Soutenance mémoire
Captages des eaux de surface
Pour les captages des eaux de surface (rivières, ruisseaux), l’objectif c’est de pouvoir collecter et stocker l’eau qui ruisselle sur un endroit précis de paysage. Pour y parvenir, soit on a besoin d’un affleurement de roches où l’on recourt à un barrage en maçonnerie de pierre soit une surface de sol compactée ou riche en argile où l’on fait appel à un barrage semicirculaire en terre à base d’argile. Avec la première configuration où l’on utilise les barrages de captage en pierre, les sites de captage et de stockage sont pratiquement étanches ce qui nous permet d’avoir un grand rendement et de faibles pertes par infiltration. Les sites les plus appropriés pour de tels captages sont de petits bassins versants isolés qui ne sont exploités que pour l’agriculture ou l’alimentation du bétail. L’eau peut être donc maintenue propre. Toutefois, le coût de la construction de tels barrages de captage est exorbitant du fait que l’on utilise beaucoup de ciment et elle demande également de main d’œuvre qualifiée pour les structures les plus modestes. De plus, les sites jugés appropriés sont parfois très éloignés des lieux où l’on veut approvisionner de l’eau. Pour la seconde configuration qui fait recourt au barrage en terre, celui-ci est très rarement utilisé pour un approvisionnement en eau potable de famille car la qualité de l’eau est généralement médiocre. Contrairement à la première configuration, le barrage en terre se construit avec peu de matériaux commercialisés et n’exige pas aussi des mains d’œuvre qualifiées d’où un coût de construction faible voire même gratuit.
Traitement de l’eau
Pour être consommée, l’eau doit répondre à des critères de qualité très stricts. Fixés par le Ministère de la Santé. Les critères d’une eau « propre à la consommation » sont au nombre de 63, ils portent sur :
La qualité microbiologique : L’eau ne doit contenir ni parasite, ni virus, ni bactérie pathogène ;
La qualité chimique : Les substances chimiques autres que les sels minéraux font l’objet de normes très sévères. Ces substances sont dites « indésirables » ou » toxiques » ;
La qualité physique et gustative : L’eau doit être limpide, claire, aérée et ne doit présenter ni saveur ni odeur désagréable ;
Les substances « indésirables » : Leur présence est tolérée tant qu’elle reste inférieure à un certain seuil (le fluor et les nitrates par exemple) ;
Les substances aux effets toxiques : Le plomb et le chrome en font partie. Les teneurs tolérées sont extrêmement faibles ;
Les eaux adoucies ou déminéralisées : Les eaux traitées par un adoucisseur d’eau doivent contenir une teneur minimale en calcium ou en magnésium, de même qu’en carbonate ou en bicarbonate ; Les traitements des eaux pour l’alimentation en eau potable peuvent être groupés sous deux types de procédés :
Le procédé physique et physico-chimique pour éliminer les éléments solides en suspension dans l’eau par décantation et filtration et pour transformer les éléments colloïdaux en flocons éliminables par filtration ;
Le procédé chimique.
Transport de l’eau
a. Captage au réservoir : Le transport de l’eau depuis le captage au réservoir est assuré par des différentes méthodes. Il peut être soient par :
Des tuyaux : ils sont accompagnés par les divers accessoires comme les vannes, les tés … Selon la norme, les tuyaux qu’on utilise sur ce réseau doivent être en haute densité pour qu’ils puissent supporter la haute pression ;
Des canaux : ils doivent être en béton armé pour qu’ils puissent supporter la haute pression.
b. réservoir à la borne distribution : Selon l’étude, le choix du tuyau dépend de la quantité d’écoulement et dans ce réseau on a une variation de tuyau :
Les tuyaux destinés au transport de l’eau à haute pression se composent de tuyaux Polyéthylène En Haute Densité (PEHD) par unité de 100 m de longueur et d’éléments de raccordement.
Les tuyaux destinés au transport de l’eau sous pression se composent de tuyaux droits cylindriques et d’éléments de raccordement.
L’état fluide
a) Introduction : Le physicien distingue classiquement 3 états de la matière, solide, liquide et gazeux, en regroupant sous le vocable fluide les gaz et la plupart des liquides. À l’échelle microscopique, ce qui caractérise les fluides c’est que les molécules ne sont pas bloquées dans leurs orientations relatives. Elles ont ce degré de liberté (de désordre) que n’ont pas les molécules dans les solides. Leurs propriétés communes sont qu’ils n’ont pas de forme propre, c’est-à-dire qu’ils sont dépourvus de rigidité ; les forces nécessaires pour engendrer des déformations par glissement et assez lentes sont extrêmement petites. Cette distinction entre solides et fluides n’est pas parfaitement nette, puisqu’on trouve des corps comme les gelées, les peintures, les pâtes, certaines solutions concentrées de polymères, qui manifestent à la fois des comportements de solides (pendant des temps courts) et des comportements de liquides (pendant des temps longs). Les liquides : Les molécules sont liées en distance ce qui en limite le désordre. Ils occupent un volume défini et sont susceptibles de s’organiser en gouttes. Leur densité est telle qu’on définit d’ordinaire (assez mal) les liquides par le fait qu’en situation de repos, ils présentent une surface libre discernable et perpendiculaire au champ de gravité local. Les gaz : Les molécules ne sont pas liées en distance et les gaz occupent tout le volume disponible. Les forces permettant d’engendrer des déformations volumiques (contraction ou dilatation) sont faibles.
b) Le concept de milieu continu : La matière a une structure discontinue et la notion de milieu continu est un pur schéma. Elle consiste à admettre que la masse et toutes ses propriétés sont réparties continûment dans le matériau (ce qui n’exclut pas les discontinuités aux interfaces). Bien entendu ce schéma ne prétend représenter que les phénomènes macroscopiques dont les échelles caractéristiques sont très grandes devant la distance intermoléculaire moyenne. Comme il n’est pas question d’ignorer complètement les phénomènes dont le siège est à l’échelle moléculaire (comme celui de la diffusion), ceux-ci devront être représentés à travers une description macroscopique de leurs conséquences à grande échelle.
c) Limites de l’hypothèse de continuité : L’hypothèse de continuité n’est pas admissible dès lors que le libre parcours moyen des molécules n’est pas très petit devant la dimension caractéristique du problème considéré. C’est le cas des problèmes suivants qui ne sont pas résolubles dans le cas de la Mécanique des Milieux Continus :
1. Les phénomènes de transport (diffusion, conduction) dus à l’agitation moléculaire ; nous verrons cependant qu’on peut étudier ces phénomènes en Mécanique des Fluides sans référence à l’intimité de la structure moléculaire de même qu’en Thermodynamique on traite de la chaleur sans faire appel à sa signification moléculaire ;
2. Le mouvement brownien d’une suspension de particules solides dans un liquide ;
3. Certains écoulements d’huiles à grosses molécules ; les molécules d’huile pouvant être du même ordre de grandeur que le jeu des pièces mécaniques à lubrifier ;
4. Les problèmes d’aérodynamique dans des gaz très raréfiés.
d) Surfaces de discontinuité : Sous certaines conditions, on observe dans un fluide en mouvement des régions où certaines grandeurs matérielles (pression, vitesse, masse volumique …) varient très rapidement au point que la notion de continuité est mise en défaut localement. Ces régions sont assimilables à des surfaces de discontinuité. C’est le cas d’une surface libre ou d’une poche de cavitation et plus généralement de l’interface entre des fluides non miscibles. C’est également le cas des ondes de choc ou de la solution localement singulière de certaines théories comme le modèle des fluides parfait. La continuité s’entend alors de part et d’autre de ces surfaces.
Caractéristiques du réservoir
Le béton armé est le matériau type pour la construction du réservoir, moins épais, donc moins lourds que ceux en maçonnerie, il exige des fondations moins importantes. Les réservoirs d’eau potable doivent être couverte, la couverture protège l’eau contre les variations de température et contre l’introduction de corps étrangers. Ils doivent être aussi parfaitement étanche et ne recevoir aucun enduit intérieur susceptible d’altérer l’eau qu’ils contiennent, ils doivent être aménagés de telle sorte que l’eau circule régulièrement à l’intérieur en évitant toute stagnation. Le réservoir est constitué d’une paroi en cuve circulaire, d’un couvercle ou coupole et un radier. Son équipement est composé de :
Une entrée du réservoir par la conduite d’amenée ;
La sortie du réservoir vers les réseaux de distribution ;
Un trop plein ;
Un système de vidange ;
Un dispositif d’aération ;
Un couvercle avec un trou d’homme.
a) L’entrée du réservoir : L’eau venant du réservoir d’une source est arrivée au réservoir par l’entrée qui est munie à sa partie inférieure d’une vanne d’arrêt.
b) La sortie du réservoir : L’eau du réservoir va être distribuée vers les bornes fontaines et les divers branchements particuliers. La conduite de départ portant à son origine une crépine placée à quelques centimètres du radier.
c) Le trop plein : Il permet l’évacuation immédiate du surplus d’eau par rapport à la capacité du réservoir.
d) Le système de vidange : Il sert essentiellement à vider le réservoir lors de l’entretien et la réparation de ce dernier. Une vanne est nécessaire à cause de la pression de l’eau à l’intérieure du réservoir, et pour plus de sécurité, le système peut être muni à la sortie d’un bouchon galvanisé.
e) Le dispositif d’aération : Il permet l’entrée d’oxygène à l’intérieur du réservoir qui contribue à la potabilité de l’eau stockée.
f) Le trou d’homme : C’est à partir de ce trou qu’on surveille le bon fonctionnement du réservoir et un accès pour l’entretien de l’ouvrage.
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Table des matières
INTRODUCTION
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
I. TECHNIQUE GENERALE EN AEPG
I.1. GENERALITES SUR L’AEPG
I.2. ORGANIGRAMME SUR L’AEPG
I.3. LES INFRASTRUCTURES DE L’AEP
I.3.1. CAPTAGE DE L’EAU
I.3.2. TRAITEMENT DE L’EAU
I.3.3. STOCKAGES DE L’EAU
I.3.4. TRANSPORT DE L’EAU
I.3.5. RESEAU DE DISTRIBUTION
II. RAPPELS THEORIQUES DE MECANIQUE DES FLUIDES
II.1. PARAMETRES LIES AU FLUIDE NON VISQUEUX
II.1.2. DESCRIPTIOND’UN FLUIDE EN MOUVEMENT
II.1.3. DESCRIPTION LAGRANGIENNE
II.1.4. DESCRIPTION EULERIENNE
II.2. PARAMETRES LIES A LA PAROI
II.2.1. PRINCIPES DE LA COUCHE LIMITE
II.2.2. RESULTANTE DE PRESSION SUR UNE PAROI
II.3. PARAMETRES LIES AUX CONDITIONS HYDRODYNAMIQUES
II.3.2. MANIPULATION DES HYDRODYNAMIQUES DU FLUIDE
III. Méthodologie et dimensionnement
III.1. CORROSIVITE DES SOLS
III.1.1. CORROSIVITE D’UNE EAU
III.1.2. INDICES GENERAUX DE CORROSIVITE
III.1.3. INDICE DE POLLUTION ET DE CORROSIVITE SPECIFIQUE
III.2. CONDITIONNEMENT DES TUYAUX
III.2.1. STOCKAGE DES TUYAUX
III.2.2. CONSIGNES DE BASE
III.2.3. EMPILEMENT DES TUYAUX
III.2.4. TRANSPORT DES TUYAUX
III.2.5. MANUTENTION DES TUYAUX
III.3. CANALISATION ET ACCESSOIRES
III.3.1. CANALISATION
III.3.2. DIVERS ACCESSOIRES ET MONTAGE
III.4. POSE DES CANALISATIONS
III.4.1. TRAVAUX PREPARATOIRES
III.4.2. POSE DES TUYAUX
III.5. UNITE DE TRAITEMENT
III.6. RESERVOIR
III.6.1. CARACTERISTIQUES DU RESERVOIR
III.7. CALCUL DU DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES
III.7.1. FORMULE DE BERNOULLI
III.7.2. FORMULE DE COLEBROOK ET DARCY
III.7.3. APPLICATION ET INTERPRETATION GRAPHIQUE
IV. ETUDES DE CAS PRATIQUES
IV.1. GENERALITES
IV.2. PRATIQUE SUR SITE
IV.2.1. SITE 1 : CAS DU VILLAGE AMBATOMAHAMANINA
V. APPLICATION ET INTERPRETATION
V.1. APPLICATION DE LA CONDUITE GRAVITAIRE PAR PROGRAMMATION EN EXCEL DU SITE D’AMBATOMAHAMANINA
V.2. INTERPRETATION DU SITE D’AMBATOMAHAMANINA
V.2.1. AU NIVEAU DU CALAGE HYDRAULIQUE
V.2.2. PROBLEMES RENCONTRES SUR INSUFFISANCE DU DEBIT AU NIVEAU DE LA DISTRIBUTION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE
RESUME
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