LE DIMENSIONNEMENT


1- GENERALITES
 

La conception des réseaux extérieurs d'adduction d'eau permet d'acheminer l'eau potable des lieux de stockage jusqu'aux branchements particuliers des immeubles à desservir en respectant le débit et la pression nécessaire à chacun des appareils de puisage.

Le terme d'adduction est ici impropre car il ne s'adresse en réalité qu'à la partie située entre la source et le château d'eau alors que nous ne traitons dans le cadre du BEI que la partie située en aval du château d'eau, à savoir la distribution d'eau potable. Cependant, par abus de langage, nous garderons le terme d'adduction d'eau potable.

En ce qui concerne les réseaux, on distingue généralement deux types de réseaux extérieurs : les réseaux ramifiés et les réseaux maillés.

Réseau ramifié :

C'est le cas de la municipalité d'Unieux. L'eau circule toujours dans le même sens mais ce procédé reste médiocre sur le plan de la sécurité et doit d'ailleurs être proscrit si le réseau assure en même temps le service incendie.

Réseau maillé :

L'eau circule dans les deux sens et une maille peut être alimentée en plusieurs points. Ce procédé est à privilégier si le réseau assure en même temps le service incendie.
 

Le tracé dépend essentiellement :
- de l'emplacement des immeubles
- des postes incendie
- des réservoirs
Il est préférable que le tracé suive les voies de circulation (ce qui est vérifié pour Unieux - voir plan des réseaux), qu'il demeure à au moins 3 mètres des bâtiments pour éviter les problèmes de tassement et que la desserte des bornes incendie se fasse au plus près de la maille (ce n'est pas le cas d'Unieux).

De plus, pour des raisons de commodité, on pose souvent dans une même fouille des canalisations de Voiries Réseaux Divers (eau, gaz, électricité, téléphone, eaux usées, eaux pluviales)
 

Le tracé de la canalisation doit faciliter le dégazage en points hauts.

De pente minimale variant entre 2 et 3 °/oo il est préférable d'adopter pour les points hauts une pente de 2 à 3 °/oo dans les parties montantes et de 4 à 6°/oo dans les parties descendantes.

Si le terrain est horizontal, les pentes nulles sont à proscrire et il vaudra mieux adopter alors un profil en dents de scie.
Les points bas seront réservés aux purges nécessaires à l'entretien courant du réseau.

Le branchement des bâtiments sur un réseau se fait par l'intermédiare de vannes spéciales, appélées vannes de prise en charge. Ces vannes sont généralement implantées sous chaussée et sont manipulées par une clé en forme de T.





2- PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT
  Le dimensionnement des réseaux extérieurs consiste à déterminer les diamètres qui permettent d'alimenter en eau (débit et pression) les bâtiments et points de puisage de la ville d'Unieux en sachant que d'autres communes sont alimentées en aval.

Le facteur dimensionnant est souvent la réserve incendie (120 m3 en 2 heures soit un débit de 17 litres/sec).

Le plan de charge d'un réseau est le plan imaginaire qui a pour cote celle de l'eau d'alimentation dans le réservoir ou celle correspondant à la pression d'entrée du réseau au point de branchement.

Formule générale en mce  : Zo + H  >  Zn + hn + Somme (Jn)

Avec
Zo   cote du branchement
H     pression au niveau du branchement
Zn   cote du bâtiment
hn   pression nécessaire en fonction du nombre de niveaux (pdc intérieures incluses)
Somme (Jn)  pdc cumulées (extérieures)
Une méthode bien précise existe et est décrite dans le DTU 60-11. Elle prend en compte les consommations des appareils courants autres que les robinets de chasse, les appareils avec robinets de chasse et les coefficients de pondération, de probabilité de consommation.

Compte tenu de la précision demandée, ce modèle de calcul est inapplicable à la ville d'Unieux. Nous partirons donc sur des estimations de consommation réalistes en chacun des noeuds.


3- APPLICATION A LA VILLE D'UNIEUX
 

Les calculs appliqués à la ville d'Unieux permettent de définir qu'il n'y a pas de véritable problème en termes de dimensions.
En revanche l'évolution des consommations des communes situées en aval n'est pas connue et pourrait à terme poser quelques problèmes.
 
 




Visualisation sous Porteau du réseau d'eau potable de la ville d'Unieux


 



 
 
Noeud
Côte au sol (m)
P disponible (mce)
Plan de charge (mce)
Remarques
N1
425.5
111.6
537.1
Alimentation correcte
N2
431.0
111.4
542.4
Alimentation correcte
N3
438.1
109.0
547.1
Alimentation correcte
N4
440.6
110.9
551.5
Alimentation correcte
N5
445.2
111.3
556.5
Alimentation correcte
N6
448.7
113.2
561.9
Alimentation correcte
N7
455.5
114.0
569.5
Alimentation correcte
N8
485.4
87.9
573.3
Alimentation correcte
N9
452.7
121.2
573.9
Alimentation correcte
N10
461.6
 117.3
578.9 
Alimentation correcte
N11
463.9
 120.0
 583.9
Alimentation correcte
N12
475.0
 114.2
589.2 
Alimentation correcte
N13
537.7
64.2
601.9 
Alimentation correcte
N14
 462.9
109.0
571.9 
Alimentation correcte
N15
 500.4
75.4 
 575.8
Alimentation correcte
N16
 486.8
107.7 
594.5 
Alimentation correcte
N17
 516.2
87.3 
603.5 
Alimentation correcte
N18
 564.9
 44.0
 608.9
Alimentation correcte
N19
 548.2
 63.6
 611.8
Alimentation correcte
N21
 575.2
 39.9
 615.1
Alimentation correcte
N23
 568.5
21.4 
 589.9
 Alimentation correcte

Nous remarquons qu'en tout noeud et en particulier sur l'axe N1 - N6, les pressions sont correctes et nous n'avons pas de réel problème au niveau des dimensions.

Lien vers la feuille de calcul Excel

Hypothèses de calcul de cette feuille de calcul:
- Coefficient de rugosité pour la fonte k=0.5 (fourchette de 0.1 à 1)
- Vlimite=1.05 m/s
- Formule de Colebrook utilisée avec un tableau des valeurs de Lambda/D pour k=0.5
- La profondeur des fouilles est fixée à 1,20 m, ce qui décale le plan de charge total (qui tient compte de cette profondeur mais aussi de la hauteur du réservoir)
- Pour les points doublement alimentés, le calcul a été fait sur la base du réservoir le plus bas, l'autre étant supposé hors service (cas le plus défavorable)

Conclusion : pressions d'alimentation correctes. Aucun problème de re-dimensionnement.

Cependant, les canalisations  actuelles sont dans un état dégradé et il semble opportun d'en effectuer la réfection sans en modifier les diamètres. En revanche d'autres matériaux comme le PEHD (polyéthylène haute densité) ou le PVC armé de fibre de verre pourront être privilégiés à la fonte actuellement en place.

Enfin une telle étude reste difficile en raison :
- de l'éloignement du site
- de la validité des hypothèses et des données de départ parfois insuffisantes
- de la corrélation indispensable avec une campagne de mesure

Une véritable étude de dimensionnement nécessiterait un reccueil de données beaucoup plus conséquent mais également un temps de travail beaucoup plus important que celui que nous avons pu consacrer à cette étude.

Malgré tout les résultats obtenus restent tout à fait cohérents.
 




4- COMPARAISON AVEC LES RESULTATS OBTENUS PAR PORTEAU

Pour la modélisation le réseau d'eau a été simplifiée : il comporte une vingtaine de noeuds et 2 réservoirs.

Pour notre projet, on utilise le mode de calcul dit "Opointe" qui est particulièrement bien adapté à l'analyse du comportement des réseaux de distribution d'eau potable au débit de pointe. Pour ce modèle , les valeurs à introduire sont :

- la probabilité d'ouverture des abonnés (entre 0,01 et 0,10),

-la probabilité de satisfaction des abonnés ( en général entre 0,95 et 0,99),

- le débit spécifique en l/s (en général de l'ordre de 0,5 l/s)

A partir de ces valeurs sera calculé un débit de pointe domestique.

L'autre mode de calcul nommé "Zomayet" est lui destiné à l'analyse du comportement des réseaux d'adduction et de transport d'eau potable sur une période d'une journée.

On a fixé le nombre de consommateurs à 8000 ce qui représente environ la population de la ville d'Unieux. Concernant le modèle de consommateur, on a choisi un modèle "classique", avec des pointes de consommation vers 7h du matin, à midi et en fin de soirée.

On introduit également une consommation de type "industrielle" en un noeud qui se situe en zone industrielle (avec une consommation de 200 l/s).

Résultats de la simulation : des anomalies de calculs sont présentes dues à une pression insuffisante dans le réseau.