Contribution des systèmes d'information géographique à la gestion du réseau de distribution de l'eau courante à Cotonou

Chapitre 3 : Données et méthodologie

La mise en place d'un Système d'Information Géographique requiert une méthodologie particulière, du fait des nombreuses aptitudes requises pour l'accomplissement du travail. Il s'agit dans un premier temps d'identifier les données nécessaires, de les collecter avant de les intégrer au système.

I- Les données requises et leur mode d'acquisition

Pour atteindre les objectifs visés par cette étude, une gamme variée de données a été utilisée. Il s'agit entre autre de cartes, des documents divers, des plans, des photos, de données numériques, etc.

Les principales cartes utilisées sont :

- la carte administrative de la zone d'étude ;

- le plan parcellaire de ladite zone ;

- la carte du réseau de distribution.

La carte administrative a été obtenue à l'Institut Géographique National. Elle a été utile pour la présentation de la zone d'étude dans son contexte. Le tracé des routes présent sur la carte administrative était particulièrement utile, puisque le réseau de distribution et le réseau routier sont liés entre eux. Pour ce qui est de la carte du réseau, en fait, il s'agissait d'un plan au 1/5000 qui nous a été fournie par la Direction Régionale du Littoral et qui a été ramenée à une échelle plus manipulable.

Les cartes ont été scannées avec Adobe PhotoShop et géoréférencées à l'aide du logiciel ArcView. Elles ont ensuite été digitalisées avec ArcView pour pouvoir faciliter les opérations de superposition. En ce qui concerne le plan du réseau, une minute a d'abord été réalisée. Cette minute a ensuite été utilisée pour réduire l'échelle et en faire une carte plus facile à manipuler qui suivra ensuite le même processus que les premières cartes.

Mises à part les cartes, d'autres données ont été employées dans cette étude. Ce sont principalement :

- les composantes du réseau (tuyau, valves, château d'eau, etc.) ;

- les informations attributaires relatives à ces composantes ;

- les problèmes liés à la distribution de l'eau (aussi bien du point de vue de la SONEB que des consommateurs) ;

- les données relatives aux consommateurs ;

- les données démographiques de la zone d'étude.

La majeure partie des données relatives au réseau, c'est-à-dire les composantes et leurs informations attributaires, de même que les problèmes connus sur le réseau ont été obtenues au niveau du service technique de la Direction Régionale du Littoral. Celles qui manquaient ont été obtenues lors de descentes sur le terrain, sur des sites précis comme les châteaux d'eau, des stations d'épuration ou la station de captage et de pompage.

Enfin, en ce qui concerne les données relatives aux consommateurs, elles ont été obtenues soit par enquête, soit par observation directe sur le terrain. Des questionnaires ont donc été administrés à quatre-vingts dix personnes (à raison de dix par arrondissement) choisies de façon aléatoire, abonnées à la SONEB ou non. Ces données ont été dépouillées et traitées manuellement ce qui a permis l'élaboration et la finition de la base de données.

Il est à noter par ailleurs que la SONEB ne dispose pas d'information relative à la localisation, où à la situation géographique de ses clients.

I.1- Les composantes du réseau

Afin de mettre en place une base de données cohérente, efficace et la plus complète possible, chacune des composantes du réseau d'adduction d'eau tel qu'utilisé à la SONEB, a été étudiée afin de mieux cerner leur rôle, mais surtout de mieux appréhender les informations attributaires qui peuvent y être liées.

Un réseau basique d'adduction d'eau est composé au minimum des éléments suivants (figure 5) :

- d'une source ou d'une station de captage et de pompage ;

- d'un ou plusieurs châteaux d'eau ;

- des tuyaux d'adduction d'eau ou de raccordement ;

- d'une pompe ;

- et les points de raccordement.

Réservoir

Château d'eau

Point de jonction ou de raccordement

Pompe

Tuyau de raccordement

Figure 5: Composantes physiques d'un système basique de distribution d'eau

Source d'après http://www.epa.gov

I.1.1- Les composantes principales

I.1.1.1- Les sources (ou réservoirs)

C'est en général une étendue d'eau (superficielle ou souterraine) qui fournit l'eau pour alimenter le réseau. Il peut s'agir de lacs, de fleuves ou mêmes de nappes aquifères. Ce sont d'ailleurs ces dernières que la SONEB utilise le plus souvent. Un captage est effectué à l'endroit choisi et une station de pompage y est érigée. C'est en général par là que commence tout réseau d'adduction d'eau. A moins qu'il ne s'agisse d'une station supplémentaire destinée à augmenter la production.

La SONEB dispose actuellement pour le réseau de Cotonou d'une station de pompage située à Godomey. C'est cette station qui approvisionne les villes de Cotonou, Godomey et Abomey-Calavi. Mais une seconde station est prévue pour pallier les problèmes d'insuffisance de production et de baisse de pression rencontrés dans ces trois villes.

Les principales caractéristiques des réservoirs sont : le niveau hydraulique (qui correspond au niveau de l'eau quand le réservoir n'est pas sous pression) la qualité initiale de l'eau (dans une perspective d'analyse).

I.1.1.2- Les tuyaux (ou conduits)

Les tuyaux sont des éléments de liaison qui connectent différents éléments du réseau entre eux. Ils sont les seuls moyens par lesquels l'eau peut circuler d'un point du réseau à un autre. Dans la plupart des cas, les tuyaux sont supposés contenir de l'eau en permanence. L'eau y coule de l'élément du réseau qui a l'altitude la plus élevée à celui qui est situé une altitude plus faible.

La SONEB utilise quatre sortes de tuyaux : en Amiante Ciment (AC), en Acier, en fonte et en PVC (chlorure de polyvinyle). Les plus anciens sont les AC. Ils se cassent souvent. Il existe un projet en cours dont l'objectif est de les remplacer à la longue.

Les tuyaux en acier sont plus rares sur le réseau. Ils se percent régulièrement à cause de la pression et de la corrosion. Dans les zones marécageuses, on utilise les tuyaux en Polyéthylène de Haute Densité (PHD). Ils sont assez massifs et se cassent difficilement.

Il y a plusieurs calibres de tuyaux en fonction du type de tuyau. Le calibre est donné en fonction du diamètre du tuyau. Pour les tuyaux en PVC, les différents diamètres disponibles sont : 63 mm, 75 mm, 90 mm, 110 mm, 160 mm, 225 mm, 250 mm, 280 mm et 315 mm. Précisons que pour ce type de tuyau, c'est le diamètre extérieur qui est utilisé. Les tuyaux en fonte employés à la SONEB sont disponibles en des diamètres variables : 60 mm, 65 mm, 80 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm, 350 mm, 400 mm, 500 mm, et 600 mm.

Les diamètres des tuyaux installés dans une rue sont établis en fonction des besoins. Ils sont calculés en fonction de la population de la zone et des projections en la matière. Les tuyaux, la station de pompage sont dimensionnés en conséquence (autrement dit en fonction des résultats obtenus). Ces études sont confiées à un bureau d'étude. Comme toutes les études, elles ont un horizon limite qui, une fois atteint requiert d'autres études selon l'état du réseau à ce moment. Par exemple si une étude se fait jusqu'à l'horizon 2010, le réseau est configuré en fonction des résultats obtenus. En 2010 ou avant, si le réseau est défaillant ou est confronté à de sérieux problèmes (par exemple si la demande est plus forte que l'offre, il se posera un problème récurrent de pression), il faudra revoir la configuration du réseau et redimensionner les tuyaux en conséquence.

Les principales caractéristiques des tuyaux sont :

- le point de départ et le point d'arrivée ;

- le diamètre ;

- la longueur ;

- la matière dont elle est constituée ;

- la date d'installation ;

- la configuration géomorphologique du milieu (inondable, marécageux...)

D'autres caractéristiques supplémentaires sont aussi utilisées telles que le débit de l'eau, son niveau à l'intérieur du tuyau, etc.

Ø Technique de pose des tuyaux lors de la mise en place du réseau

Avant l'installation d'un réseau, dans un quartier par exemple, l'idéal est que le quartier soit loti au préalable, sinon, tout au moins doté d'un plan de lotissement. Le tuyau est posé proche des riverains. Dans le cas des petits tuyaux la distance entre le tuyau et les maisons est d'un mètre cinquante (1,50 m). Cette distance passe à 3 m (au maximum) pour les grands tuyaux. Ils sont - si possible - placés dans les rues. La profondeur varie en fonction du calibre du tuyau, c'est-à-dire de son diamètre. Dans tous les cas, la profondeur minimum est de 80 cm.

En général, dans les zones de terre de barre, il n'y a pas de précautions supplémentaires requises pour la pose de tuyau à part celles citées plus haut. Dans les régions latéritiques ou les régions où il y a une présence de roches dures, la technique de pose varie sensiblement. En effet, dans ces zones, il existe un risque de cassure lié à la pression externe que peut causer par exemple le passage de véhicules poids lourds sur le tuyau. Dans ces cas, on utilise un « lit de pose » pour protéger le tuyau de ces diverses pressions externes. Le lit de pose consiste en une couche de sable - souvent marin - qu'on déverse au fond de la tranchée avant d'y poser le tuyau.

I.1.1.3- Les points de raccordement (ou point de branchement)

Il s'agit des points où un liquide peut entrer du réseau ou en sortir pour satisfaire la demande des utilisateurs. Il peut s'agir aussi bien d'éléments chimiques utilisés lors des différents traitements (le chlore ou l'eau de javelle par exemple) ou de l'eau elle-même. Les points de raccordement ne possèdent pas de propriété de stockage. Il existe plusieurs calibres de branchements. Ils sont répertoriés en fonction du diamètre du tuyau qui les dessert. On a donc des branchements de 15 mm, 20 mm (branchement standard utilisé pour les particuliers et l'usage domestique), 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 80 mm, 100 mm, 150 mm, et de 200 mm pour les entreprises (cas de la SOBEBRA et du Bénin Marina Hôtel par exemple)

La demande en eau au niveau des points de jonction peut varier avec le temps.

Les principaux paramètres spécifiques des points de branchement sont :

- la hauteur ;

- le diamètre (ou le débit maximal alloué) ;

- la qualité initiale de l'eau.

I.1.1.4- Les châteaux d'eau (ou citernes)

Ce sont des constructions particulièrement utiles qui servent à stocker de l'eau. Ils fonctionnent généralement comme des réservoirs pour suppléer la source en cas de baisse de niveau de l'eau dans le réseau. Leur principe de fonctionnement est relativement simple. Les châteaux d'eau situés en bout de réseau ou en plein coeur, stockent l'eau qui n'est pas utilisée (quand la pression le permet) et la déversent plus tard dans le réseau quand la pression baisse. Puisque le réservoir du château est généralement situé en hauteur, il faut une certaine pression pour que l'eau y monte. Malheureusement, dans la ville de Cotonou, la pression n'est pas suffisante pour alimenter tous les consommateurs avant de permettre à l'eau de remplir la réserve des châteaux d'eau, ce qui limite l'efficacité de ces derniers.

Ce sont des points capables de stocker de l'eau. Le niveau de l'eau peut y varier selon que l'eau y entre ou en sort. Les paramètres essentiels des châteaux d'eau sont :

- la hauteur du fond du réservoir (là où le niveau de l'eau est égal à zéro) ;

- le diamètre (s'il est circulaire), ou à défaut la forme ;

- les niveaux initial, minimum et maximum de l'eau.

I.1.1.5- Les pompes

Les pompes sont des éléments qui fournissent de l'énergie à un fluide. Elles fonctionnent elles-mêmes à base d'énergie. Dans le cas de la SONEB, ce sont les pompes qui permettent à l'eau de circuler tout au long du réseau. C'est ce qui explique pourquoi la plupart du temps, les coupures d'électricité soient fatales au service d'adduction d'eau.

L'écoulement de l'eau au niveau d'une pompe est unidirectionnel.