III-4-1/ Etendue de l'étude
La zone d'étude (figure 5) s'étend sur les
délégations de Mateur, Menzel Bourguiba, Bizerte sud, Bizerte
Nord, Menzel Djemil, Menzel Abderrahman, El Alia, Rive Sud du gouvernorat de
Bizerte. Elle comptait environ 419 303 habitants en 2004 (INS, 2004)
L'alimentation en eau potable de cette zone est assurée
à partir de :
· La station de traitement des eaux de surface des barrages
Joumine et Sejnéne. situés à Mateur
· La nappe de Mateur
· La nappe d'El Azib
· La nappe d'El Alia
Cette zone est subdivisée en deux sous zones :
· La rive Nord : c'est la zone située au Nord de
canal de Bizerte, elle comporte les villes de Bizerte ville, Menzel Bourguiba,
Tinja et Mateur.
· La rive sud : c'est la zone située au sud de canal
de Bizerte, elle comporte les villes de Menzel Abderrahman, Jarzouna, Menzel
Jemil, El Alia, Ras Djebal Ghar El Meleh, Metline et RafRaf.
33
34
Les ouvrages pris en compte dans le cadre de l'étude
sont localisés sur le schéma des adductions. Ce schéma a
été établi à partir des documents remis par la
SO.N.E.D.E et corrigés lors des visites des ouvrages effectuées
durant le mois de Juin 2006.
Les documents ci-après ont été
exploités afin de définir les caractéristiques physiques
du réseau d'adduction étudié :
- Le schéma général des adductions du
district de Bizerte, en ce qui concerne la structure générale du
réseau entre les localités,
- Les plans de recollement des différentes composantes du
réseau en question.
- L'inventaire des stations de pompage et forages du district de
Bizerte, en ce qui concerne les caractéristiques dimensionnelles
(débit nominaux, HMT, nombre de pompes, etc..) de ces ouvrages.
- Les profils en long en format « xls » des conduites
suivantes pour vérifier leurs cotes, longueurs et diamètres :
o DN 600 entre le réservoir de Ras el Ain et le
réservoir de Rhézala
o DN 1200 entre la station de traitement de Mateur et le
réservoir de Koudia o DN 1200 entre la station de traitement et le brise
charge en ligne de Tinja o DN 1200 entre la station de traitement et le
réservoir de Faroua
o DN 1000 et DN 800 du brise charge de Faroua et le brise charge
de koudiat La consistance du réseau est la suivante :
1. Station de pompage à vitesse variable ayant un
débit nominal de 1 m3/s, refoulant l'eau de la conduite
Joumine-Medjerdah DN 1800 mm vers une station de traitement. L'eau
traitée est collectée dans un réservoir de tête 2 x
5 000 m3 pour être transitée gravitairement vers Menzel Bourguiba
et Bizerte.
2. Une adduction DN 1250/1000/800 mm de 40 km de longueur
appelé adduction de Joumine, et constituée de deux biefs
séparés par un brise charge en ligne situé sur la colline
de Tinja. Cette adduction est également utilisée en appoint pour
alimenter le réservoir de Rhézala (5 000 m3). Elle permet aussi
d'assurer un appoint à l'ancienne adduction de Mateur au niveau du
réservoir de Ras El Ain qui alimente Bizerte et Ml Bourguiba.
3. Cette adduction est à commande hydraulique par
l'aval. Les biefs débouchent dans des chambres brise charge
équipées de vannes cylindriques qui ferment l'arrivée
dès que les réservoirs de tête des conduites de
distribution sont remplis.
4. La stérilisation des eaux est effectuée
à l'amont de la station de traitement et l'injections du chlore est
effectuée au niveau des brises charges à l'entrée des
réservoirs.
5.
35
Les zones hautes de Bizerte sont alimentées par une
conduite DN300 de refoulement desservie par la station de reprise Koudiat (100
l/s) qui refoule vers le réservoir de Baccar (2 500 m3)
6. Une conduite DN 500 mm a été posée
dans le canal de Bizerte pour alimenter la station de reprise (300 l/s) et le
réservoir de Roumadia (2 x 1000 m3). Ce réservoir dessert la
ville de Ml Abderrahmen et par une conduite gravitaire DN 300 mm le
réservoir de Ml Jemil. Le réservoir de Roumadia assure
également un appoint pour toute la Rive Sud de Bizerte. Sur le
même réservoir sera piquée la conduite DN 500 mm qui
alimente la station de reprise Hriza de la rive Sud de Bizerte.
7. La ville de Mateur est alimentée à partir de la
nappe de Mateur avec un appoint de la conduite d'adduction de Joumine.
8. L'alimentation en eau de la Rive Sud de Bizerte est
assurée par la nappe d'El Azib et d'El Alia. Les eaux des forages d'El
Azib (au nombre de huit) ayant un débit total de 90 l/s sont
collectées soit directement, soit par l'intermédiaire de la
station de reprise SGR9, vers le réservoir d'Ain Bouras (250
m3)
Le périmètre du réseau étudié
comprend l'ensemble des reseaux d'adduction depuis la station de refoulement de
Joumine et les champs captant de Mateur, El Azib et El Alia jusqu'aux
réservoir de distribution ci- après :
- Réservoirs de Mateur
- Réservoir de Ras Ain
- Réservoirs de Ml Bourguiba
- Réservoir de Beni Nafaa
- Réservoir de Rhézala
- Réservoir de Koudiat
- Réservoir de Baccar
- Réservoir de Roumadia
- Réservoir de Ml Djémil
- Réservoir de Hriza
- Les réservoir tête alimentant la rive Sud à
savoir le réservoir Ain Bouras et El Alia. Ces réseaux
d'adduction sont partiellement maillés.
III-4-2/ Mise
en place du modèle
hydraulique du réseau de
la région de
Bizerte
36
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Le réseau modélisé est composé de 17
forages, 24 pompes, 44 vannes, 17 réservoirs, 105 conduites, et 135
noeuds. Il comprend les ouvrages principaux des adductions ci-après :
· L'adduction de Joumine, depuis la station de reprise de
Joumine jusqu'aux réservoirs CE6, de Beni Nafaa, de Koudiat et de
Rhézala.
· Le réseau d'adduction de la ville de Mateur,
depuis le forage de Mateur ville jusqu'au réservoir de Mateur.
· L'adduction de Koudiat, depuis le réservoir de
Rhézala jusqu'aux réservoir de Baccar.
· L'adduction de Roumadia depuis le réservoir de
Rhézala jusqu'aux réservoirs de Roumadia et de Ml Djemil.
· L'adduction depuis le réservoir de Roumadia et la
nappe d'El Alia jusqu'aux réservoirs d'El Alia et Ain Bouras.
· L'adduction depuis le champ captant d'El Azib.
Dans ce modèle, on considère une période de
deux journées avec un pas de temps de calcul hydraulique de 15 minutes.
On se base sur les données hydrauliques suivantes :
- Formule de perte de charge : Hazen- Williams
- Coefficient de rugosité initial 85 pour les
conduites de diamètre supérieur à 300 mm - Coefficient de
rugosité initial 100 pour les conduites de diamètre
inférieur à 300 mm - Unité de débit :
litre/seconde
En se basant sur les données concernant les volumes
journaliers moyens produits par la station de traitement de Mateur et les
forages de la nappe de Mateur, Azib et El Alia, les volumes journaliers moyens
distribués au niveau de l'ensemble des réservoirs de la
région de Bizerte et les consignes de régulations pendant le mois
de septembre 2005, on ajuste :
- la demande aux noeuds de consommation en aval des
réservoirs
- les consignes de marche des vannes de régulation de
débit (CFV) et des vannes diaphragmes (TCV) pour retrouver les
débits pompés en septembre 2005, avec les niveaux dynamique des
nappes de Mateur, El Alia et El Azib de septembre 2005.
- les consignes d'asservissement des groupes de pompage
à partir des heures de pompages mentionnés dans les feuilles de
marche et les rapports mensuels d'exploitation. Les pompes des forages ont
été asservies au niveau d'eau dans les réservoirs de
collecte. Même si elles ne sont pas actuellement asservies, leur
arrêt et leur redémarrage sont en effet commandés
manuellement par un gardien en fonction des niveaux d'eau dans les
réservoirs de collecte.
Le schéma du modèle "EPANET2" du réseau
d'adduction de la région de Bizerte retenu est ci dessous.
37
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Figure III.3: Schéma du réseau d'adduction
du modèle "EPANET2"
III-4-2-1/
Modélisation et
consignes d'asservissement
des pompes du modèle
L'objectif primordial d'un modèle est de
refléter la réalité du terrain. Pour ce faire, on essayera
de traduire le fonctionnement des stations de pompage par des bâches dont
la charge hydraulique est égale au niveau dynamique de la nappe. Ces
bâches sont connectées avec le reste du réseau par les
pompes. Les consignes d'asservissement des groupes électropompes sont
comme suit:
- Si le niveau d'eau dans la bâche de collecte des eaux de
la nappe El Azib, nommé«Bache SGR09«, dépasse les 4 m
alors les groupes électropompes immergés des forages suivants
s'arrêtent : SGR08, SGR10, SGR01, SGR13, SGR12, SGR1 1 et SGR09. Au
dessous de 2m, tous ces groupes démarrent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir Ain Bourass
dépasse 2,5 m alors les groupes électropompes dans la station
SGR09 s'arrêtent. Au dessous de la valeur de 2 m, ils
démarrent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir El Alia
dépasse 4,1 m ou descend au dessous de 1m dans le réservoir Hriza
alors les groupes électropompes de la station de reprise de Hriza
s'arrêtent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir El Alia descend au
dessous 3,6 m alors les groupes électropompes de la station de reprise
de Hriza démarrent.
38
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
- Si le niveau d'eau dans le réservoir Roumadia
dépasse 4 m ou descend au dessous de 1m dans le réservoir
Rhézala alors les groupes électropompes de la station de reprise
de Roumadia s'arrêtent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir Roumadia descend
au dessous 3,3 m alors les groupes électropompes de la station de
reprise de Roumadia démarrent.
- Si le niveau d'eau dans la bâche de collecte des eaux
de la nappe de Mateur, nommé«Bache Mateur Basse«,
dépasse les 3,5 m alors les groupes électropompes immergés
des forages suivants s'arrêtent : FM08, FM04, FM02, FM09. Au dessous de
1,7m, tous ces groupes démarrent.
- Si le niveau d'eau dans la bâche de collecte des eaux de
la nappe de Mateur «Bâche Mateur Basse« descend au dessous 0,8
m alors les groupes électropompes de la station de reprise de Mateur
Basse s'arrêtent. Au dessus du niveau de 3m, ils démarrent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir Ras Ain
dépasse 5,5 m alors les groupes électropompes de la station de
Mateur Basse et les forages FM05 et FM1 1 s'arrêtent. Lorsque ce niveau
descend au dessous de 5m, tous ces groupes démarrent.
- Si le niveau d'eau dans le réservoir Baccar descend au
dessous 3,8 m alors les groupes électropompes de la station de reprise
de Koudia démarrent. Au dessus de la valeur de 4,5 m, ils
s'arrêtent.
III-4-2-2/
Modélisation et
consignes d'asservissement
des vannes du modèle
L'ignorance d'un certain nombre d'informations liées
au fonctionnement d'un réseau d'adduction d'eau potable tel que les
consignes d'asservissement des vannes de régulation, peut induire au
manque de crédibilité des résultats du modèle
hydraulique et par conséquent du modèle qualité. Dans ce
contexte, on a procédé comme suit :
- Pour modéliser l'alimentation par le haut d'un
réservoir, l'entrée de ce dernier est modélisé par
une vanne stabilisatrice amont suivie par un tronçon de conduite
très court et un grand diamètre. La pression de consigne de la
vanne est mise à zéro mètre et l'altitude du noeud de
sortie du réservoir est égale à la côte de
déversement d'eau dans le réservoir.
- Les brises charges sont modélisés par des
vannes stabilisatrice aval ayant pour consigne une pression nul. Les consignes
d'asservissement des groupes électropompes des forages et stations de
reprise du réseau d'étude sont :
· Si le niveau d'eau dans le réservoir "Mateur
ville" dépasse 4,5m alors l'alimentation à partir de l'adduction
DN1200 est arrêtée.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir "Mateur
ville" descend au dessous de 3m alors le débit d'alimentation à
partir de l'adduction DN1200 peut atteindre 115 l/s.
39
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
· Si le niveau d'eau dans la bâche de collecte
"SGR09" descend au dessous de 1 ,7m alors l'alimentation à partir du
réservoir de "Roumadia" est ouverte.
· Si le niveau d'eau dans la bâche de collecte
"SGR09" dépasse de 2m alors l'alimentation à partir du
réservoir de "Roumadia" est fermée.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de
"Rhézala" dépasse 4,3 m alors l'alimentation à partir du
"BC5" est fermée.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de
"Rhézala" est compris entre 3,8 m et 4,3 m alors le débit
d'alimentation à partir du "BC5" peut atteindre 100l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de
"Rhézala" est compris entre 3,3 m et 3,8 m alors le débit
d'alimentation à partir du "BC5" peut atteindre 200l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de
"Rhézala" est compris entre 2,8 m et 3,3 m alors le débit
d'alimentation à partir du "BC5" peut atteindre 250l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de
"Rhézala" est inférieur à 3,8 m alors le débit
d'alimentation à partir du "BC5" peut atteindre 350l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Ras
Ain" est inférieur à 3,5 m et l'alimentation à partir de
la nappe de Mateur est ouverte alors le débit d'alimentation à
partir de la conduite DN1200 peut atteindre 30 l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Ras
Ain" est inférieur à 3,5 m et l'alimentation à partir de
la nappe de Mateur est fermé alors le débit d'alimentation
à partir de la conduite DN1200 peut atteindre 100 l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Ras
Ain" est supérieur à 3,5 m et l'alimentation à partir de
la nappe de Mateur est ouverte alors le débit d'alimentation à
partir de la conduite DN1200 est nul.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Koudia"
est supérieur à 4 m alors le débit d'alimentation à
partir de la conduite DN1000 peut atteindre 100 l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Koudia"
est compris entre 3,2 et 4m alors le débit d'alimentation à
partir de la conduite DN1000 peut atteindre 150 l/s.
· Si le niveau d'eau dans le réservoir de "Koudia"
est inférieur à 3,2 alors le débit d'alimentation à
partir de la conduite DN1000 peut atteindre 200 l/s.
III-4-2-3/ Calage du
modèle hydraulique
Le paramètre de calage est le coefficient de perte de
charge dans le réseau. La spécificité des réseaux
d'adduction d'eau potable rende l'opération de mesure sur terrain de la
pression pour le calage
40
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
inutile, contrairement aux réseaux de distributions
d'eau potable. En effet, il suffit de prendre des mesures de débits
(débitance), au niveau des stations de pompages et des réservoirs
tout en tenant compte du temps de séjour, pour ajuster les coefficients
de perte de charge des conduites du modèle du réseau. Les
résultats de calage sont comme suit :
1- La débitance enregistré pour la conduite
gravitaire DN 350 mm entre le réservoir de Ras El Ain et celui CE1 est
de l'ordre de 47 l/s. Le coefficient retenu de perte de charge de la formule
Hazen Willliams pour les tronçons de cette conduite est 110
(débitmodèle=47 l/s).
2- La débitance enregistré pour la conduite
gravitaire DN 300 mm entre le réservoir de Roumadia et celui Ml Jemil
est de l'ordre de 97 l/s. Le coefficient retenu de perte de charge de la
formule Hazen Willliams pour les tronçons de cette conduite est 130
(débitmodèle=1 03 l/s).
3- Pour le reste des conduites, l'adduction est en charge. Le
calage des débits transités dans ces conduites est
réalisé en ajustant les coefficients de perte de charge des
vannes fictives à l'aval des pompes.
Il est à noter qu'on a attribué pour chaque
noeud de demande d'eau la courbe de modulation horaire Eté du
réservoir qui l'alimente. En absence d'enregistrements pour certains
réservoirs, on a affecté la courbe disponible du réservoir
le plus proche. Alors, pour modéliser une situation donnée, il
suffira d'introduire des coefficients correctifs pour corriger ces
débits
III-4-3/
Construction du modèle
qualité
L'objectif de ce chapitre est de construire un modèle
qualité de la région de Bizerte qui tient en compte la
dépendance du coefficient de dégradation du chlore
résiduel libre"Kb" avec la température, la concentration initiale
en chlore résiduel libre et de l'origine d'eau. A la suite d'une
étude expérimentale, un fichier "INPUT" du logiciel "EPANET 2"
sera crée par le tableur "Excel" où seront calculés et
assignés les valeurs de Kb pour chaque tronçon du modèle
hydraulique déjà établi.
III-4-3-1/ Gestion de la
qualité d'eau dans le
réseau d'étude
La chloration est l'unique traitement sanitaire
appliqué à l'eau du réseau d'adduction d'eau potable de la
région de Bizerte. Elle est effectuée au niveau des brises
charges à l'entrée des réservoirs afin d'assurer une bonne
homogénéité d'eau. Cette chloration est assurée par
des bacs contrôlés par des robinets manuels. Entre autre, pour
optimiser le bon dosage de chlore, des pompes doseuses à fonctionnement
automatique associé aux impulsions délivrées par les
compteurs d'eau ont pris la place de ces bacs dans certains ouvrages. La forme
de chlore utilisé pour la désinfection d'eau est la solution
d'hypochlorite de sodium (eau de javel). La quantité de ce
désinfectant dépend du degré mesuré du produit en
stock et du volume d'eau à traiter compte tenu du dosage souhaité
à la sortie de l'ouvrage
41
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
(Besbes, 1997). La formule suivante illustre le débit
à injecter en litre par heure où dj est le degré d'eau de
javel en stock.
|
V j
|
Q m h Dosage g m
( / )* ( / )
3 3
(III.4)
dj *3,17
|
III-4-3-2/ Détermination
de la constante de dégradation de
masse du chlore résiduel
libre dans l'eau
III-4-3-2-1/
Méthodologie
On assignera à chaque source d'eau un coefficient Kb
fonction de la température et de la concentration initiale en chlore
Co (éq.III.2). Ce coefficient sera déterminé
expérimentalement, il traduit le comportement de cette eau avec le
chlore qui y sera injecté au niveau des stations de chloration dans le
réseau.
Etant donnée que les facteurs les plus
appropriés pour l'étude de la cinétique de la
réaction du chlore résiduel libre avec l'eau sont la
matière organique, le fer et la nitrite (Paula Vieira, 2004), le nombre
d'échantillon peut être alors réduit en regroupant les
points d'eau ayant des concentrations proches en fer et en nitrite et en
supposant que les eaux des forages avoisinants et appartenants à la
même nappe ont la même quantité de matière organique.
A partir des résultats d'analyse physico- chimique effectués par
la SONEDE en septembre 2006 (Annexe n°5), on note la faible concentration
en ions nitrite de toutes les eaux. On peut ressortir 7 groupes :
· Groupe 1 : station de traitement de Mateur
· Groupe 2 (nappe Mateur, [Fe] <0,1 mg/l): forages
Mateur 11, Mateur 8, Mateur ville, Mateur 2 et Mateur 5.
· Groupe 3 (nappe Mateur, [Fe]>0,34 mg/l): forages
Mateur 4, Mateur 9
· Groupe 4 (nappe Azib, [Fe] <0,1 mg/l): forages SGR 12,
SGR 13, SGR 8, SGR 10 et SGR9
· Groupe 5 (nappe Azib, [Fe]>0,42 mg/l): forage SGR 1,
SGR 11
· Groupe 6 (nappe Alia): forage SGR 6
· Groupe 7 : forage SGR 4
Dans un total de 84 échantillons et dans le but
d'évaluer l'influence du dosage initial de chlore et de la
température, une température ambiante de 15 à 25 °C
et des concentrations initiales de chlore résiduel libre (1 à 3
mg/l) ont été simultanément étudiés afin de
se rapprocher des conditions trouvées dans le réseau.
On rappelle que le mode opératoire est le suivant :
42
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
- le contenu de chaque bouteille est devisé dans 4
nouvelles bouteilles remplis et fermés. Ces bouteilles seront
conditionnées dans des milieux ayant des températures
respectivement égale à 15, 20 et 25°C.
- Le contenu de chaque bouteille sera divisé dans 4
autres à qui on ajoute une solution diluée de chlore
préparé à partir d'une solution commerciale d'hypochlorite
de sodium afin d'avoir une concentration initiale en chlore résiduel
libre respectivement égale à 1 - 1,5 - 2 et 3 mg/l. En total, on
aura 12 bouteilles pour chaque source d'eau.
- On analysera chaque échantillon pour
déterminer une équation de corrélation entre la
concentration du chlore résiduel libre dans ces échantillons et
le temps. Les mesures seront réalisées par le "comparateur" et
les calculs de corrélation seront faits par le logiciel d'analyse de
corrélation statistique "REGRESS 1.0" (Annexe n°6). Le choix de la
cinétique d'ordre 1 pour les réactions de dégradations du
chlore dans la masse d'eau implique une équation de forme exponentielle.
Dans le cas où le coefficient d'erreur R2 sera faible,
l'hypothèse d'une cinétique d'ordre 1 sera alors remplacé
par une cinétique d'ordre 2.
- Pour chaque couple de température (t) et de
concentration initiale en chlore résiduel libre (Co), on
déterminera une équation de type même type que
l'équation (III.1)
Où le coefficient (a) n'est autre que le coefficient
Kb.
A partir des coefficients de dégradations Kb pour
chaque couple (Co, T) et source d'eau, on détermine une
équation de corrélation double entre Kb Co et T et
ceci pour chaque source d'eau de type (éq. III.2). Cette équation
généralisera le calcule Kb pour chaque source d'eau: en sachant
la température et la concentration initiale en chlore résiduel
libre pour une source donnée on calculera Kb.
On affectera à chaque conduite un coefficient Kb qui
dépendra du mélange d'eau. On supposera que le coefficient global
pour une conduite sera la moyenne pondérée de débit (qi)
des coefficients élémentaires (éq. III.3)
III-4-3-2-2/ Résultats
statistiques des analyses et
discussions
Les résultats des analyses effectués sur les
différents échantillons sont présentés en annexe
n°7. Le modèle cinétique d'ordre un a donné des
résultats satisfaisants. Les équations de corrélation
exponentielle entre le coefficient Kb, la température et la
concentration initiale du chlore sont les suivantes :
43
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Tableau 3Tableau III.1: Equation de corrélation
entre Kb, T et Co
N° Groupe
|
|
Equation: Kb (min-1) = f (T,Co)
|
|
R2
|
1
|
Kb =
|
-0.000031
|
* Co
|
-1.1789
|
* T
|
1.38955
|
0.88
|
2
|
Kb =
|
-0.000057
|
* Co
|
-1.1474
|
* T
|
1.50166
|
0.92
|
3
|
Kb =
|
-0.000021
|
* Co
|
-1.2368
|
* T
|
1.78502
|
0.90
|
4
|
Kb =
|
-0.000129
|
* Co
|
-1.3509
|
* T
|
1.0841
|
0.65
|
5
|
Kb =
|
-0.000402
|
* Co
|
-1.2965
|
* T
|
0.8128
|
0.66
|
6
|
Kb =
|
-0.000082
|
* Co
|
-0.6310
|
* T
|
1.00088
|
0.66
|
7
|
Kb =
|
-0.000215
|
* Co
|
-1.1597
|
* T
|
1.04978
|
0.74
|
|
A partir de ce tableau, on note que :
- Le coefficient Kb est proportionnel à la
température et inversement proportionnel à la concentration
initiale du chlore résiduel libre.
- Les coefficients de corrélation R2
indiquent bien la dépendance du coefficient Kb vis-à-vis des
paramètres Co et T. Ainsi, l'approche classique de
modélisation de la dégradation du chlore dans les réseaux
d'eau potable où les coefficients Kb sont fonction uniquement de la
nature et de la rugosité des conduites donnera une distribution non
précise du chlore résiduel libre pour les réseaux
d'adduction d'eau potable.
Vu que pour le logiciel EPANET2 les coefficients Kb sont
affectés au tronçon de chaque conduite, on essayera dans ce qui
suit de mettre en place un fichier input permettent de tenir en compte des
résultats sus-mentionnés.
Dans ce qui suit, on développe l'approche
proposée.
III-4-3-3/ Elaboration du
fichier Input de
qualité pour "EPANET2"
Une feuille de calcul Excel est mise en place pour
générer, pour chaque tronçon du réseau, des
coefficients Kb obéissants aux équations ci-dessus (Tableau
III.1). Pour ce faire, il est nécessaire d'avoir les valeurs des
paramètres "Co" et "T" pour chaque tronçon ainsi que
la répartition des débits, nécessaire pour la
pondération (éq.III.3).
Les valeurs des paramètres "Co" et "T" sont
introduites dans la feuille de calcul manuellement. Alors que les débits
sont déterminés par l'intermédiaire des résultats
de la simulation hydraulique (tableau III.2).
44
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Cette approche se fera alors en deux étapes : la
première étape permettra la détermination des
débits "qi" de l'équation III.3, alors que la
deuxième étape permettra la génération des
coefficients "Kb,mélanges de la même équation.
Dans ce qui suit le développement de l'approche
adoptée :.
- A partir des débits moyens, sur une période
prédéfinie, de refoulement de chaque pompe, de produit par la
station de traitement de mateur et de la consigne de chaque vanne de
régulation de débit on détermine la proportion de chaque
source d'eau dans les mélanges dans les réservoirs du
réseau.
Ces débits résultes de la simulation hydraulique
du réseau en choisissant initialement "AVERAGE" comme OPTIONS/TIMES
/STATISTIC (tableau III.2) et en précédent comme suit :
* Pour voir que les débits relatifs aux pompes, il suffit
de sélectionner les arcs (links) ayant un coefficient de friction
égal à zéro et un diamètre inférieur
à 1 (figure III.4).
Figure III.4: Sélection des pompes
* Pour avoir que les débits des vannes qui
contrôlent les mélanges des eaux, il suffit d'assigner une valeur
fictive (dans notre cas égale à 555) comme diamètre de
vannes (figure III.5).
Figure III.5:Sélection des vannes de
régulation des mélanges d'eaux
45
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
- Les débits moyens collectés sont stockés
dans une feuille de calcul Excel (Tableau III.2). Ces débits seront
primordiaux pour le calcul des coefficients Kb, mélange pour chaque
tronçon (éq.III.3).
Tableau III.2: Exemple du fichier "input" de
débits moyens des pompes et vannes de régulations
Network Table - Links
|
|
Network Table - Links
|
|
Flow
|
|
Flow
|
Link ID
|
LPS
|
Link ID
|
LPS
|
Pump FM1 1
|
42.00
|
Valve BC6
|
0.00
|
Pump FM02
|
26.97
|
Valve BC4
|
136.12
|
Pump FM05
|
26.66
|
Valve BC5
|
87.13
|
Pump FM04
|
29.32
|
Valve 38
|
0.00
|
Pump FM08
|
32.49
|
Valve 12
|
36.12
|
Pump R_mateur_basse
|
119.97
|
Valve 22
|
5.27
|
Pump roumadia1
|
53.05
|
|
Pump koudia
|
43.77
|
|
51.69
|
|
0.00
|
|
12.54
|
|
13.74
|
|
10.22
|
|
7.09
|
|
6.56
|
|
7.67
|
|
9.05
|
|
8.31
|
|
2.43
|
|
8.75
|
|
36.90
|
|
15.52
|
|
30.52
|
|
24.45
|
|
- Pour chaque tronçon, sachant la température
d'eau, la consigne de chloration dans le réservoir qui l'alimente et le
débit et le coefficient de dégradation du chlore résiduel
libre dans la masse d'eau de chaque source d'eau qui en y transite, la feuille
de calcule génère automatiquement le coefficient
Kb,mélange en tenant compte des équations de corrélations
figurants dans le tableau III.1.
4Ainsi chaque tronçon aura son propre coefficient pendant
un axe de temps prédéfini.
46
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Tableau III.3: Exemple de coefficients Kb, mélange (en
mn-1) et Kw (avant calage)
[REACTIONS]
|
|
Bulk
|
127
|
0.001549
|
Bulk
|
157
|
0.0034299
|
Bulk
|
185
|
0.001903
|
Bulk
|
100
|
0
|
Wall
|
127
|
0
|
Wall
|
157
|
0
|
Wall
|
185
|
0
|
Wall
|
100
|
0
|
Bulk
|
129
|
0.001903
|
Bulk
|
158
|
0.000576
|
Bulk
|
186
|
0
|
Bulk
|
101
|
0.004969
|
Wall
|
129
|
0
|
Wall
|
158
|
0
|
Wall
|
186
|
0
|
Wall
|
101
|
0
|
Bulk
|
130
|
0.001903
|
Bulk
|
159
|
0.0036847
|
Bulk
|
187
|
0
|
Bulk
|
102
|
0
|
Wall
|
130
|
0
|
Wall
|
159
|
0
|
Wall
|
187
|
0
|
Wall
|
102
|
0
|
Bulk
|
131
|
0.001903
|
Bulk
|
160
|
0.0014174
|
Bulk
|
188
|
0.004897
|
Bulk
|
103
|
0
|
Wall
|
131
|
0
|
Wall
|
160
|
0
|
Wall
|
188
|
0
|
Wall
|
103
|
0
|
Bulk
|
132
|
0.002173
|
Bulk
|
161
|
0
|
Bulk
|
189
|
0.004969
|
Bulk
|
104
|
0
|
Wall
|
132
|
0
|
Wall
|
161
|
0
|
Wall
|
189
|
0
|
Wall
|
104
|
0
|
Bulk
|
133
|
0.001549
|
Bulk
|
162
|
0
|
Bulk
|
190
|
0
|
Bulk
|
105
|
0
|
Wall
|
133
|
0
|
Wall
|
162
|
0
|
Wall
|
190
|
0
|
Wall
|
105
|
0
|
Bulk
|
134
|
0
|
Bulk
|
163
|
0.004969
|
Bulk
|
191
|
0
|
Bulk
|
106
|
0
|
Wall
|
134
|
0
|
Wall
|
163
|
0
|
Wall
|
191
|
0
|
Wall
|
106
|
0
|
Bulk
|
135
|
0.000576
|
Bulk
|
164
|
0.004969
|
Bulk
|
192
|
0
|
Bulk
|
107
|
0
|
Wall
|
135
|
0
|
Wall
|
164
|
0
|
Wall
|
192
|
0
|
Wall
|
107
|
0
|
Bulk
|
136
|
0
|
Bulk
|
165
|
0.0048969
|
Bulk
|
193
|
0
|
Bulk
|
108
|
0
|
Wall
|
136
|
0
|
Wall
|
165
|
0
|
Wall
|
193
|
0
|
Wall
|
108
|
0
|
Bulk
|
137
|
0.003763
|
Bulk
|
166
|
0.0048969
|
Bulk
|
194
|
0
|
Bulk
|
109
|
0.004969
|
Wall
|
137
|
0
|
Wall
|
166
|
0
|
Wall
|
194
|
0
|
Wall
|
109
|
0
|
Bulk
|
138
|
0
|
Bulk
|
167
|
0.004969
|
Bulk
|
195
|
0
|
Bulk
|
110
|
0.0048969
|
Wall
|
138
|
0
|
Wall
|
167
|
0
|
Wall
|
195
|
0
|
Wall
|
110
|
0
|
Bulk
|
139
|
0
|
Bulk
|
168
|
0.004969
|
Bulk
|
196
|
0
|
Bulk
|
111
|
0.0007854
|
Wall
|
139
|
0
|
Wall
|
168
|
0
|
Wall
|
196
|
0
|
Wall
|
111
|
0
|
Bulk
|
140
|
0.004969
|
Bulk
|
169
|
0.0048969
|
Bulk
|
197
|
0.001077
|
Bulk
|
112
|
0.0021726
|
Wall
|
140
|
0
|
Wall
|
169
|
0
|
Wall
|
197
|
0
|
Wall
|
112
|
0
|
Bulk
|
141
|
0.004969
|
Bulk
|
170
|
0.0048969
|
Bulk
|
198
|
0
|
Bulk
|
113
|
0.004969
|
Wall
|
141
|
0
|
Wall
|
170
|
0
|
Wall
|
198
|
0
|
Wall
|
113
|
0
|
Bulk
|
142
|
0.004897
|
Bulk
|
171
|
0.0048969
|
Bulk
|
199
|
0.004969
|
Bulk
|
114
|
0.004969
|
Wall
|
142
|
0
|
Wall
|
171
|
0
|
Wall
|
199
|
0
|
Wall
|
114
|
0
|
Bulk
|
143
|
0.001992
|
Bulk
|
172
|
0.004969
|
Bulk
|
200
|
0.001903
|
Bulk
|
115
|
0.000576
|
Wall
|
143
|
0
|
Wall
|
172
|
0
|
Wall
|
200
|
0
|
Wall
|
115
|
0
|
Bulk
|
144
|
0.001992
|
Bulk
|
173
|
0.004969
|
Bulk
|
201
|
0.004969
|
Bulk
|
116
|
0.0032487
|
Wall
|
144
|
0
|
Wall
|
173
|
0
|
Wall
|
201
|
0
|
Wall
|
116
|
0
|
Bulk
|
145
|
0.001992
|
Bulk
|
174
|
0.0048969
|
Bulk
|
202
|
0.001992
|
Bulk
|
117
|
0.0032487
|
Wall
|
145
|
0
|
Wall
|
174
|
0
|
Wall
|
202
|
0
|
Wall
|
117
|
0
|
Bulk
|
146
|
0.001903
|
Bulk
|
175
|
0.004969
|
Bulk
|
203
|
0.001992
|
Bulk
|
118
|
0.0032487
|
Wall
|
146
|
0
|
Wall
|
175
|
0
|
Wall
|
203
|
0
|
Wall
|
118
|
0
|
Bulk
|
148
|
0.003763
|
Bulk
|
176
|
0.0048969
|
Bulk
|
204
|
0.000576
|
Bulk
|
119
|
0.0032487
|
Wall
|
148
|
0
|
Wall
|
176
|
0
|
Wall
|
204
|
0
|
Wall
|
119
|
0
|
Bulk
|
149
|
0
|
Bulk
|
177
|
0.004969
|
Bulk
|
147
|
0.001903
|
Bulk
|
120
|
0.0032487
|
Wall
|
149
|
0
|
Wall
|
177
|
0
|
Wall
|
147
|
0
|
Wall
|
120
|
0
|
Bulk
|
150
|
0
|
Bulk
|
178
|
0.0048969
|
Bulk
|
128
|
0.001903
|
Bulk
|
121
|
0.0032487
|
Wall
|
150
|
0
|
Wall
|
178
|
0
|
Wall
|
128
|
0
|
Wall
|
121
|
0
|
Bulk
|
151
|
0
|
Bulk
|
179
|
0
|
|
Bulk
|
122
|
0.004969
|
Wall
|
151
|
0
|
Wall
|
179
|
0
|
|
122
|
0
|
Bulk
|
152
|
0
|
Bulk
|
180
|
0.004969
|
|
123
|
0.004969
|
Wall
|
152
|
0
|
Wall
|
180
|
0
|
|
123
|
0
|
Bulk
|
153
|
0
|
Bulk
|
181
|
0.004969
|
|
124
|
0.0010768
|
Wall
|
153
|
0
|
Wall
|
181
|
0
|
|
124
|
0
|
Bulk
|
154
|
0
|
Bulk
|
182
|
0.0014045
|
|
125
|
0.0010768
|
Wall
|
154
|
0
|
Wall
|
182
|
0
|
|
125
|
0
|
Bulk
|
155
|
0
|
Bulk
|
183
|
0.0032487
|
|
126
|
0.000576
|
Wall
|
155
|
0
|
Wall
|
183
|
0
|
|
126
|
0
|
Bulk
|
156
|
0.00343
|
Bulk
|
184
|
0.0019033
|
|
|
|
Wall
|
156
|
0
|
Wall
|
184
|
0
|
|
47
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Ainsi chaque tronçon possède deux coefficients
pour la réaction de dégradation du chlore résiduel dans
l'eau. Un exemple, le tronçon N° 110 a un coefficient Kb
noté "BULK" égale à 0.0048969mn-1 et un
coefficient Kw noté "WALL" égale à 0.
- Les valeurs trouvées du coefficient Kb,
mélange pour chaque tronçon dans la feuille Excel seront
exportés vers "EPANET2" comme fichier Input de qualité sous la
forme de SCENARIO en changeant l'extension du fichier (scn au lieu de xls) et
en respectant la mise en page des données.
- Après avoir choisir "NONE" comme
OPTIONS/TIMES/STATISTIC, on lance de nouveau la simulation hydraulique et
qualité du réseau d'adduction.
Ainsi les coefficients Kb,mélange
assignés au tronçon sont fonctions des mélanges, des
températures et des consignes de chloration dans les
réservoirs.
III-4-3-4/Calage du
modèle qualité
Comme le calage hydraulique, le calage de qualité
d'eau (Annexe n°9) représente l'étape complémentaire
de la modélisation qualitative. Le débit et la température
sont considérés constants au cours du temps. Les mesures sont
faites dans des pas de temps fixés, dans les bâches
d'arrivées et de mise en charge des différents réservoirs
du réseau (figure III.6).
Figure III.6: Localisation des points
d'échantillonnage
48
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
Le coefficient de réaction avec la paroi
"Kw" est utilisé comme paramètre de calage du
modèle qualité. Sa valeur est généralement comprise
entre -5 et 0 pied/jour et inversement proportionnel au diamètre de la
conduite. On prendra comme valeurs initiales de ce coefficient :
· -1 pied/jour (0,3 m/jour) pour les conduites à
diamètre 1000 et 1200
· -3 pied /jour (0,9 m/jour) pour les conduites ayant un
diamètre égale à 600 mm
· -5 pied/jour (1 ,5 m/jour) pour les conduites ayant un
diamètre inférieur à 600 mm. Dans le tableau comparatif
suivant, les concentrations calculées par "EPANET2" sont proches des
mesures effectuées sur le terrain.
On peut conclure que le modèle de qualité
reflète convenablement le comportement du chlore résiduel libre
dans le réseau d'étude.
Tableau III.4: Chlore résiduel libre
mesuré et calculé
|
Concentration du chlore (mg/l)
|
OUVRAGE
|
Débits (l/s)
Entrée/Sortie
|
mesuré à
l'arrivée
|
calculé à
l'arrivée
|
mesuré à la
sortie
|
Station de traitement de Mateur 5000 m3
|
500/500
|
-
|
-
|
0.5
|
Réservoirs"Mateur ville" 4500 m3
|
113/-
|
0.1
|
0.09
|
-
|
Réservoir"Ras Ain" 3000 m3
|
92/
|
0
|
0
|
1
|
Réservoirs"CE1" 3000 m3
|
40/-
|
0
|
0
|
0
|
Réservoirs"CE2" 3000 m3
|
20/-
|
0
|
0
|
0
|
Réservoir"CE6" 2500 m3
|
55/-
|
0
|
0
|
0
|
Réservoirs"Beni Nafaa" 3000 m3
|
-
|
0
|
0
|
-
|
Réservoir"Rhézala" 5000 m3
|
(137+105)/173
|
0
|
0
|
1.12
|
Réservoirs"Koudiat" 10000 m3
|
125/-
|
0
|
0
|
1.41
|
Réservoir"Baccar" 2500 m3
|
-
|
0.7
|
0.7
|
-
|
Station de reprise"Roumadia"
|
175/1 75
|
0.4
|
0.4
|
0.4
|
Réservoirs"Roumadia" 2000 m3
|
225/118
|
0.3
|
0.22
|
1.7
|
Réservoirs"Menzel Jemil" 1000 m3
|
95/-
|
0.9
|
0.89
|
-
|
Bâche. SGR09 (Roumadia)
|
10
|
0.4
|
0.37
|
0
|
Réservoir .Ain Bouras 250 m3
|
-
|
0
|
0
|
-
|
Reprise Hriza
|
140/140
|
0.1
|
0.05
|
0.1
|
Réservoir Alia 1500 m3
|
-
|
0
|
0
|
0
|
|
49
Chapitre III: Mise en place d'un modèle de
dégradation du chlore pour les réseaux d'AEP. Cas de la
région de Bizerte HELIL Jalel
| 
