GENERALITES SUR L’ETUDE DU RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE

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DETERMINATION DES BESOINS FUTURS

L’objectif est de déterminer les besoins futurs et notamment les besoins de pointes afin d’étudier les réactions du réseau. Cette analyse statistique peut servir à plusieurs types d’études (étude de schéma directeur, de stockage, de capacité de pompage ….).

Consommations futures

Deux méthodes sont utilisées :
· La méthode globale consiste à estimer les consommations annuelles totales par traitement statistique des observations disponibles.
· La méthode analytique estime les consommations futures spécifiques des différentes catégories de consommateurs à l’aide de projections démographiques et urbaine, et d’hypothèses relatives à la consommation unitaire par habitant, (consommateurs domestiques, industriels, municipaux, agricoles…).

Besoins futurs

Les besoins futurs d’un réseau sont déterminés à partir de :
· L’estimation des consommations futures,
· L’estimation du rendement futur du réseau,
· L’estimation du coefficient de pointe.
Leur détermination, que ce soit la consommation, le rendement ou le coefficient de pointe, est à considérer comme étant une estimation. Elle provient d’un compromis entre étude statistique et spéculation sur le développement urbain. Elle peut aboutir à des résultats assez différents de la réalité.
Toutefois, c’est une aide à la décision qui sert à programmer le dimensionnement des appareils (pompes, tuyaux, réservoirs) de façon à ce que les investissements réalisés permettent de subvenir aux besoins futurs avec une certaine marge de sécurité.

ETABLISSEMENT DU SCHEMA DIRECTEUR

Définition

L’établissement du schéma directeur consiste à prévoir la mobilisation de nouvelles ressources, les modifications et extensions à apporter au réseau de façon à ce qu’il puisse faire face à l’évolution urbaine des communes desservies.
Il est basé sur la prévision de consommation et sur la future répartition des abonnées que l’on peut trouver au niveau du POS (Plan d’Occupation des Sols), des plans d’urbanisme et autres projets prévisionnels.
Il se matérialise par une planification des investissements sur une échelle de temps de 10 à 30 ans. Compte tenu de l’imprécision fondamentale sur l’évaluation des besoins futurs, il est impératif de revoir périodiquement le phasage schéma directeur, afin de rééchelonner ou d’accélérer le rythme des travaux à entreprendre, ou même d’examiner de nouvelles hypothèses.

Etudes variantes

Lors de la réalisation d’un schéma directeur, plusieurs variantes sont proposées.
Il existe de logiciel de modélisation qui permet de simuler chacune des variantes et de diagnostiquer le fonctionnement du réseau ainsi modifié.
Ce diagnostic est réalisé au moyen de plusieurs simulations statique et dynamique dans différents états de consommation afin de pouvoir analyser le fonctionnement du réseau dans différentes situations prévisibles.

Critères de choix

Une étude de schéma directeur doit aboutir au choix d’une solution considérée comme étant la meilleure techniquement et économiquement.
Les critères de choix sont nombreux. La solution retenue doit tout d’abord techniquement apporter une bonne qualité de distribution (pression, vitesse, …) dans les hypothèse de prévision de consommation établies. Mais cette solution doit aussi être satisfaisante en cas d’évolution différente, car les hypothèses émises ne sont pas certaines.
Le critère économique, c’est-à-dire le coût des projets, a une importance non négligeable, mais on préfère parfois une variante plus onéreuse lorsqu’elle assure une meilleure souplesse d’évolution en rapport avec les incertitudes dues à la prévision de l’évolution de la consommation.
On s’attachera en particulier à phase les investissements de manière à pouvoir réactualiser plus souplement le choix effectué, en fonction de l’écart entre la prévision et la réalité.
Enfin, des éléments stratégiques peuvent entrer en ligne de compte dans la prise de décision.

ETUDE DE CAS

L’étude de cas consiste à concevoir ou valider des solutions aux problèmes précis rencontrés sur un réseau. Il s’agit donc d’une étude orientée par l’exploitant. L’étude peut porter sur l’un des cas suivants :
· Création d’un lotissement ou d’une zone industrielle,
· Renforcement du réseau, dimensionnement des conduites,
· Création d’un nouveau réservoir, établissement d’un nouveau refoulement,
· Simulation d’incendie, de casse, de fuites,
· Arrêt de pompe, pollution d’une ressource,
· Réduction des coûts d’exploitation.
Cette liste n’est pas exhaustive mais elle donne un exemple dés études que l’on peut réaliser. L’utilisation du logiciel de modélisation permet de visualiser les réactions du réseau dans chacune des situations. Ceci permet de proposer et valider la démarche à suivre.
Chaque étude est particulière et possède sa propre méthode. Mais il est possible de définir une trame générale à l’étude :
1. simuler la situation
2. analyser le fonctionnement du réseau dans cette situation
3. proposer des solutions
4. simuler et vérifier les améliorations effectuées pour chacune des solutions proposées et déterminer la meilleure.

SIMULATION OPERATIONNELLE

La simulation opérationnelle concerne l’exploitation du logiciel de modélisation.
Cette opération permet d’aborder la gestion opérationnelle des réseaux de taille importante.
Les systèmes de contrôle et de supervision permettent d’obtenir une information synthétique continue de la production et du stockage. Les modèles, qu ‘utilise la plupart de logiciels de modélisation, ont un avenir prometteur dans le contrôle et le suivi de la distribution :
· connaissance des vitesses et de pressions en tout point,
· simulation prédictive en cas de crise,
· réduction des coûts de fonctionnement,
· suivi de la qualité de l’eau distribuée.

MODELISATION DE LA QUALITE DE L’EAU EN RESEAU

A l’heure actuelle, il existe de technologie qui est nécessaire pour produire une eau traitée satisfaisant aux normes définies par les organismes de santé.
Cependant la qualité de cette eau, proche du zéro défaut au départ de l’usine de traitement, peut évoluer au cours de son transport dans le réseau de distribution, et ne plus correspondre aux normes de qualité lorsqu’elle arrive au robinet de consommateur. Par conséquent, un des principaux objectifs de la modélisation des réseaux d’eau potable aujourd’hui est d’évaluer les variations de la qualité de l’eau lors de son déplacement dans le réseau, et les risques de croissance bactériologique.
Actuellement, il existe de logiciel qui permet aussi de déterminer en tout point du réseau la concentration d’un ou des composants présents dans l’eau en fonction des concentrations initiales aux points d’injection du système.
Aussi, il est faisable de modéliser la propagation d’un composant chimique ou bactériologique, conservatif ou possédant une cinétique de disparition au cours du temps (cette cinétique eut l’élément de calage spécifique de la modélisation qualité).
Les exploitations suivantes peuvent être envisagées:
– connaissance de l’origine de l’eau,
– étude des temps de séjour,
– identification de cartes de chlore résiduel,
– positionnement optimal des points de chloration, permanents ou de secours,
– étude de la propagation d’un polluant dans le réseau,
– localisation et élaboration de solutions à des pollutions accidentelles localisées,
– intégration des résultats de calcul à la cartographie ou à la supervision.

Table des matières

INTRODUCTION 
PREMIERE PARTIE : GENERALITES
CHAPITRE I : RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE A ANTANANARIVO
I – LA SOCIETE JI.RA.MA
I – 1 Présentation de la Société
I – 1 – 1 Mission de la JIRAMA
I – 1 – 2 Stratégie de la JIRAMA
I – 1 – 4 Assurance qualité de l’eau Potable
II – PRESENTATIONS GENERALES
II – 1 Le système d’alimentation
II – 2 Etages de distribution
II – 2 – 1 Etage bas
II – 2 – 2 Etage haut
II – 2 – 3 Zone géographique de distribution
III – COMPOSANTES DU SYSTEME
III – 1 Sites de MANDROSEZA
III – 1 – 1 Mandroseza I
III – 1 – 2 Mandroseza II
III – 2 Sites de VONTOVORONA
III – 3 Pompage
III – 4 Stockage
CHAPITRE II : GENERALITES SUR L’ETUDE DU RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE
I GENERALITES
II DIAGNOSTIC DU RESEAU
II – 1 Etude de la capacité de production et du stockage
II – 2 Etude de la distribution
II – 3 Etude de la sécurité
II – 3 – 1 Simulation d’incendie
II – 3 – 2 Simulation d’une casse
III – DETERMINATION DES BESOINS FUTURS
III – 1 Consommations futures
III – 2 Besoins futurs
IV ETABLISSEMENT DU SCHEMA DIRECTEUR
IV – 1 Définition
IV – 2 Etudes des variantes
IV – 3 Critères de choix
V – ETUDE DE CAS
VI – SIMULATION OPERATIONNELLE
VII – MODELISATION DE LA QUALITE DE L’EAU DANS LE RESEAU
DEUXIEME PARTIE MODELISATION DU RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU APPLICATION DU LOGICIEL « WATERCAD »
CHAPITRE I : MODELISATION DES RESEAUX
I – GENERALITES
II – DEFINITIONS D’UN RESEAU
II – 1 Définitions
II – 1-1 Les noeuds
II – 1-2 Les réservoirs
II – 1-3 Les arcs ou tronçons
II – 2 Type du réseau
II – 2 -1 Réseau ramifié
II – 2 -2 Réseau maillé
III – OBJECTIFS DE LA MODELISATION DES RESEAUX
III-1 Gestion du réseau
III -2 Les commodités de la gestion du réseau
III – 3 Les points forts de la modélisation
IV – Elaboration du modèle
IV – 1 Principes
IV – 2 Digitalisation des éléments du réseau
IV – 3 Détermination des données de chaque élément du réseau
IV – 3 – 1 Les caractéristiques des conduites : longueur, diamètre, matériaux, âge
IV – 3 – 2 Les caractéristiques des appareils : pompes, vannes, régulateurs de pression, diaphragmes, régulateurs de débit.
IV – 3 – 3 Les caractéristiques des réservoirs
IV – 4 Répartition de consommation des abonnées au niveau de chaque noeud
V – SIMULATIONS HYDRAULIQUES
V – 1 Simulation hydraulique statique
V – 2 Simulation hydraulique dynamique
V – 2 – 1 Définition et considérations générales
V – 2 – 2 Principe de base
CHAPITRE II : PRESENTATION DU LOGICIEL WATERCAD
I – WATERCAD OUTIL D’AIDE A LA GESTION DU RESEAU HYDRAULIQUE
I – 1 Conception et construction d’un réseau
I – 2 Modification et rationalisation des données
I – 3 Gestion de scénarios
I – 4 Calibrage du modèle
I – 5 Modélisation des opérations
I – 6 Analyses de flux
I – 7 Calcul de coût et d’énergie
I – 8 Analyse de demande d’eau et drainage
II – LES INTERFACES DE WATERCAD
II – 1 Les différences entre les logiciels WaterCad stand Alone et WaterCad Cybernet
III –LES PRINCIPAUX MODULES WATERCAD
III – 1 Darwin Calibrator
III – 2 Darwin Designers
III – 3 Skelebrator
III – 4 WaterSAFE
IV– LES SORTIES DE WATERCAD
TROISIEME PARTIE APPLICATION MODELISATION DU RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE DANS LA ZONE D’AMBODIMITA
CHAPITRE I : RESEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE D’AMBODIMITA
I PRESENTATION DU RESEAU
I – 1 Les zones de désenclavement
I – 2 Répartition de consommation en eau potable
I – 3 Les infrastructures en eau potable
II FONCTIONNEMENT DU RESEAU
II – 1 Fonctionnement en amont du réseau
II – 2 Caractéristiques des appareils du réseau d’Abodimita
II – 2 – 1 Les Surpresseurs d’Ambodimita
II – 2 – 2 Le réservoir d’Ambohidroa
II – 2 – 3 Surpresseur Amboaroy
II – 2 – 4 Surpresseur Mandriambero
II – 2 – 5 : Le réservoir d’Ivato
II – 2 – 6: Les deux réservoirs d’Ambohidratrimo
CHAPITRE II : CONFECTION ET MODELISATION DU RESEAU D’AMBODIMITA
I – GENERALITES
II – CONFECTION DU RESEAU A TRAVERS MAPINFO
II – 1 Principe
II – 2 Les plans du réseau existants édités dans un format papier
II – 3 Les Fonds cartes numériques
II – 4 Numérisation ou digitalisation de la couche « conduite » dans MapInfo
III PREPARATION DES DONNEES
III – 1 Collecte des données de consommation
III – 2 Simplification du réseau
III –3 Création de la table tournée carnet
III – 4 Répartition de consommations aux noeuds
IV CONVERSION FICHIER RESEAU SIMPLIFIE DEPUIS MAPINFO VERS LE LOGICIEL « WATERCAD »
V EDITION DES CARTES DE REFLEXION POUR LA VERIFICATION DES INFORMATIONS
CHAPITRE III : SIMULATION HYDRAULIQUE ET INTERPRETATION DES RESULTATS
I OBJECTIF
II DIAGNOSTIC DU RESEAU
II – 1 Validation de la modélisation
II – 2 Interprétation des résultats
II – 2 – 1 Comportement des conduites et du réservoir qui déserte la Commune Ivato
II – 2 – 2 Comportement des conduites au niveau du point de divergence d’Ambohibao
CHAPITRE IV : LA PROPOSITION DE SOLUTION, LES COÛTS ESTIMATIFS DU PROJET ET ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
I – LA PROPOSITION DES SOLUTIONS
II – LE COÛT ESTIMATIF DU PROJET
III – ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
III – 1 Impacts négatifs
III – 1 – 1 Population
III – 1 – 2 Eau
III – 1 – 3 Economie
III – 1 – 4 Sol
III – 2 Impacts positifs
III – 2 – 1 Population
III – 2 – 2 Eau
III – 2 – 3 Economie
III –3 Analyse comparative des impacts
CONCLUSION

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