TDN°1 RESEAU D’AEP Vous êtes responsable d’un centre de production et de distribution d’eau potable. potable. Il a été décidé la construction d’une cité à 2500m du réseau existant. Vous devez étudier un réseau ramifié de distribution et les conditions de son alimentation à partir du réseau existant. Les infrastructures à réaliser sont: - une école de 1000 élèves (externat: 5l/j/élève) comportant comportant 4 robinets de jardin ( 0,5l/s/robinet); -une infirmerie consommant consommant 10m3/j à travers 4 robinets de jardin; -un lycée de 400 élèves élèves (externat: 10l/j/élève) comportant comportant 6 robinets de jardin; -trois poteaux d’incendie; -deux mille logements comportant chacun en moyenne 7 personnes. HYPOTHESES . Chaque logement sera raccordé au réseau à mettre en place; . Le coefficient de pointe journalier sera pris égal à 1,15 . La consommation moyenne sur l’année est estimée à 80l/j/personne; . La répartition dans le temps de la consommation domestique est identique à celle ci-après; Période 00h à 06h à 08h à 11h à
06h 08h 11h 14h
Consommation 0,1q 1,5q 3,0q 1,5q
Période 14h à 18h à 22h à
18h 22h 24h
Consommation 1,05q 0,5q 0,35q
N.B. q est le débit moyen horaire . La consommation domestique se fera sur les tronçons proportionnellement à leur longueur; .L’emplacement des poteaux d’incendie est laissé à votre initiative; . Le tracé du réseau de distribution est représenté par la figure ci-après; I - RESEAU DE DISTRIBUTION 1 - Déterminez les débits en route des différents tronçons; 2 - Déterminez les différents débits ponctuels; 3 - Calculez les débits fictifs et les diamètres des tronçons 0,40m/s ≤ V ≤ 1,20m/s et D ≥ 53mm; 4 - Après avoir retenu des diamètres commerciaux commerciaux (PVC PN 10), déterminez la pression requise requise au point -1(point de raccordement au réseau existant) pour s’assurer une pression minimale de 10m en tout point de la cité; l’altitude du point 1 étant de 310 m II - MODE D’ALIMENTATION DU RESEAU la pression requise au point -1- n’est pas satisfaite. Vous décider de réaliser une bâche au point -1- et de pomper l’eau à un réservoir à construire en -A-. Sachant que la bâche sera alimentée en continu (24h / 24 h) et le pompage se fera en 16 heures, 1 - Déterminez les capacités utiles de la bâche et du réservoir (vous choisirez les périodes de pompage); 2 - Déterminez la côte minimum -Zmine- du plan d’eau exploitable dans le réservoir 3 - Dimensionnez la conduite de refoulement par les différentes formules que que vous connaissez. Commentez Commentez les résultats. 4 - Si le réservoir réservoir était placé au point point -1- ,quel diamètre diamètre proposeriez-vous entre entre -1- et -A? Quelle serait alors Zmin.?
SCHEMA DU RESEAU DE DISTRIBUTION
1
Réseau existant
m 0 0 5 2
E
400m
F
m 0 0 2
540m
A
400m
D
400m
G
m 0 0 2
m 0 3 3
K
C
400m
H
B
Infirmerie 330m
I m 0 0 2
m 0 0 2
Ecole 400m
J
L
Lycée
300m N
P
T
350m Q
400m m 0 5 4
O
m 0 0 3
m 0 0 5
R
450m
M
S
Données topographiques Tronçons ZTN aval 1– A 305 A B 305 B C 301 B D 300 D E 295 E F 295 D G 299 A H 302 H I 301 I J 300 J K 302 J L 304 I M 295 M N 300 M O 294 M P 297 P Q 295 H R 296 R S 294 R T 292
Pmin. aval (m) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
RESEAU D’AEP TD N°2 Il vous est demandé de dimensionner le réseau de distribution (canalisation en PVC k s = 110 ) d’un système simplifié d’AEP pour l’équipement d’un gros village de 3000 habitants. Les informations disponibles sont celles ci-dessous. • Il est retenu un mode de distribution par point d’eau collectif (Borne fontaine BF) • Les enquêtes socio économiques prévoient qu’il faut en moyenne 30 litres d’eau par jour et par habitant pour la couverture de l’ensemble des besoins moyens journaliers du gros village. • La pression minimale exigée aux bornes fontaines est de 5,00 m par rapport au sol • Les bornes fontaines sont implantées sur la base de 500 habitants par borne fontaine • En sus des b.F. ci-dessus il sera construit une au marché du village • Les besoins moyens journaliers seront fournis aux populations en 6,00 heures par jour • Le coefficient de pointe journalier sera pris égal à 1 ,00 1°/ Donnez le débit minimal exigé à chaque B.F (donner le résultat en l/s) : déduisez le nombre de robinets de 0,50 l/s nécessaires à chaque B.F. 0.30 m/s ≤ V ≤ 1.00 m/s Le réservoir ne devrait pas être surélevé. 2)) - L’équipement minimal retenu pour chaque B.F. est . un robinet de 0,50l/s pour les usagers prenant l’eau dans des seaux ou bassines . un robinet de 0,80l/s pour les usagers et revendeurs prenant l’eau dans des fûts. 2°/ Dimensionnez le réseau alimentant les B.F. (le réseau doit permettre le fonctionnement maximal et simultané des B.F. ). 3°/ Déterminez la côte minimale exploitable du réservoir 4°/ En raison de la topographie du terrain à l’emplacement du réservoir, Zmine sera élevée de 3,00m ; donnez la pression minimale qui sera observée sur le réseau. Z T.N en R = 330 m
Tronçons
R- 1
1-BF1
1-BF2
BF2-BF3
BF2-BF4
BF3-BF5
BF2-BF6
BF6-BF7
302
300
299
305
295
310
300
290
1000
1000
1200
1600
1200
1000
800
800
Côte TN(m)Aval
Longueur(m)
TD N°3 : courbes caractéristiques de conduites, couplage de conduites en série et/ou en parallèle / résolution graphique de problèmes hydrauliques Deux réservoirs A et B alimentent une conduite d’adduction CD.
A
B
C Tronçons AC BC CD
DN en mm 400 315 500
Longueur (m) 2000 1000 2000
D Matériau Fonte /Ks =90 Fonte /Ks =90 Fonte /Ks =90
Cote plan d’eau constante dans le réservoir en A : 80,00m Cote plan d’eau constante dans le réservoir en B : 75,00m Cote TN arrivée en D : 60,00m.
Pour une pression au sol de 12,00m en D donner la r épartition des débits dans les différentes conduites dans les cas ci-après. Cas1 : la vanne placée en D est grande ouverte Cas 2 : la vanne placée en D est fermée à 85 % : la perte de charge singulière dans la vanne est donnée par la formule
TD N°4 : courbes caractéristiques de conduites, couplage de conduites en série et/ou en parallèle / résolution graphique de problèmes hydrauliques Un réservoir R1 alimente deux réservoirs au travers de canalisations constituant les tronçons AB, BC, CR2 et CR3
R1
tronçon AB BC C R2 C R3
L(m) 1500 1500 2000 1000
D(mm) 500 450 400 300
matériau Fonte Ks = 90 Fonte Ks = 90 Fonte Ks = 90 Fonte Ks = 90
Cote plan d’eau en R1 : 60,00m; Cote plan d’eau en R 2 : 52,50m; Cote plan d’eau en R 2 : 50,50m;
A
R2
R3 B
C
Déterminer le débit arrivant dans chacun des réservoirs R2 et R3
TD N° 5 Etude d’un réseau d’AEP Pour l’AEP d’une cité, il est réalisé un forage, un réservoir et un réseau hydraulique comportant des conduites d’adduction et de distribution. Le réservoir est alimenté par le forage. Le réservoir alimente un réseau de distribution. Les données topographiques et hydrologiques sont, - Cote Terrain Naturel (TN) à l’emplacement du forage : 300, 00m - Cote niveau statique (NS) dans le forage : 280,00m 3 - Cote niveau dynamique (ND) pour un débit d’exploitation de 25m /h : 260,00m - Cote TN à l’emplacement du réservoir : 325,00m - Cote trop plein (Ztp) du réservoir : 335 ,00m - Cote radier = Zmine: 332,50m - L’arrivée d’eau du forage au réservoir se fait par le bas (du réservoir) à la cote 333,00m. 1- Faire un schéma (non à l’échelle) du système d’AEP de la cité : prendre en compte les données à la question 6 2- Quelle PN de tuyaux PE 100 proposez-vous pour la conduite allant du forage au réservoir ? justifiez votre choix 3- Dimensionner la conduite allant du forage au réservoir pour le débit d’exploitation: l’adduction vers le réservoir se fait en 15 heures par jour : exposer les solutions possibles et faire un choix . 4- Le promoteur décide malgré vos données techniques d’installer une conduite PE100 de diamètre intérieur 96,8mm ; quels en sont les avantages et inconvénients aussi bien techniques que financiers ? 5- Donner le volume journalier d’eau acheminée au réservoir : ce volume correspond à la consommation du jour de pointe . Les pertes en adduction et distribution sont considérées négligeables, donc nulles. Le coefficient de pointe horaire est de 2,5. 6- Avec quel débit dimensionnera-t-on la conduite de distribution qui va du réservoir au nœud I, point d’entrée au réseau de distribution ? 7- Cette conduite de longueur 2500m est en PVC PN6. Il est exigé une pression minimale de service de 30m au nœud I de cote TN 295,00m, nœud d’entrée au r éseau de distribution. - Donner le diamètre théorique minimal qui puisse être installé : les pertes de charges singulières sont prises égales à 5% des linéaires ; - Donner le diamètre commercial le plus petit qui réponde au souci de la pression minimale de service ; - Pour ce diamètre commercial, quelle est la pression en I et quelle est la vitesse d’écoulement dans la canalisation ?
TD N° 6 Exercice 1 : Calcul des débits de dimensionnement de conduite Tronçons L(m) Consommation en route Q r (l/s)
Prélèvement au nœud aval (l/s)
R–1
2500
0
0
1–2
700
5,00
4
1–3
600
8
5
3–4
500
7
5
3–5
700
0
4
4–6 600 0 Calculer les débits de dimensionnement des tronçons ci-dessous
4
Exercice 2 : Dans le cadre d’un projet d’AEP des villages V2 et V3, il est retenu l’utilisation d’un réservoir R1 qui dessert initialement le village V1. R1 va desservir R2 et R3 des villages V2 et V3. Déterminer graphiquement puis par calcul les débits maxima attendus en R2 et R3 R1 Tronçons
L(m)
R1 – R2 R1 - R3 Réservoir
5000 4000 Cote plan d’eau 325 315 310
R1 R2 R3
DN(mm) PVC PN10 Ks 110 225 200
R2
R3
Eléments de construction des courbes caractéristiques Q(m3/s) D(m)
L(m)
0,2034 0,1808
5000 4000
0,002
0,006
0,01
0,014
0,018
0,022
0,026
0,028
0,0800 0,12
0,7500 1,12
2,07 3,11
4,07 6,1
6,73 10,09
10,05 15,07
14,04 21,05
16,28 24
Suggestion d’échelle : en abscisse Q : 1cm = 2,5l/s ; en ordonnée pdc : 1cm = 1m
Exercice 3 : Evaluation des besoins et demande en eau (10 points) Suite à la découverte d’un site aurifère à 10 km du chef lieu de la commune Sabcé, la ville connaît une forte affluence de migrants. La population a passé de 6.000 habitants en 2008 à 9.200 habitants en fin 2011. Un système d’AEPS est envisagé pour l’AEP de la ville. Le système à mettre en place devrait rester viable jusqu’à l’horizon 2021. Des enquêtes socio-économiques associées à l’exploitation statistique de données de villes socioéconomiquement semblable font ressortir les prévisions ci-dessous : Le taux d’accroissement moyen de la population de la ville : 4% sur les 10 prochaines années, ce qui nous amène à 2021, échéance du projet ; La répartition de la population par source d’approvisionnement à l’horizon 2021 : 65% de la population aux bornes fontaine (BF), o 25% aux branchements privés (BP) o 10% aux points d’eau alternatifs : forage à PM H, puits modernes etc.…. o Les consommations (besoins) spécifiques moyennes sont estimées à, 30 l/j.hab pour les populations s’alimentant aux BF, o 50 l/j.hab pour les populations s’alimentant aux BP, o 20 l/j.hab pour les populations s’alimentant aux autres points d’eau alternatifs, o Les consommations annexes (services, marché, centres de santé etc…) seront pris égal à o 10% des consommations domestiques Le rendement global du système sera pris égal à 90% Le coefficient de pointe journalier sera pris égal à 1 ,2 ; Le coefficient de pointe horaire sera pris égal à 2,5 ; Données topographiques Cote TN forage (m) Cote niveau statique forage (m) Cote niveau dynamique pour Qex (m) Cote fond forage (m)
300,00 285,00 275,00
Cote TN réservoir (m) Cote arrivé au réservoir(m) Cote plan d’eau max au réservoir (m)
315,50 325,00 324,50
250,00
Cote plan d’eau min au réservoir (m) Cote TN au nœud N
321,50 295,00
12-
Donner un schéma des installations Déterminer pour 2021, 1.1- La consommation moyenne journalière, puis la consommation du jour de pointe de la ville, 1.2- La production moyenne journalière, puis la production du jour de pointe, 3- La ressource est constituée d’eaux souterraines exploitées par forage(s). Déterminer pour une exploitation de 15 heures par jour la capacité minimale de production requise de(s) forages. 3 Un forage de débit d’exploitation 45,00m /h est proposé, donner pour ce débit le DN d’une conduite en PVC PN 10 (Ks =110) pour le transport de l’eau du forage au réservoir ; justifier la conduite retenue. 4-
Les eaux sont pompées des forages dans un réservoir. Une conduite en fonte ductile Ks = 100, de 2,5km assure le transport de l’eau du réservoir vers le réseau de distribution au nœud N: cette conduite n’assure pas de distribution. A l’aval du nœud N se trouvent les conduites assurant la distribution. a. Donner le débit de dimensionnement de cette conduite qui va du réservoir au nœud N; b. Dimensionner cette même conduite en fonte ductile Ks = 100, pour un débit de 3 54m /h (les pdc singulières seront négligées)