Chapitre 4: Modélisation des charges dans le réservoir

Chapitre 4 : Modélisation des charges dans le réservoir

4.1 Logiciel utilisé

      Pour réaliser un réseau de distribution d’eau potable, de nombreux logiciels existent, les plus connus étant PORTEAU et EPANET. Dans le cadre de ce projet,  nous avons choisi d’utiliser ce dernier.

      EPANET a été développé pour l'approvisionnement en eau de l'EPA (Environmental Protection Agency). Il s’agit d’un logiciel qui modélise les systèmes de distribution d'eau en conduites. Le réseau d’adduction d’eau se compose notamment de pompes et réservoirs de stockage. EPANET permet de visualiser l'écoulement de l'eau dans chaque tronçon, la pression en chaque nœud, la hauteur d'eau dans chaque réservoir ainsi que la concentration d'une espèce chimique, polluante ou non, à travers le réseau pendant une période donnée. Nous pouvons également avoir accès à la qualité de l'eau (âge de l’eau).
         EPANET est un logiciel du domaine public qui peut être copié et distribué librement.

4.2  Résultat 

      Afin d’obtenir les capacités optimales des réservoirs, nous avons observé l’évolution de la hauteur d’eau dans chacun des réservoirs pendant 72 heures.

Nous avons obtenu les résultats énoncés dans le paragraphe suivant :

  1. Le cas des 500habitants - Wouro Bakar

      On considère que pour les 500 habitants de la localité de Wouro Bakar, la consommation totale  est de 10 m3/j. Nous avons conçu 2 bornes fontaines, chaque borne fontaine servant à l'alimentation d'environ 250 habitants. On a choisi de  mettre en place un réservoir au sol. Nous avons également introduit deux pompes,  l’une servant à pomper l’eau du forage vers le décanteur, et l’autre du décanteur vers le réservoir. Ce dernier est plus élevé que les nœuds et la borne fontaine. De cette manière, le réseau de canalisations peut fonctionner en gravitaire pour la distribution de l'eau.

Figure 1. Bilan de l’eau entrée et sortie - Wouro Bakar

      Sur la Figure 1, nous présentons le bilan de l’eau à l’entrée et à la sortie du réseau. La courbe rouge représente la quantité d’eau « produite », c’est à dire l’eau prélevée par forage et acheminée vers le décanteur. Quant à la courbe verte, elle représente la consommation d’eau par les habitants. La simulation a été réalisée sur une période de 72heures.

      On constate que le modèle de consommation met en évidence un pic entre 6h du matin et midi. Il s’agit donc de la tranche horaire la plus critique. 

Figure 2. La hauteur d’eau dans le réservoir de Wouro Bakar en fonction du temps

      La figure 2 représente l’évolution du niveau d’eau dans le réservoir en fonction du temps. On remarque que ce dernier augmente au cours des 30 premières heures à l’issue desquelles il atteint son niveau le plus haut, correspondant à l’altitude maximale du réservoir.  Par la suite, le niveau moyen se situe autour de 24,8m. Étant donné que le réservoir ne se vide pas au cours de la simulation, et comme son niveau oscille avec une période d’une journée autour d’une certaine valeur, cela signifie que nous avons atteint un fonctionnement stable. La quantité d’eau fournie est suffisante pour assurer la demande.

     2. Le cas des 1000 habitants - Civé 

      En ce qui concerne les 1000 habitants du village de Civé, la consommation totale est de 40 m3/j.  Nous avons alors conçu 3 bornes fontaines, chacune alimentant environ 300 habitants. Nous avons choisi, comme expliqué précédemment, un réservoir au sol. Pour ce qui est du réseau lui-même,  nous avons mis en place une seule pompe assurant le transfert de l’eau prélevée par forage vers le décanteur. Ce dernier est situé à une altitude supérieure à celle du réservoir au sol, des nœuds et des bornes fontaines. Ainsi, le réseau de canalisations peut fonctionner en gravitaire pour la distribution de l'eau.

Figure 3. Bilan de l’eau entrée et sortie - Civé

      La figure 3 représente, de manière analogue à la figure 5 pour le village de Wouro Bakar,  le débit d’eau pour la phase de production (courbe rouge) et le débit d’eau durant la phase de distribution (courbe verte). La simulation a également été réalisée sur une période de 3 jours. Le modèle de consommation adopté étant similaire au précédent, il présente le même pic entre 6h et 12h.

Figure 4. Hauteur d’eau dans le réservoir de Civé en fonction du temps 

      La figure 4 montre l’évolution de la hauteur d’eau dans le réservoir au cours des 72h de la simulation. Cette courbe est à  mettre en relation avec la courbe de variation du débit du réservoir qui a été présentée sur la figure 3. Au regard de ces deux figures (3 et 4), on peut faire les mêmes remarques que pour le village de Wouro Bakar et conclure que l’eau « produite » par le réseau est suffisante pour assurer la demande.

     3. Le cas des 1500 habitants - Kangnadi

       Pour ce qui est des 1500 habitants de Kangnadi, la consommation totale est estimée à 30 m3/j.   Nous avons alors installé 3 bornes fontaines, chacune servant à alimenter environ 500 habitants. Nous avons également choisi de mettre en place un réservoir au sol. Nous avons par la suite placé deux pompes dans le réseau,  l’une servant à pomper l’eau du forage vers le décanteur, l’autre du décanteur vers le réservoir. Ce dernier est situé à une altitude supérieure à celle des nœuds et des bornes fontaines. Ainsi, le réseau de canalisations peut fonctionner en gravitaire pour la distribution de l'eau.

Figure 5. Bilan de l’eau entrée et sortie - Kangnadi

      La Figure 5 représente, comme précédemment,  le débit d’eau prélevée par forage lors de la phase de production (courbe rouge) et le débit d’eau réellement consommé durant la phase de distribution (courbe verte). La simulation a également été réalisée sur une période de  3 jours. Le modèle de consommation adopté étant similaire au précédent, il présente le même pic entre 6h et 12h. 

Figure 6. Hauteur d’eau dans le réservoir de Kangnadi en fonction du temps

      La figure 6  décrit l’évolution de la hauteur d’eau dans le réservoir au cours des 72h de la simulation. On constate que le niveau oscille entre 22.05 et 24 m.  Cette courbe est à mettre en relation avec la courbe d’évolution du débit du réservoir présentée sur la figure 5. On remarque que le niveau d’eau dans le réservoir augmente globalement durant les 48 premières heures puis il semble se stabiliser. Comme précédemment, nous pouvons conclure que le réseau mis en place est suffisant pour assurer la demande journalière en eau.

 

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