Ressources, distribution et consommation en eau potable actuelles

Objectif : Cette partie a pour but de décrire l'acheminement de l'eau de la station de captage située à la source des Mondes jusqu'aux lieux de consommation. La finalité de celle-ci est de présenter le bilan actuel en comparant la quantité maximale d'eau qu'il est autorisée de prélever en accord avec l'arrêté préfectoral en cours et les besoins de la commune du Puy Saint-Vincent au moment le plus fréquenté de l'année. 

Captage pour l'adduction d'eau potable :

La source des Mondes représente actuellement la ressource principale d'eau potable de la commune du Puy Saint-Vincent. Par la suite, il sera considéré que la totalité de l'eau potable acheminée aux consommateurs de la commune provient de cette source. 

L'arrêté préfectoral du 26/12/2011 modifiant celui du 12/12/2003 autorise la commune du Puy Saint-Vincent à prélever un volume maximal de 144 m3/h soit 3456 m3/jour dans la source des Mondes.

Réservoirs de stockage pour la distribution d'eau potable : 

La commune est équipée au total de 5 réservoirs d'une capacité de 500 m3 chacun avec un volume de réserve incendie obligatoire de 100 m3​. Seulement un de ces réservoirs est alimenté directement par la source des Mondes, il s'agit du réservoir 1600. Les autres réservoirs sont alimentés par gravité à partir du trop plein de celui-ci, à l'exception du réservoir 1800 situé à une altitude supérieure et qui est de ce fait alimenté à l'aide d'un surpresseur de manière à être toujours rempli au maximum de sa capacité (Figure 1, Figure 2). 

Figure 1 - Schéma du réseau de réservoirs de stockage d'eau potable de la commune du Puy Saint-Vincent

 

Figure 2 - Localisation des réservoirs de stockage d'eau potable de la commune du Puy Saint-Vincent sur une carte IGN (source : géoportail)

Distribution et consommation d'eau en période de pointe : 

  • Besoins en eau en 2003 en période de pointe :

D'après une campagne de mesure réalisée en période de pointe entre le 18/02/2003 et le 24/02/2003, les volumes maximaux d'eau distribués par chaque réservoir par jour sont rapportés dans le tableau 1 (source : schéma directeur d'alimentation en eau potable de la commune du Puy Saint-Vincent). On constate que seulement 54% de l'eau captée dans la source des Mondes est utilisée pour la consommation humaine. Le reste du volume se divise entre les fuites dans le réseau de distribution (28%) et les fontaines et vidanges (18%). 

Tableau 1 - Volumes d'eau journaliers distribués en période de pointe en 2003 (capacité d'accueil de 10500 lits) :
  Volume distribué Volume de fuite Volume fontaines et vidange Volume consommé
Réservoir 1800 185 m3 0 m3 (0%) 0 m3 (0%) 185 m3 (100%)
Réservoir 1600 758 m3 259 m3 (35%) 34 m3 (4%) 465 m3 (61%)
Réservoir 4 places 270 m3 59 m3 (22%) 154 m3 (57%) 57 m3 (21%)
Réservoir Saint Vincent et les Près 786 m3 248 m3 (32%) 178 m3 (23%) 360 m3 (45%)
TOTAL 1999 m3 566 m3 (28%) 366 m3 (18%) 1067 m3 (54%)

Lors de la campagne de mesure, la capacité d'accueil était de 10500 lits, ce qui revient à une consommation moyenne de 120 L/j/personne si on considère un taux de remplissage de la station de 85% : 

$$Consommation = \frac{volume\;consommé\;par\;jour\;en\;litre}{0,85*\;nombre\;de \;consommateur}$$

$$Consommation = \frac{1067*10^{3}}{0,85*10500}=120 \;L/j/personne$$

  • Besoin en eau actuel en période de pointe :

Lors de la campagne de mesure, deux projets immobilier en cours de construction allaient augmenter la capacité d'accueil de la station 1600 de 2000 lits. Les besoins en eau de ces structures doivent donc être ajoutés à ceux établis lors de la campagne de mesure. 

Sur la base de la consommation journalière de 120 L/j/personne déterminée précédemment, la quantité d'eau journalière maximale requise par une structure d'une capacité d'accueil de 2000 lits est :

$$V_{à\;consommer}=2000*120=240\;m^3$$

Ce volume est a rajouter aux 465 m3 d'eau consommée à partir du réservoir 1600. Le réseau de distribution correspondant ayant un rendement de 65% (soit un débit de fuite représentant 35% du débit de distribution), la quantité d'eau supplémentaire à capter est la suivante : 

$$V_{à\;capter}=\frac{V_{à\;consommer}}{0,65}=\frac{240}{0,65}=370\;m^3$$


Le volume journalier d'eau potable actuellement nécessaire en période de pointe est de :

$$V_{pointe\;à\;capter}=1999+370 = 2369 \;m^3$$

soit 70% du volume maximal autorisé par l'arrêté préfectoral du 26/12/2011


  • Variation de volume journalière dans le réservoir 1600 : 

La consommation en eau potable varie grandement au cours d'une journée. Par manque de données sur le réseau actuel, une estimation de la répartition de la consommation sur 24 heures a été faite. Le réservoir de la station 1600 étant le carrefour principal du réseau (Figure 1), un bilan a été fait afin de déterminer la variation du volume dans celui-ci au cours de la journée. 

Figure 3 - Bilan sur le réservoir 1600

Le débit d'alimentation du réservoir Qa est constant alors que les débits de sortie Q1, Q2 et Q3 varient au cours du temps en fonction de la consommation en eau potable. En revanche, sur une journée on a :

$$V_a=V_1+V_2+V_3$$

L'estimation de la répartition des débits de consommation Q1, Q2 et Q3 en fonction du temps est reportée dans le tableau ci-dessous :

Tableau 2 - Estimation de la répartition de la consommation en eau sur 24 heures
Plage horaire Q1 (m3/min) Q2 (m3/min) Q3 (m3/min)
00:00 - 06:00 0,172  0,161  0,028 
06:00 - 10:00 1,504  1,408  0,247 
10:00 - 16:00 0,564  0,528  0,093 
16:00 - 22:00 1,253  1,173  0,206 
22:00 - 0:00 0,423  0,396  0,069 

Au temps t on a :

Débit d'entrée constant : $Q_a=\frac{V_a}{24*60}=1,645\;m^3/min$

Débit de sortie variant : $Q_{s\;t}=Q_{1\;t}+Q_{2\;t}+Q_{3\;t}$

La variation de volume dans le réservoir 1600 peut s'écrire :

$$\Delta V=Q_a.\Delta t - Q_{s\;t}.\Delta t$$

Au temps t le volume dans le réacteur est :

$$V_t = V_0+V_{t-1}+V_{a\;t}-V_{s\;t}$$

Avec : V volume dans le réservoir, Va volume entrant dans le réservoir, Vs volume sortant du réservoir, V0 le volume d'eau initialement présent dans le réservoir servant de réserve en cas d'incendie.

La courbe de variation du volume d'eau dans le réservoir a été tracée à partir de la répartition des débits de consommation dans le temps et des équations ci-dessus :

Figure 4 - Estimation du volume d'eau dans le réservoir 1600 au cours d'une journée (T0 = 00:00)

On constate que le volume dans le réservoir dépasse sa capacité maximale entre 5:00 et 7:00 ce qui entraîne un débordement (Figure 4). De plus, le volume minimum obligatoire de réserve incendie n'est pas respecté entre 20:30 et 00:00. Les incertitudes liées à l'estimation de la consommation journalière sont sans doute à l'origine de ces constatations.