Introduction générale
Introduction générale
Les recherches menées actuellement dans le domaine des
réseaux d'eau potable concernent essentiellement le vieillissement des
réseaux, la réalisation de diagnostic et la construction de
programme de maintenance / réhabilitation. Ces différents
problèmes constituent, de nos jours, une préoccupation majeure
pour les gestionnaires des réseaux d'A.E.P.
La mise en place d'une gestion patrimoniale repose sur
l'élaboration d'un outil intelligent d'aide à la décision
(O.I.A.D) capable de proposer des solutions méthodologiques optimales de
gestion et d'exploitation. Cet outil est basé sur l'expertise et la
programmation des données relatives au réseau.
Ce travail est réparti en cinq chapitres. Dans le
premier, nous allons faire un rappel général sur les
réseaux d'A.E.P, avec un détail du réseau de distribution,
car c'est sur ce dernier que va porter essentiellement notre étude. Les
différents problèmes et défaillances pouvant se manifester
dans un réseau de distribution d'eau potable, le diagnostic, l'entretien
et les différentes techniques de réhabilitation des conduites
seront illustrés dans le deuxième chapitre.
L'objet du troisième chapitre est
l'établissement des bases de l'approche multicritère d'aide
à la décision. Dans ce chapitre, Nous allons aussi donner un
aperçu sur les méthodes ELECTRE et détailler la
méthode retenue pour l'optimisation.
Dans le quatrième chapitre, nous allons essayer de
formuler le problème posé et donner sa modélisation
mathématique ainsi que sa résolution par la méthode
ELECTRE TRI.
Enfin, l'élaboration du modèle informatique pour
l'obtention des solutions optimales, suivie d'une exécution sur un cas
réel (réseau de Oued-Ghir chef lieu) sera l'objet du dernier
chapitre.
CHAPITRE I
Rappel général sur les réseaux
d'A.E.P
I.1 Introduction
Le distributeur d'eau potable a toujours le souci de couvrir
les besoins des consommateurs, en quantité et qualité
suffisantes. Il a aussi le souci de veiller à la bonne gestion et
à la perfection de toutes les infrastructures concourant
l'approvisionnement en eau.
Dans ce chapitre, nous présenterons les
différents maillons constituant un réseau d'Alimentation en Eau
Potable (A.E.P), les différents problèmes pouvant être
rencontrés dans un tel réseau et les différentes
méthodes de réhabilitation permettant d'en remédier.
I.2 Description d'un réseau d'A.E.P
[06]
Un réseau d'A.E.P constitue l'ensemble des moyens et
infrastructures dont dispose l'ingénieur pour transporter l'eau depuis
la source jusqu'au consommateur.
Un réseau d'eau potable doit être fiable et
durable pour pouvoir répondre aux exigences des consommateurs
(quantité et qualité optimales, dysfonctionnement minimaux).
Le transport de l'eau de la source jusqu'au point de distribution
se fait suivant une chaîne composée de quatre maillons principaux
(fig. I.1).
Ressource
(Captage)
Production
Adduction
Stockage
(Réservoir)
Distribution
Traitement
Fig.(I.1) : Schéma général
d'un réseau d'A.E.P
L'incorporation ou non du maillon traitement dépend de la
qualité de l'eau de la source.
Avant de détailler le réseau de distribution, sur
lequel va porter notre étude, nous allons d'abord décrire
brièvement les autres maillons.
I.2.1 Maillon ressource :
La ressource est une structure permettant le captage de l'eau.
La prise d'eau se fait habituellement par un captage d'eau de surface
(rivière, lac, barrage, etc.). En l'absence d'une telle source, ou
lorsque l'eau de surface est trop polluée, on procède au captage
d'eau souterraine (forage, puits, galeries, sources, ...).
I.2.2 Maillon production - adduction :
Ce maillon est un ensemble constitué d'une station de
pompage et d'un dispositif d'adduction (conduite et accessoires).
a)-La station de pompage : [01]
C'est le dispositif de production. Sa capacité est
fonction du ou des réservoirs de stockage. Elle est constituée
des ouvrages et des équipements suivants :
- bâche d'aspiration,
- chambre de télé-contrôle et
d'automatisation,
- groupes électropompes,
- autres équipements en amont et en aval des pompes
(vannes, clapets, manomètres, etc.).
On remarque l'existence de plusieurs pompes. Ceci permettra
d'un côté, de minimiser la consommation de l'énergie
électrique, car le débit produit est réparti sur
l'ensemble des pompes, et de l'autre côté, d'assurer la
continuité du service en cas de panne de l'une d'elles.
b)-Le dispositif d'adduction :
La conduite d'adduction relie la prise d'eau au réservoir
de stockage. C'est une conduite d'un gros diamètre car elle est
destinée à transporter un débit très important.
Pour faire face aux contraintes imposées par le terrain et
le relief, on doit accompagner la conduite d'adduction par divers ouvrages :
> Ventouses aux points hauts du tracé pour
l'évacuation d'air,
> Vidanges aux points bas du tracé,
> Brises charge pour éviter la surpression et la
sous-pression dans la conduite. Plusieurs types de dispositifs sont
utilisés :
i Volants d'inertie
i Soupapes de décharge
i Réservoirs d'air
i Cheminées d'équilibre.
> Ouvrages de protection contre la corrosion de la
conduite.
I.2.3 Le maillon traitement :
Le traitement de l'eau brute se passe généralement
en trois étapes :
- La clarification : il s'agit de débarrasser l'eau des
particules colloïdales en
utilisant un massif filtrant.
- La stérilisation : son objectif est de rendre l'eau
bactériologiquement pure. Pour
ceci, on utilise des oxydants tels que le chlore et l'ozone.
- L'affinage : permet d'éliminer les micropolluants (corps
dissous).
I.2.4 Le maillon stockage : [05, 09]
Le réservoir de stockage est un bassin qui se remplit
au cours des faibles consommations et qui se vide pendant les périodes
de fortes consommations journalières. Le réservoir
présente deux utilités (technique et économique) par les
multiples fonctions qu'il remplit :
· Fonctions techniques : il
permet :
V' La régulation du débit pour tous les ouvrages
qui se situent en amont et en aval de lui ;
V' La régulation de la pression dans le réseau de
distribution ;
V' L'assurance de la continuité de l'approvisionnement en
cas de panne dans les ouvrages situés dans la partie amont ;
V' La participation au traitement (utilisation de
réactifs).
· Fonctions économiques :
il permet :
V' La réduction des investissements sur tous les autres
ouvrages du réseau d'A.E.P ;
V' La réduction des coûts de l'énergie.
La capacité d'un réservoir dépend du mode
d'exploitation des ouvrages de la partie amont et de la variabilité de
la demande.
Pour l'emplacement d'un réservoir, selon que
l'agglomération est située en plaine ou en terrain
accidenté, il peut être soit enterré, soit
semi-enterré, soit surélevé.
I.2.5 Le réseau de distribution :
I.2.5.1 Définition :
Du réservoir de stockage sort une conduite principale
de gros diamètre. Celle-ci, en se prolongeant le long des rues de
l'agglomération forme un ensemble de conduites maîtresses. Sur
chacune de ces dernières, sont branchées des conduites de
diamètres moindres dites conduites secondaires, tertiaires, etc.
L'ensemble de toutes ces différentes canalisations
avec l'ensemble des équipements qui les accompagnent forment le
réseau de distribution. C'est l'infrastructure la plus importante du
réseau global, car il s'étend sur toute la surface de
l'agglomération.
I.2.5.2 Ossature du réseau :
L'ossature du réseau dépend de la configuration
de l'agglomération. Deux géométries de réseau sont
possibles : réseau ramifié ou réseau maillé.
· Le réseau ramifié
: il est appelé ainsi car il possède
topologiquement une structure d'arbre. Pour ce type de réseau, à
partir d'une conduite centrale, on met en relation plusieurs canalisations
secondaires, tertiaires, ... etc. jusqu'à chaque compteur individuel. Un
tel système présente un grave défaut ; dans une conduite
donnée, l'eau circule toujours dans le même sens. Donc, une panne
dans la conduite entraîne la perte de service pour tous les usagers
situés en aval.
· Le réseau maillé
: ce type de réseau est constitué de boucles. Le
sens de l'écoulement varie fréquemment selon la demande de
certaines conduites. En effet, le nombre d'abonnés non desservis en cas
de panne ou de réparation est réduit au maximum puisque l'eau
peut atteindre un même point par plusieurs chemins. L'autre
intérêt est que la vitesse d'écoulement de l'eau est
rarement nulle, ce qui offre l'avantage de maintenir la bonne qualité de
l'eau distribuée.
R
(R : Réservoir)
R
Réseau ramifié Réseau
maillé
Fig. (I.2) : Schéma
général d'un réseau de distribution.
I.2.5.3 Éléments constitutifs d'un
réseau de distribution d'eau potable :
I.2.5.3.1 Les matériaux des canalisations
:
Trois considérations sont essentielles pour le choix du
matériau des canalisations : - la sécurité de service,
- la longévité,
- le facteur économique.
Pour les conduites maîtresses, les matériaux les
mieux adaptés sont la fonte ductile, le béton armé et
l'acier, par contre, pour les conduites secondaires, on choisit des tuyaux en
acier, polyéthylène et le PVC à joints flexibles.
I.2.5.3.2 Les joints :
Ils ont pour fonction d'assurer
l'étanchéité des jointures des tuyaux et faire face aux
sollicitations mécaniques et chimiques. Pour cela, ils doivent
épouser parfaitement la loge qui leur est destinée.
Les joints constituent la partie la plus fragile de la
canalisation à cause de leur souplesse ; tout mouvement du tuyau
s'articule sur le joint, ce qui provoque en lui des usures mécaniques.
L'action des produits chlorés de l'eau et le dessèchement
induisent le vieillissement des joints.
Il existe trois principaux types de joints :
mécaniques, à emboîtement et à bride. Les joints
mécaniques ou à emboîtement sont utilisés pour
relier les conduites enfouies dans le sol, alors que les joints à bride
sont utilisés pour raccorder des tronçons à
l'intérieur des constructions (station de pompage, station de
traitement, etc.).
Fig.(I.3) : les différents types de
joints : a) mécanique, b) à emboîtement, c) à
bride
I.2.5.3.3 Les vannes :
Elles permettent de maîtriser les écoulements dans
le réseau, donc de mieux gérer celui-ci. Il existe plusieurs
types de vannes qui satisfont à des besoins variés. :
· Les vannes d'isolement : permettent d'isoler certains
tronçons qu'on veut inspecter, réparer ou entretenir. On
distingue deux types : les robinets à papillon pour les conduites de
gros diamètres et les robinets-vannes pour les conduites de petits
diamètres.
· Les vannes à clapets de non-retour : permettent de
diriger l'écoulement dans un seul sens. Elles sont installées sur
les conduites de refoulement.
· Les vannes de réduction de pression : permettent
de réduire la pression à une valeur
prédéterminée.
Fig.(I.4) : les différents type de
vannes : a) robinet-vanne b) robinet à papillon c) vanne à clapet
de non-retour d) vanne de réduction de pression.
I.2.5.3.4 Les ventouses :
On installe des ventouses aux points élevés du
réseau. Elles permettent d'un côté, de faire évacuer
les quantités d'air qui s'y accumulent à la suite, par exemple,
du dégazage de l'oxygène dissous, et de l'autre
côté, de faire pénétrer l'air lorsqu'un vide se
crée dans une conduite et évitent la création de pressions
négatives qui risqueraient d'entraîner l'écrasement de la
conduite. Trois types de ventouses sont utilisées : ventouses pour
petites quantités d'air, ventouses pour grandes quantités d'air
et ventouses universelles.
Fig.(I.5) : types de ventouses : a) ventouse
à petites quantités d'air
b) ventouse à grandes quantités d'air c) ventouse
universelle.
I.2.5.3.5 Les décharges :
Une décharge est un robinet placé au point bas
de la canalisation pour en permettre la vidange, l'évacuation s'effectue
à l'égout le plus voisin ou si le point bas se trouve hors de la
ville, dans le fossé le plus proche. Ce robinet sera placé
à l'intérieur d'un regard en maçonnerie et doit être
facilement accessible. [05, 09]
I.2.5.3.6 Les poteaux d'incendie : [06]
Ils permettent de fournir aux pompiers l'eau dont ils ont
besoin pour combattre les incendies. Ils sont reliés aux conduites du
réseau par des conduites de raccordement dotées d'une vanne
d'isolement. Un poteau d'incendie doit comporter au moins deux prises
latérales de 65 mm de diamètre et une conduite de 100 mm de
diamètre si le débit excède 5000 l/mn ou la pression si
est faible.
La superficie desservie par un poteau d'incendie
dépend du débit nécessaire pour combattre les incendies ;
plus le débit est élevé, plus les poteaux sont nombreux et
rapprochés.
Fig.(I.6) : Poteau d'incendie.
[06]
Fig.I.7 : installation d'un poteau d'incendie
vue en coupe. [06]
I.2.5.4 La pression dans le réseau :[06,
09]
Le réseau doit être calculé de telle
sorte que l'eau parvienne aux consommateurs avec une pression minimale. L'eau
doit en effet atteindre les étages supérieurs des habitations et
permettre l'utilisation efficace des appareils ménagers (chauffe-bain,
machine à laver). Une pression minimale de 150 kpa est alors
recommandée.
En vue de la bonne tenue des canalisations, et notamment de
leurs joints, il y a lieu d'éviter des pressions supérieures
à 500 kpa qui risquent d'apporter des désordres (fuites) et
certains bruits désagréables dans les installations
intérieures des abonnés.
I.3 Problèmes rencontrés dans un
réseau d'A.E.P :
Plusieurs problèmes de différentes origines
peuvent survenir dans un réseau d'A.E.P ; des fuites, les branchements
illicites, les erreurs de compteurs, les problèmes environnementaux,
pénétration de contaminants, chute de pression, des ruptures ou
casses sur les conduites et leurs accessoires, les interruptions. A ces
problèmes s'ajoutent des problèmes de gestion du réseau.
Ces différents problèmes causent le
mécontentement des consommateurs qui réagissent
en déposant des plaintes sur les différents services
(quantité insuffisante, qualité médiocre, interruption de
l'alimentation, etc.) au niveau des services concernés.
Les différents problèmes survenant dans un
réseau d'alimentation en eau potable peuvent être classés
en trois grandes catégories :
- Problèmes induisant les ruptures et les casses,
- Problèmes induisant les fuites,
- Problèmes induisant la dégradation de la
qualité de l'eau.
· Problème de gestion des
réseaux d'A.E.P en Algérie :
Les problèmes de gestion des réseaux
algériens sont très divers :
- Méconnaissance des
besoins en eau des populations.
- Entretien quasi-nul des canalisations et de leurs accessoires.
- Coupures d'eau fréquentes.
- Fuites non répertoriées.
- Interventions trop lentes sur les fuites.
- Personnel insuffisant et non qualifié.
- Inexistence de pompes de secours au niveau des stations de
pompage. I.4 Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons décrit d'une
manière générale un réseau d'alimentation en eau
potable ainsi que les différents problèmes pouvant survenir dans
un tel réseau. Le détail de ces problèmes sera l'objet du
chapitre suivant.
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