Réseau plus complexe

   Réseau plus complexe

   Le réseau étudié dans cette partie est plus proche de la réalité et donc plus complexe à modéliser. Les villages de Saillagouse et d'Estavar sont représentés par plusieurs points d'altitudes différentes tandis que Err et Llo continuent d'être modélisés par un seul point. Nous avons aussi des informations plus précises sur les profondeurs auxquelles sont enterrées les canalisations. De plus, nous prenons ici en compte le poste de relevage en sortie de Saillagouse.

   Sur la carte suivante, les points pour lesquels nous disposons de données d'altitude et de profondeur sont représentés. Pour les points dont nous ne disposons pas de valeur de profondeur, nous avons arbitrairement choisi d'enterrer les canalisations à 2 m de profondeur.

 

Altitudes et profondeurs du réseau

 

Sur les images suivantes, nous pouvons voir le réseau que nous avons tracé pour chacun des emplacements étudiés. Nous pouvons aussi voir les coupes des réseaux reliant Err et Llo à l'emplacement P1 puis P2. Sur ces coupes, le poste de relevage est situé au niveau du trait bleu turquoise.

 

Réseau pour l'emplacement P1

Réseau pour l'emplacement P2

 

                                 Coupe du réseau Err - P2                                                         Coupe du réseau Llo - P2

 

                                 Coupe du réseau Err - P1                                                         Coupe du réseau Llo - P1

 

Profondeur des stations :

La parcelle sur laquelle est situé l'emplacement P1 est plate. Afin de permettre l'écoulement entre le dernier point du réseau et la station, nous choisissons de construire une canalisation ayant une pente de 1%. La canalisation rejoindra donc l'emplacement P1 à une profondeur de 2m.

De même, la pente de la dernière canalisation pour l'emplacement P2 est de 1.4%. La canalisation rejoint la station à une profondeur de 1 m.

   La pente de l'avant dernière canalisation étant, respectivement pour P1 et P2, de 0.7 et 1.2%, nous pouvons difficilement enterrer moins profondemment les canalisations car, en réduisant encore les pentes, nous compromettrions l'écoulement. Il est donc important de vérifier que les stations d'épuration ne puissent pas être inondées par des eaux d'infiltration provenant de nappes phréatiques issues des cours d'eau.

  Nous avons décidé de considérer le cas le plus défavorable, à savoir, les surfaces libres des nappes phréatiques sont supposées à la même hauteur que le fil d'eau des ruisseaux et s'étendent jusqu'aux stations. Cependant, le lit des cours d'eau est environ 2 m plus bas que les berges. Les stations étant respectivement enterrées à 2 et 1 m, elles ne devraient pas être siège à inondation. Néanmoins, des études plus approfondies permettraient d'affirmer ou d'infirmer cette hypothèse. Dans le cas où l'une des stations serait sensible à une inondation, deux solutions peuvent être envisagées. Tout d'abord l'installation d'une pompe en amont de la station permettant de relever toute l'eau arrivant à la station et permettant ainsi d'installer la station en surface. Cette solution parait ici contraire à notre but qui est de construire un réseau majoritairement gravitaire. Une deuxième solution est de construire un revêtement étanche pour la station concernée.

 

Le tableau ci-dessous est un descriptif de tous les tronçons créés pour cette modélisation. Nous pouvons voir ici le diamètre des canalisations (respectivement 300 et 200 mm pour les canalisations nommées d300 et d200) ainsi que la pente de chaque tronçon.

Tableau récapitulatif des canalisations

 

   Nous avons aussi ajouté le poste de relevage en sortie de Saillagouse à cette modélisation. Pour cela, nous avons créé un ouvrage spécial sur le point nommé Pompe. Le tronçon amont arrive en ce point à une profondeur de - 3 m alors que le tronçon aval en repart à partir d'une profondeur de - 0.74 m comme nous pouvons le voir sur la coupe ci-dessous.

 

Canalisations amont et avale du poste de relevage de Saillagouse

 

La côte au radier de ce point est fixée à 1278 m. Elle doit être inférieure à la côte d'arrêt de la pompe. La pompe est créée comme le montre la figure suivante. Les flèches vertes représentent les chutes que le réseau impose au niveau de la pompe. Sur la figure suivante, nous choisissons le mode de fonctionnement de la pompe. Nous avons choisi une loi continue de débit 0.05 m3/s. Nous définissons aussi les côtes de marche et d'arrêt de la pompe.

 

Création du poste de relevage

 

Fonctionnement de la pompe

 

   Comme pour le réseau simple, nous allons nous intéresser aux débits et vitesses dans les canalisations. Nous réaliserons trois simulations pour chaque emplacement chacune d'une durée de sept jours. La première sera réalisée sans ajout d'eaux parasites, pour la seconde nous prendrons en compte les eaux de pluie tout au long de la journée. Enfin, pour la dernière simulation, les eaux parasites n'interviendront que pendant 3 heures au moment le plus défavorable de la journée.

 

   Nous vérifierons le bon fonctionnement de la pompe, les valeurs de vitesse et le non débordement du réseau pour les deux emplacements. Nous changerons dans un deuxième temps le diamètre des canalisations reliant le réseau existant aux futures stations d'épuration afin de déterminer les dimensions idéales.

Résultats des simulations

   Résultats

   Pour cette modélisation, nous nous intéressons aux valeurs maximales de débit et de vitesse sur l'ensemble du réseau, ainsi qu'au niveau de la pompe et des canalisations finales. Voici un exemple de modélisation pour laquelle nous montrerons des figures. Pour les simulations suivantes, nous nous contenterons de résumer les résultats dans un tableau de valeurs.

 

Simulation sans eaux parasites pour l'emplacement P2

   Tout d'abord, nous vérifions que le réseau ne déborde pas. Pour cela, nous regardons la  hauteur d'eau dans les canalisations au cours du temps. L'image suivante montre bien que le réseau ne déborde pas et n'est pas soumis à un fond sec non plus. Cela est valable tout au long de la modélisation.

Hauteurs d'eau dans le réseau

 

   Les lignes d'eau en partance de Err puis de Llo ainsi que pour la pompe sont les suivantes. Elles montrent clairement que les vitesses et débits sont compris dans les bornes de sécurité précisées précédemment.

 

Lignes d'eau Err - P2 : vitesses et débits maximaux

 

Lignes d'eau Llo - P2 : vitesses et débits maximaux

 

Lignes d'eau amont et avale de la pompe : vitesses et débits maximaux

 

   Cependant, comme pour la modélisation simplifiée, il est nécessaire de prendre en compte l'influence des eaux parasites. Nous réalisons donc, pour chaque emplacement, les simulations pour lesquelles interviennent les eaux parasites.

  Pour chaque simulation, nous vérifierons le non débordement du réseau ainsi que la non mise en charge. Nous vérifierons aussi que la vitesse ne dépasse pas 3 m/s sur tout le réseau et que le débit au niveau de la pompe ne dépasse pas 0.05 m3/s ceci afin d'assurer son bon fonctionnement.

 

Résultats de toutes les simulations :

Les résultats de débits et de vitesses sont regroupés dans le tableau suivant.

  Simulation 1 : sans pluie Simulation 2 : 24h de pluie Simulation 3 : 3h de pluie
Vmax sur le réseau de P1 (m/s) 1.4 1.5 1.9
Vmax sur le réseau de P2 (m/s)

1.4

1.5 1.9
Qmax au niveau de la pompe (m3/s) 0.014 0.017 0.04

La vitesse maximale est atteinte dans la canalisation amont à Estavar, les résultats sont donc les mêmes pour les deux emplacements.

   Nous constatons que les valeurs sont cohérentes et permettent de valider la modélisation. Elles restent comprises dans l'intervalle de sécurité de [0.75;3] m/s. Cette modélisation ne nous permet pas de choisir un emplacement plutôt qu'un autre. Nous allons chercher à voir si nous pouvons diminuer le coût de l'un des emplacements en changeant le diamètre des canalisations utilisées.

 

   Nous allons maintenant chercher à optimiser la dimension des canalisations. Pour cela, nous allons réaliser la simulation la plus défavorable soit la simulation 3 dans le cas de canalisations de 200 mm et nous comparerons les résultats obtenus.

 

Simulations pour 200 mm de diamètre

 

Pour l'emplacement P1 :

Nous remplaçons le diamètre des deux canalisations finales par 200 mm. Nous constatons tout de suite que le réseau est sous dimensionné. En effet, la première image montre une tâche de débordement au niveau de la sortie d'Estavar en direction de l'emplacement P1. Elle est représentée par un cercle bleu hachuré. Le débordement est de 932 m3. Ceci est appuyé par la seconde image montrant les canalisations reliant Estavar à la station en coupe. Nous voyons clairement la ligne d'eau sortir du réseau.

Tâche de débordement

 

Canalisations en coupe lors d'un débordement

 

 

Pour l'emplacement P2 :

Nous remplaçons ici aussi le diamètre des deux canalisations finales par 200 mm. La première image montre une tâche de débordement au niveau de la sortie d'Estavar en direction de l'emplacement P2. Elle est représentée par un cercle bleu hachuré. Le débordement est de 278 m3. Ceci est appuyé par la seconde image montrant les canalisations reliant Estavar à la station en coupe. Nous voyons clairement la ligne d'eau sortir du réseau.

Tâche de débordement

 

Canalisations en coupe lors d'un débordement

 

Conclusion :

   Finalement, nous remarquons qu'aucun des deux emplacements ne se satisfait de canalisations ayant un diamètre plus faible. Le débordement est plus important pour l'emplacement P1 que pour l'emplacement P2 mais cela ne suffit pas pour conclure que l'emplacement P1 serait mieux que l'emplacement P2. Pour conclure quant à notre projet, nous remarquons que l'utilisation d'un réseau gravitaire est possible pour les deux emplacements. De plus, les canalisations utilisées sont les même dans les deux cas. Afin de favoriser un emplacement plutôt qu'un autre, nous devons prendre en compte les résultats de l'étude d'inondabilité ainsi que du prix d'achat des terrains et le coût de construction et d'installation des canalisations nécessaires.