage SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH.

Le systme de production deau potable peut tre symbolis par le schma qui suit :

FIGURE 11 : Schma de principe du systme de production de BOU REGREG

Les flux globaux sont reprsents par : DEB : demande en eau brute. DET : demande en eau traite.

DED : demande en eau traite directe. DER : demande en eau traite au travers dun rservoir.

Pour lessentiel, le fonctionnement de ce systme est le suivant :

Leau brute est pompe depuis le barrage jusqu la station de traitement du BOU REGREG.Ce pompage constitue le principal point de consommation lectrique.Aprs traitement, leau est stocke dans des rservoirs situs BOU REGREG.Leau traite est gnralement transporte gravitairement dans le rseau jusquaux

piquages distribution directe et jusquaux rservoirs de distribution. Une faible partie de

la demande en eau ncessite la mise en uvre de pompages complmentaires.


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En cas de problme sur le transport entre RABAT et CASABLANCA, les deux

canalisations les plus rcentes (BR1 et BR2) disposent chacune des quipements de pompagedestins renforcer les possibilits de lalimentation gravitaire.

Lquilibrage des consommations sur BR1 et BR2 est ralisable manuellement parle choix du raccordement sur lune ou lautre canalisation dun certain nombre de sousrseaux.

3. DECOUPAGE DU RESEAU EN SOUS-RESEAUX FONCTIONNELS

3.1 BARRAGE -BOU REGREG.

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 12: schma simplifi du rseau barrage-bouregreg.

Le rseau dalimentation en eau brute se compose dune prise deau dans le barragequi permet de slectionner la tranche deau de pompage laide de vannes wagons commande hydraulique.

La tour de prise est relie la station de pompage par une galerie pratiquementrectiligne.La station de pompage est organise en deux lignes de pompes de deux types diffrents (trois

petites pompes et six grosses pompes).


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Les pompes refoulent dans deux nourrices qui se rejoignent et alimentent troiscanalisations principales jusquau bas de la colline. cet endroit, une quatrime canalisationest installe en parallle sur la plus ancienne et ces quatre canalisations cheminent jusqu lachemine dquilibre do repartent deux canalisations jusqu louvrage darrive.

CARACTERISTIQUES DESPRINCIPAUXOUVRAGES

Barrage

La retenue du barrage Sidi Mohamed Ben Abdullah, situe une vingtaine de

kilomtres de Rabat. Le Barrage a t mis en service en 1974 sur loued BouRegreg afin demobiliser les eaux des bassins versants des Oueds BouRegreg, Grou et Korifla .

Type : Remblai zon noyau argileux

Terrain de fondation : Schiste et quartzite

Hauteur maximale sur fondation : 87.50 m avant surlvation, 95.00 m aprs

Longueur en crte : 600 m

Largeur en crte : 8.00 m

Cte de la crte : 67.5 NGM avant surlvation, 75 aprs

Volume du corps du barrage :3,1Mm3 aprs surlvation.

Les ouvrages de protection

Les chemines dquilibre sont des quipements anti-blier stockage dnergie,puisquelles permettent la mise en atmosphre des conduites en charge ou gravitaire et permetloscillation de la surface deau en fonction de la pression qui rgne dans le rseau.

La protection contre les vnements transitoires est assure par lancienne cheminedquilibreet la chemine dquilibre implante sur la nouvelle galerie.

EmplacementMarnage

Cte du calagede la base Diamtre(m)Cte normale Cte Min Cte Max

L'ancienne

galerie

60,99

mNGM50 mNGM 71 mNGM 20 mNGM 2,6

La nouvelle

galerie

60,99

mNGM50 mNGM 71 mNGM 10 mNGM 2,6

Les conduites de

refoulement

158,3

mNGM

157,6

mNGM

159

mNGM147 mNGM 5

Tableau : Caractristiques des chemines dquilibre


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Station de pompage

Lacheminement des eaux brutes vers la station de traitement est assure par la station de pompage , elle est constitue de :

Une salle des pompes dont la plate-forme est cale la cte 18,5 m NGM et dedimensions approximatives de 25,5045m avec une hauteur sous plafond de 10,5m.

Un local lectrique et des bureaux en deux niveaux de 13,5m 35m de dimensions.

Cette station est quipe de plusieurs groupes de pompage :

Trois pompes (PG) : tournes par des moteurs dune puissance unitaire de 2,2MWdont un vitesse variable non fonctionnel.

six pompes (GG) : tournes par des moteurs vitesse fixe dont deux de puissanceunitaire 4MW et quatre de puissance 4,4MW. Ces six groupes sont plus grands que les

premiers.

Lalimentation en nergie de la station est assure par un poste de transformation de 60/5,5KV. Pour des raisons de scurit cette dernire est alimente par trois lignes de 60 KV

provenant de diffrentes sources dalimentation lectrique. Ce poste est constitu de trois

transformateurs de puissance nominale 18MVA.

Les points de fonctionnement nominaux des pompes constituant la station de pompage sontles suivants :

Type de pompe Dbit nominal(m3/s)

Hauteurmanomtrique(mCE)

Rendement % Vitesse nominal(tr/min)

GG 2,8 124 93 990

PG 1,25 124 93 990

Tableau : Caractristiques des groupes de pompage


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FIGURE 13: schma synoptique de la station de pompage

FIGURE 14 : Groupes de pompage constituant la station de pompage du bouregreg.


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FIGURE 15 : Conduites daspiration.

FIGURE 16 : Conduite de refoulement.


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REFOULEMENT DEAU BRUTE

Les courbes de pompage permettent de dfinir :

Les courbes de perte de charge des liaisons des pompes et du rseau. Cette courbe estreprsente dans la figure qui suit de la mme couleur que les courbes des pompes associer.Il y a une courbe pour chacun des trois niveaux dans le barrage (30,50,73,3m).

Les courbes des pompes sont reprsentes en trait pais pour les gosses pompes seules,en trait fin avec une petite pompe.

Il faut remarquer sur les courbes qui suivent :

Le dbit maximal est fortement influenc par la hauteur deau dans le barragepuisquil varie entre 9,2m3/s et 14,45m3/s pour un fonctionnement avec une petitepompe et quatre grosses pompes.

Que pour une cote dans le barrage suprieure 69 NGM et une seule grosse pompe enfonctionnement, le point de pompage est en dehors de la courbe de fonctionnement.

FIGURE 17 : courbes de pompage deau brute en fonction du nombre et du type de pompe

en service et de la hauteur deau dans le barrage.


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STATION DE TRAITEMENT DE BOUREGREG

La station de traitement du BouRegreg de capacit nominale 9 m3/s, est compose detrois stations : ST1, ST2 et ST3.Leau brute pr-chlore arrive dans un ouvrage darrive unique, commun aux trois stations etcompos de deux compartiments. Le premier de 300 m3 sert de mlangeur rapide du sulfatedalumine et le deuxime de 450 m3 est un rpartiteur comprenant huit (8) dversoirsrectangulaires, au niveau de la station. Leau subit les oprations de traitement suivantes:

Pr chloration effectue au niveau de la tour de prise moyennant lutilisation du chloregazeux.

Coagulation - floculation ralise au niveau de louvrage darrive par injection duSulfate daluminium et dun polymre.

Dcantation des matires en suspension dans les dcanteurs. Filtration sur sable. Dsinfection de leau par le chlore au niveau des citernes.

Les trois stations ont les caractristiques suivantes :

Station de traitement ST1 :

Date de mise en service : 1969.

Dbit nominal : 1 m3/s.(une ligne de 1 m3/s) Filtres faible hauteur deau. Citerne deau filtre de 3500 m3.


Date de mise en service : 1976. Dbit nominal : 3m3/s.(3 lignes de 1 m3/s) Citerne deau traite : 10.000 m3.


Date de mise en service : 1983. Dbit nominal : 5m3/s.(4 lignes de 1,25 m3/s) Citerne deau traite : 10.000 m3.


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3.2.FOUARATNORD

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 18 : schma simplifi du rseau Fouarat Nord.

Ce rseau est totalement isol et dispose dune alimentation par forages trs largementsuffisante pour ses besoins.

3.3.RABAT 2-EMBASSADORS

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 19 :schma simplifi du rseau Rabat 2.


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Ce rseau alimente directement les rservoirs de la zone des ministres et des ambassades deRabat partir de Bou Regreg.

3.4.RABAT 1VILLE

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 20 :schma simplifi du rseau Rabat

Ce rseau alimente directement les rservoirs de la ville de Rabat et le golf de Dar Es Salam

partir de Bou Regreg. Le chteau deau prsente une capacit trop faible (25 % de lademande journalire).


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3.5.FOUARAT SUD

SCHEMA DU RESEAU


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FIGURE 21 :schma simplifi du rseau Fouarat Sud

Ce rseau stend entre Rabat et Casablanca et dessert toute la zone ctire. Ce rseau est trsancien.

Du fait galement de son anciennet, il dispose de nombreux piquages tout au long de soncheminement. Ces piquages sont pour la majorit bien reprs sur le profil en long de lacanalisation.


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3.6.BR2

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 22 :schma simplifi du rseau BR2.

Ce rseau permet lalimentation de Casablanca en gravitaire. Un surpresseur situ Skhirat permet daugmenter le dbit du rseau en cas de crise par exemple lors de larrt de BR1 pourentretien ou travaux.


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3.7.BR1(BR BC2)

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 23 :schma simplifi du rseau BR1 (BR BC2).

Ce rseau permet lalimentation de BC2 en gravitaire. Un surpresseur situ louvrage dedpart permet daugmenter le dbit du rseau en cas de crise par exemple lors de larrt deBR2 pour entretien ou travaux.


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3.8.BR1(BC2 BC4)

SCHMA DU RSEAU

FIGURE 24 :schma simplifi du rseau BR1 (BC2 BC4) .

Ce rseau permet lalimentation de Casablanca en gravitaire. Un surpresseur situ Bouznikapermet daugmenter le dbit du rseau en cas de crise par exemple lors de larrt de BR2 pourentretien ou travaux.


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3.9.BOUREGREG-SALE

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 25 :schma simplifi du rseau Bouregreg-Sal .

Ce rseau alimente depuis Bou Regreg une bonne partie de la zone desservie par le rseauFouarat Nord et tend sy substituer.

Cest un rseau de conception moderne avec dbitmtre louvrage de dpart.

Le volume des rservoirs 202 (Ouled Hlal) et surtout 204 (Sidi Aalal Bahraoui) est cependantun peu faible.


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3.10. RESEAU INTERNE

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 26 : shmasimplifi du rseau interne .

Ce rseau est aliment directement par le rservoir de Bou Regreg. Il sagit principalement

des besoins locaux de lONEP, cits et barrage.

3.11. R50000

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 27 :schma simplifi du rseau R 50000


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Ce rseau permet un doublement des rservoirs de BouRegreg et permet dalimenter tous levoisinage.

3.12. BEN SLIMANE

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 28 :schma simplifi du rseau Ben Slimane.

Ce rseau permet lalimentation de Ben Slimane.


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3.13. BC5-BOUZNIKA

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 29 :schma simplifi du rseau BC5-Bouznika .

Ce rseau sert :

Reprendre lalimentation de la ville de Bouznika partir de BR1 par le rservoir de2000 m3.

Alimenter la canalisation de Fouarat Sud en cas de dlai trop important de mise enrgime de la ligne deau sur ce rseau.


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3.14. LAGAZELLE

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 30 : schma simplifi du rseau La Gazelle

3.15. FEDALATE (AIN TEKKI)

SCHEMA DU RESEAU


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FIGURE 31 : schma simplifi du rseau Fedalat.

3.16. TIT MELLIL

SCHEMA DU RESEAU

Ce sous-rseau sert l'alimentation des rservoirs de Tit Mellil partir de BR1 ou de BR2.


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FIGURE 32 : schma simplifi du rseau Tit Mellil.

3.17. MDIOUNA

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 33 :schma simplifi du rseau Mdiouna .

Ce rseau permet d'alimenter le rservoir de Mdiouna (Casablanca) par BC4 qui est lui -

mme aliment par BR1 ou BR2.


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3.18. TAKADOUM -RABAT

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 34 : schma simplifi du rseau Takadoum

Il s'agit d'un rseau de distribution existant qui alimente la ville de Rabat partir du rservoir

de Takadoum.

3.19. ROMANI

SCHEMA DU RESEAU

FIGURE 35 :schma simplifi du rseau Romani

Ce rseau sert alimenter Ain Aouda partir du rservoir de BouRegreg.


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4. EQUIPEMENTS HYDROMCANIQUES

Ventouse simple

Ventouse 3 fonctions

1-Evacuation d'air grand dbitLors du remplissage de la canalisation l'eau doit arriver lentement: 0,4 m/sL'air s'chappe par l'orifice A de la ventouse avec un dbit quivalent celui de l'eauentrant dans la canalisation.

2-Dgazage en priode d'exploitationFonctionnement en purgeur, le dbit d'air vacu tant fonction du diamtre d'orificede la tuyre B.


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3-Admission de l'air dans la canalisation

Lors d'une vidange ou d'une mise en dpression de la canalisation, le flotteur repre 1sous l'effet de son propre poids descend et libre le gros orifice.

Purgeur sonique


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Cet appareil permet lvacuation de lair sous un dbit contrl par la section de la

tuyre limitant ainsi le coup de blier en fin de purge.En effet, les lois dcoulement de lair font que celui-ci ne peut dpasser la vitesse du

son, soit environ 200m/s quelle que soit la pression amont.De ce fait, le coup de blier conscutif la fin de purge du rseau sen trouve annul.

Clapet rentre dair

Cet quipement assure la mise l'atmosphre des conduites pour viter leurcrasement ou la dtrioration des joints en cas de vidange provoque ou accidentelle.

A- Corps du clapetB-Caoutchouc amortisseurC- Obturateur en forme de coupelle


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Purge manuelle

Obturateur disque: (noy ou sous capot)

Soupape de dcharge

PrincipeLa soupape est un appareil qui crte les surpressions en laissant chapper l'eau

lorsque la pression dpasse une certaine valeur limite.


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Fonctionnement

La soupape est un appareil muni d'un disque plaqu par un puissant ressort.Lorsque la pression de l'eau dpasse la force exerce par le ressort, le disque repouss, laisses'chapper l'extrieur un certain dbit.

Tant que la pression l'intrieur n'est pas revenue une valeur infrieure la valeur derglage la soupape continuera dbiter.

Une soupape est dfinie par ses diamtres de buse et de fil du ressort en mm, et par sapression d'tanchit en m d'eau.

Tarage dune soupape

Les soupapes de dcharge doivent tre talonnes 1,05 fois la pression maximale deservice au droit de leur installation.

Vanne hydrobloc

Cette manuvre provoque une arrive deau dans la chambre C et dclenche la fermeture delappareil.

Cette manuvre provoque une sortie deau de la chambre C et lappareil souvre.


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Rgulateur hydrobloc

Si la pression aval augmente, le pilote se ferme partiellement, la pression en Maugmente, la chambre C se remplit, l'appareil se ferme faisant ainsi baisser la pression aval.

Si la pression aval diminue, le pilote s'ouvre, la pression en M diminue, la chambre Cse vide, l'appareil s'ouvre faisant ainsi augmenter la pression aval.


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Stabilisateur de pression aval

Fonctionnement

Rducteur, stabilisateur de pression aval un clapet compens par ressort et quilibrde la pression amont par une membrane droulement.L'effet de la pression amont sur le dessus du clapet est quilibr par l'effet de la pression sousla membrane.

L'ensemble est pratiquement insensible aux variations de cette pression.L'effet de la pression aval au dessous du clapet est compens par la compression rglable duressort.

Quand la pression aval tend devenir infrieure la pression de rglage, l'effort duressort devient prpondrant et l'quipage mobile descend laissant passer un dbit plus

important, ce qui rtablit la pression.Inversement, si la pression aval tend augmenter, l'ensemble se ferme et limite le

dbit. La pression aval reste donc constante.

Vannes:

Appareils servant interrompre ou rtablir la circulation d'un fluide dans unecanalisation l'aide d'un obturateur command de l'extrieur.Fonctions:

Sectionnement: La vanne est en position ouverte ou ferme.

Rglage: Le robinet est maintenu en position intermdiaire d'ouverture permet dergler un dbit.

Rgulation: Le robinet fait varier son ouverture pour maintenir une pression ou undbit une valeur choisie par l'utilisateur: Rgulateur de pression amont; aval;Combins.


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Vanne papillon

Vanne opercule


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Vanne multijets

Vanne de survitesse

DescriptionLa vanne de survitesse est compose:

d'une vanne papillon tanche dont l'ouverture est commande par un vrin

hydraulique simple effet, lui mme command par une pompe manuelle. La fermetureest assure par des contrepoids. En service normal elle est maintenue ouverte par unverrou mcanique, le vrin tant l'chappement.

d'une tte de servocommande dont l'organe essentiel est une palette articule jouant lerle de capteur de vitesse.

d'un dclencheur qui quilibre la pousse de la palette en service normal, dont le rleest de dverrouiller la vanne.


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Choix des quipements:

Pente 10 mm/m:Installer une ou des ventouses suivant limportance du dbit dair entrant par le

point haut lors dune casse franche.

Pente 10 mm/m:Installer un purgeur sonique et un ou des clapets rentre dair suivant

limportance du dbit dair entrant par le point haut lors dune casse franche.

Equipements du rservoir:

Conduite d'arrive -Robinet flotteur

La conduite d'adduction son dbouch dans le rservoir, doit pouvoir s'obstruerquand l'eau atteint son niveau maximal: obturation par robinet flotteur ou obturateur disque (noy ou sous capot) si l'adduction est gravitaire ou dispositif permettant l'arrt dumoteur si l'adduction se fait par refoulement: robinet flotteur + pressostat ou ligne pilote.

Conduite de distribution

Le dpart de la conduite s'effectue 0.15 ou 0.20 m au dessus du radier en vue d'viterd'introduire des boues ou des sables dans la distribution.Une crpine d'aspiration doit tre prvue l'extrmit de la conduite pour empcher

l'introduction des dbris.Trop-plein

Cette conduite doit pouvoir vacuer le surplus d'eau en cas de remplissage total durservoir (cas de non fermeture du robinet flotteur).

VidangeElle part du point bas du rservoir et permet la vidange totale du rservoir en cas de

besoin de nettoyage ou d'intervention.

By-pass entre adduction et distributionEn cas d'indisponibilit (nettoyage ou rparation du rservoir).

ComptageA la sortie de la conduite de distribution un compteur doit tre install pour effectuer

des relevs priodiques de la consommation.

Robinets VannesDans chaque canalisation (arrive, dpart, vidange.....) un robinet vanne doit tre prvu

pour effectuer le sectionnement de chacune de ces conduites en cas de besoin.


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Modlisation du rseau

dadduction du bouregreg


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IV. MODELISATION DU RESEAU DADDUCTION DU BOUREGREG

1. LES MODELES DE REPRESENTATION DANS LE DOMAINE DELALIMENTATION EN EAU POTABLE

On distingue en gnral les modles suivants :

Modles de reprsentation des rseaux.

Modles de simulation.Il existe bien videment dautres modles, parce quils diffrent selon le but entendu de la

Modlisation.

1.1.MODELES DE REPRESENTATION DES EQUIPEMENTS

Ce type de modles consiste reprsenter les diffrentes structures et permet dereproduire la connaissance du rseau dun point de vue descriptif et gomtrique.On reprsente notre rseau par un graphe constitu de tuyaux qui modlisent des conduites etdes nuds correspondants soit aux connexions entre les conduites soit aux lments decontrle hydraulique, des nuds de consommations (station de traitement) ou bien lessources(barrage).

1.2.MODELES DE SIMULATION

La simulation permet de reproduire lidentique le fonctionnement dun systme soitdans son tat actuel ou futur, ainsi travers ces modles on peut prvoir des modifications qui

peuvent survenir, les modles de la simulation peuvent tre utilis dans le cadre :

Dune tude de diagnostic : connatre le fonctionnement hydraulique du systme ensituation actuelle et future, pour planifier les interventions ncessaires.

Pour le contrle de quelques paramtres de rseau(les dbits, les pressions et les

vitesses), et ltude des situations nvralgiques du systme.

1.3.MODELES POUR LANALYSE DU FONCTIONNEMENT HYDRAULIQUE

Le but principal de ces modles est la connaissance de la situation hydraulique du systmevis--vis des conditions hydrauliques, par exemple la cavitation des pompes, les vitesses dansles adductions lorsque on change un paramtre du systme.

Tous les modles ncessitent des calibrages fin de reproduire le processus rel.


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2. BUT DE LA MODELISATION

En raison de la complexit des rseaux dalimentation en eau potable et des systmesadducteurs, ces derniers ncessitent une modlisation avant la conception, ledimensionnement et leurs gestions.

La modlisation a pour objectif de reproduire le fonctionnement actuel ou futur du rseauafin de pouvoir tester les scenarios envisags ou toute autre action sur le rseau.

Ce chapitre prsente les diffrentes tapes de la modlisation du systme dadductiondeau brute du BouRegreg.

Pour bien modliser un rseau, il faut avant tout bien le connatre, cette modlisation adonc commenc par une recherche documentaire, par une collecte des donnes et parl'exploitation des archives et des fichiers suivie de la construction du modle et finira par uncalibrage de ce dernier afin de le rendre conforme la ralit et pour quil soitun outil daide la dcision pour les exploitants de ce systme.

3. METHODOLOGIE

Pour avoir un modle fiable qui reprsente la ralit de notre systme on propose les tapes

suivantes pour sa construction :

1) Caractriser de manire exhaustive et fiable les infrastructures du rseau et connatre lefonctionnement de lensemble du systme.

2) la collecte et lanalyse synthtique de toutes les donnes ncessaires pour notre tude.3) La construction du modle.4) Le calibrage du modle.5) Une fois que le modle est calibr alors on peut lexploiter pour faire les simulations de

scnarios oprationnels.

4. LES DONNEES DE LA MODELISATION

La ralisation du modle de simulation hydraulique ncessite la connaissance de :

La structure ou topologie du rseau, c'est dire les connexions entre l'ensemble deslments du rseau. Elle se dtermine partir des plans du rseau que l'on peut trouver chezles exploitants.


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Les caractristiques des conduites : longueur, diamtre, matriaux, Le diamtre et la

longueur sont des donnes qui se lisent ou sur les plans. Les courbes caractristiques de pompes constituantes la station de pompage.

Le matriau et la date de pose ne sont pas des donnes indispensables la ralisation d'unmodle, mais ils permettent une plus grande prcision dans la dtermination initiale de larugosit, et par consquent facilitent le calibrage du modle.

Les pertes de charge singulires sont occasionnes par les coudes, changement de diamtreou de matriau, etc. Pour notre tude on ne dispose pas tous les dtails des singularitsexistantes dans le rseau.

Les caractristiques des appareils : pompes, vannes, rgulateurs de pression, diaphragmes,

rgulateur de dbit. Il est ncessaire de connatre leur position exacte sur le rseau.

5. CHOIX ET PRESENTATION DU LOGICIEL DE MODELISATION

Nous avons choisi deffectuer la modlisation et la simulation du fonctionnementhydraulique du systme hydraulique de BouRegreg partir du logiciel WaterGEMS.

5.1.PRESENTATION DU LOGICIEL WATERGEMS

WaterGEMS est une solution complte et conviviale de modlisation hydraulique et de laqualit de leau pour les systmes de distribution deau.

Outre son interoprabilit avance, WaterGEMS offre des outils de gestion dactifsdoptimisation et de cration de modles sophistiqus .Cest une application multi-plate-forme, elle sexcute sans restriction sur quatre plates-formes: Autonome, Microstation,AutoCAD ou ArcGIS.

Depuis les analyses de concentration en constituants jusqu la gestion des cots et de laconsommation nergtique WaterGEMS aide ingnieurs et services publics analyser,

concevoir et optimiser des systmes de distribution deau. Pour la gestion de leursinfrastructures de distribution deau, les services publics, les municipalits et les bureauxdtude font confiance WaterGEMS, un outil fiable et conomique qui facilite la prise dedcisions.

WaterGEMS offre des analyses hydrauliques dune grande fiabilit, une gestion pratiquedu modle, des outils dinterprtation des rsultats et une convivialit exceptionnelle.


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5.2.POTENTIALITE DU LOGICIEL

Simulation hydraulique, de dfense incendie, de la qualit de l'eau et desoprations d'exploitation du rseau

Les fonctions intgres de gestion de la qualit de l'eau, disponibles dans WaterGEMS,permettent aux ingnieurs d'analyser les constituants, l'ge de l'eau, le mlange d'eau dans lesrservoirs, ainsi que la traabilit, afin de dfinir des programmations de chloration, desimuler des contaminations, de modliser des units de type flow-paced et mass-booster et de visualiser les zones d'influence de chaque source d'eau. Elles permettent galementd'amliorer la turbidit, le got et l'odeur de l'eau en identifiant les problmes de mlange et

en proposant des solutions.

Avec WaterGEMS, Les utilisateurs peuvent galement valuer le volume d'eau disponiblepour la dfense incendie. L'application calcule la quantit d'eau mobilisable chaque bouched'incendie ou groupe de bouches d'incendie, en fonction des contraintes de pression et dedbit imposes par les rglementations locales. Les utilisateurs dterminent rapidement etavec prcision la capacit du rseau assurer une protection efficace contre les incendies.

De plus, les commandes d'exploitation bases sur des rgles, le pompage vitesse variable, lamodlisation des fuites et des gicleurs, ainsi que les dispositifs de vidange unidirectionnelle,

aident les utilisateurs localiser les goulets d'tranglement, rduire la consommation d'nergieet modliser diffrentes actions sur le rseau.

Simulation en rgime permanent. Simulation sur priode tendue. Analyse de la concentration en constituants. Traabilit. Analyse du mlange de l'eau dans les rservoirs. Analyse de l'ge de l'eau.

Analyse de la dfense incendie. Commandes logiques ou bases sur des rgles. Pompage vitesse variable. Modlisation des fuites et des gicleurs. Consommation fonction de la pression. Vidange unidirectionnelle en fonction du scnario modlis. Modlisation des vannes.


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Gestion complte des scnarios

La fonction exclusive de Centre de contrle des scnarios permet aux ingnieurs decontrler totalement la configuration, l'excution, l'valuation, la visualisation et lacomparaison d'un nombre illimit de scnarios dans un seul fichier. Ils peuvent donc testerdiffrentes conceptions, planifications, analyses et scnarios oprationnels afin de prendre les

bonnes dcisions pour leur infrastructure de distribution d'eau. Ils dfinissent facilement unnombre illimit de scnarios de modlisation afin d'analyser et de comparer les possibilits devidange d'urgence en cas de contamination ou les alternatives de rhabilitation envisageablesselon les objectifs de planification et les stratgies de contrle des pompes des finsd'conomies d'nergie.

Prsentation des rsultats

Cartographie thmatique.

Reprsentations graphiques dynamiques, multi-paramtres.

et multi-scnarios.

Fonction de cration de courbes de niveau.

Fonctions avances de calcul de profils en long.

Cration de rapports tabulaires avancs l'aide de FlexTables.

Symbologie et codification couleur bases sur les proprits.

Annotation base sur les proprits.

Optimisation

talonnage, conception et rhabilitation avances par application d'algorithmesgntiques.

talonnage automatique des modles l'aide de Darwin Calibrator.

Conception et rhabilitation optimises l'aide de Darwin Designer.

Gestion des dpenses nergtiques et d'infrastructure

Analyse des dpenses nergtiques.

Analyse des dpenses d'infrastructure.

Conception et rhabilitation automatiques.


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6. SCHEMATISATION DU RESEAU DADDUCTION DEAU BRUTE DUBOUREGREG

A ce stade, nous allons reprsenter les diffrents ouvrages constituants le rseau savoirle barrage, les galeries damene deau, la station de pompage, les conduites de refoulement etla station de traitement.

Le rseau modlis est schmatis sur la base des plans de masses et des diffrentsschmas fournis par lONEP.

En vue de construire le modle de simulation, nous avons opr dans un premier temps

avec le logiciel de simulation Epanet. Nous avons procder de la manire suivante:

i. Ltablissement du rseau sur Epanet.ii. Lattribution des proprits et les caractristiques des diffrents lments de rseau

savoir les donnes caractristiques de chaque lment du rseau ainsi que les courbescaractristiques des pompes sur WaterGEMS.

Les donnes ncessaires pour la construction du modle sont cites dans le tableau suivant:

Tableau: Paramtres de shmatisation des composants du systme

Elments Caractristiques

Conduite

Diamtre (mm)

Longueur (m)

Rugosit (mm)

nud initial et nud final

Coefficient de pertes de charge singulire

Matriau de construction

BcheCharge totale (niveau de la surface libre)

Elvation de la jonction(m NGM)

Vanne

Elvation

Diamtre (mm)

Type

Coefficient de pertes de charge

Consigne de fonctionnement

Nud de demandeAltitude

Demande

Pompe

Courbe caractristique

Vitesse de rotation

Courbe de rendement


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Dans un second temps , nous avons export le fichier Epanet sous le format INP, pourpouvoir limporter par la suite avec le logiciel WaterGEMS.

Figure 36: Schmatisation du systme dadduction du BouRegreg

7. PHASAGE ET LOGIGRAMME DU PROCESSUS DE MODELISATION

La figure suivant montre que la totalit du travail de la modlisation, doit tre effectu avantque le modle ne soit exploitable pour rsoudre des problmes rels.

Phase

1

Choix du logiciel

l'apprentissage dulogiciel

excution desexemples


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Phase

3

Construction du modle

Amlioration du modle

Phase

4

Visites de terrain

Identifier les quipementshydrauliques

Fonctionnement du systmedans son ensemble

Phase

5

Compagne de mesure

Prparation des fichiers decalibrage

Calibrage du modle

Phase

6

Proposition des scnarios

Modlisation des scnarios

PHASE

2

Recueil des donnes

Traitement des donnes

Analyse


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8. LA CAMPAGNE DES MESURES

La campagne de mesures a pour but la collecte des donnes ncessaires au calibrage dumodle.

Ces donnes doivent tre caractristiques du fonctionnement ordinaire du rseau sur unepriode donne. Les mesures ncessaires au calibrage de notre modle sont fournies par lesbilans mensuels tablis au niveau de la station de pompage, nous nous sommes servis duneautre source de donnes, qui est une application permettant la tlgestion des installationsexploites par le complexe du BouRegreg.

Ces mesures regroupent : Mesures de pression sur le rseau.

Mesures de dbit sur le rseau.

Mesures de lnergie consomme dans la station de pompage.

Pour prendre connaissance du fonctionnement hydraulique, la ralisation des pointssignificatifs des mesures des pressions et de dbits ainsi que la rcupration desenregistrements effectus par lexploitant, est trs intressant, ceci aussi permet dexploiterces donnes lors du calibrage du modle.

8.1.LES POINTS DE MESURES

Le systme dadduction du BouRegreg comporte des capteurs de pression et des dbitmtresqui sont installs le long du systme afin de suivre le fonctionnement de ce dernier et planifierles interventions de maintenance.

Au niveau de la station de pompage

Sur les deux rives de laspiration lentre et celles de refoulement de la station de

pompage des mesures de pression seffectuent via des capteurs de pression implants surplace.

Au niveau de la station de traitement

A lentre de la station de traitement, deux dbitmtres sont installs sur les deux conduitesprincipales de refoulement C1600 et C1400, pour mesurer le dbit entrant la station.


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8.2.MESURES REALISEES

Le calibrage du modle a t effectu sur la base des mesures raliss durant le mois de Mai2012, les six premiers jours de ce mois ont t retenus comme priode de calibrage.

Mesures de pression

Les enregistrements de pression en amont et en aval de la station de pompage ontpermis de tracer le graphe dvolution de la pression en ces points durant les sixpremiers jours du mois de mai .

Mesures de dbits

Les points de mesures existants sur le systme sont situs lentre de la station detraitement sur les conduites de refoulement C1600 et C1400, nous avons rcupr les donnesrelatives aux dbits auprs du centre de contrle, les mesures sont fournies par le systme detlgestion.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6

pression aval 2 (bars)

Pression amont 1 (bars)

Pression aval1 (bars)

pression amont 2 (bars)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

45005000

Dbit C1600 (l/s)

Dbit C1400 (l/s)


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Ces mesures permettent dvaluer le dbit de fonctionnement donn par la station depompage en fonction de la combinaison des groupes de pompage choisi et le niveau de la

retenue durant les six premiers jours du mois de Mai 2012.La cte du barrage cette date estde 61,04mNGM .

Mesures dnergie

Lnergie consomme par la station de pompage par jour est calcule directement partirdes puissances consommes par les diffrents groupes de pompage. Le graphe ci-dessousmontre la variation de lnergie consomme pendant les six premiers jours de Mai 2012.

9. CALIBRAGE DU MODELE

Lors de cette tape, il est ncessaire de tenir compte du vieillissement des conduites et despompes afin de rendre le modle conforme la ralit, Ladoption du modle tel quil a tconstruit peut amener quelques erreurs.

Le calibrage a pour but doprer des modifications par rapport aux valeurs thoriques pourrapprocher les rsultats simuls aux donnes observes, ce qui traduirait par la suite la fiabilitdes simulations.

Pour ce faire, nous avons calibr notre modle par les paramtres suivants:

Pression Dbit Energie

145000

150000

155000

160000

165000

170000

175000

180000

0 1 2 3 4 5 6 7

nergie consomme en

KWh

Documents

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