Memoire Online - Etudes du renforcement de la maintenance du système d'alimentation en eau potable dans la vile de N'Djamena au Tchad.

A la Direction Technique d'Hydraulique, on indique par adduction, l'ensemble des pièces nécessaire à l'acheminement des eaux à partir de zones de captages jusqu'aux réservoirs de stockages.

Dans la ville de N'djamena, l'eau distribuée par la STEE provient de forages pratiqués dans les nappes souterraines à une profondeur de 70m .

La STEE compte 14 forages et 6 châteaux d'eau dans lesquels une partie de l'eau pompée est stockée .

Le réseau de distribution couvre 110km de canalisations et l'on compte 12000 branchements .

Jusqu' au débit de 1992 ,les particuliers ne disposaient pas d'un branchement s'apprivisionnaient en eau à des bornes -fontaines gratuitement .Les usagers puisaient alors l'eau à toute heure ,sans avoir à remettre une contre partie monétaire . Ces forages ont un niveau statique moyen de 17m.

Dans la ville de N'djamena, le sol n'est constitué uniquement du sable avec une vitesse d'infiltration se trouvant autour de 10^-3m/s .Les forages de la STEE ont des diamètres variant entre 500 à 550mm .Pour notre cas,on retient le diamètre de 550mm soit 0,55m et on prend 60m comme profondeur moyenne des forages ,on peut alors calculer le débit de ce forages :

Un réservoir est un récipient (ouvrage) destiné à recevoir un liquide (eau) en les stockant ,cette eau soit usée ou potable.

Dans ce fait, nous recherchons à amener des analyses des réservoirs que la STEE utilise pour l'alimentation en eau potable qu'elle fournit à la population de Ndjamena.

Nous connaissons que dans un ensemble d'alimentation en eau potable autant fait que la STEE ,le réservoir sert d'intermédiaire entre l'adduction et le réseau de distribution .En utilité de la disposition par rapport au sol ,dans la ville de Ndjamena ,la STEE utilise deux (2) types de réservoirs : à savoir le réservoir surélevé et le réservoir enterré (bache souterraine). Cependant la STEE dispose de six(6) réservoirs dont quatre sont chacun contient une contenance (capacité) de 2000m3 avec une hauteur géométrique de 25m et les deux (2) autres ont une capacité de 1000m3 ,avec une hauteur comprise entre 22 à 23m .En plus de ces six (6) réservoirs , cinq (5) autres sont enterrés dont leur fonctionnement n'est pas conditionné (déterminé) .Les réservoirs dont la STEE utilise sont constitués d'une seule cuve construite en feuille de tôle revêtue en béton (non armé) .

Alors nous essayerons de schématiser les équipements hydrauliques de ces réservoirs .

Le mode de traitement utilisé est la destruction des germes pathogènes par chloration. Le moyen (produit) utilisé pour la chloration est l'hyperchlorite de calcium de formule chimique Ca(CIO)2 sous forme des granulation solide (granulé) qui contient 65% de chlore et 35% de Ca2+ .Il se dissocie par la relation ci- dessous

On a dont deux systèmes de traitements par chloration employé par la STEE ,on parle d'une pompe doseuse ;c'est le traitement par chloration ,ce traitement se fait donc avec une pompe doseuse ;dans ce dispositif (pompe doseuse ) ;on a un un tuyau d'injection qui relie la pompe doseuse à la conduite de refoulement d'eau brute .Cela permet à la pompe d'injecter l'hypochlorite de calcium préparé dans le bac de 250l en mouvement séquentiel dans l'eau brute circulant dans la conduite de refoulement .

A la STEE ,il y'a un système de réglage qui réunit la pompe du forage à la pompe doseuse de manière que l'arrêt de la pompe de forage entraîne automatiquement l'arrêt de la pompe doseuse .

D'autres stations de la STEE font le traitement par gravité ou le dosage par gravité .Dans cet ensemble ,la solution d'hypochlorite de calcium préparé dans le bac s'écoule directement dans la conduite de refoulement d'eau brute par gravité à travers une vanne qu'on actionne manuellement après un tempe d'injection .

La STEE utilise deux systèmes, dans ces deux (2) systèmes ,l'injection se fait en amont dans la conduite de refoulement .Alors ce traitement vise à :

-maintenir le chlore résiduel destiné à protéger l'eau pendant la distribution

Pour préparer l'injection dans l'eau brute ,il faut une quantité d'hypochlorite de calcium .Cette quantité ne se détermine pas de manière aléatoire ;mais elle se soumait à une loi énoncée mathématique de la façon suivante soit Q la quantité d'hypochlorite de calcium préparée qui doit être injectée dans l'eau brute .Cette quantité s'exprime en m/h et le débit brut capté en l/h (Qeb) ;le taux d'hypochlorite de calcium (Thypo) à mettre en évidence dans la bac (Vbac) ;la concentration massique d'hypochlorite de calcium (C) dans la bac .En allant de cette relation ,nous allons définir la quantité :

Pour apprécier le débit de dosage de l'hypochlorite de calcium ,il faut que l'eau brute sortante du forage doit être traitée avec cette quantité d'hypochlorite de calcium .Cette quantité ne se détermine pas de manière aléatoire .Mais elle soumet à une loi énoncée mathématiquement de la façon suivante .Soit Q la quantité d'hypochlorite de calcium préparée qui doit être injectée dans brute .Cette quantité s'exprime en l/h et le débit brut capté en l/h ;le taux d'hypochlorite (T_hypo) à mettre en évidence dans la bac ; la concentration massique d'hypochlorite (c) dans ;le volume de la bac (V_bac ) .

Pour apprécier le débit de dosage de l'hypochlorite de calcium ,il faut que l'eau brute sortante du forage doit être traité avec cette quantité d'hypochlorite de calcium déterminer ;alors on utilise la formule suivante :D'après la loi équimolaire ,la relation suivante dévient :

N =N' or N = CV et N'= C'V' alors CV=C'N'

V' :le volume d'hypochlorite de calcium contenu dans la conduite de refoulement .

En considérant rigoureusement le deux (2) formules ,on peut estimé que l'eau brute serait traitée à 90°/°.

Cette eau traitée passe directement dans certaines stations et dans le réseau de distribution .

TYPES DE RESERVOIRS DE DISTRIBUTION D'EAU DE LA STEE

Pour le système d'alimentation en eau potable d'une ville urbanisée ,on distingue deux(2) de réseaux :

- Lee réseau ramifié ou les conduites sont alimentées par une seule source qui est située en amont et ne présentant aucune alimentation en retour .

- Le réseau maillé dont on utilise ,permet au contraire une alimentation en retour plus équilibrée .

Chez la STEE de la ville de N'djamena ,le réseau de distribution comportant des conduites principales ou encore conduites de ceintes aux quelles sont reliées les conduites secondaires .Ces conduites (secondaires ) sont piquées sur les conduites maîtresse et constituent des réseaux ramifiés ,ces réseaux de distribution de la ville (N'djamena) est monté en parallèle ;connecté et est constitué de :

Constituées par chaînes de tronçons consécutif fermés sur eux-mêmes dans les quels se répartissent les écoulements .

C'est une ramification des tronçons consécutifs assurant la continuité de l'écoulement d'eau.

Le réseau de distribution d'eau de STEE qui vient d'être présenté nous démontre le type de ce réseau est le réseau maillé .

Ce modèle de réseau nous présentera sans échec les avantages pour la société (la qualité de la maintenance curative) et la population de la ville de N'djamena (leur assurer de l'alimentation en eau potable bien équilibrée ).

Pour concevoir en détaillant le type de réseau ,nous allons voir le schéma de réseau de la STEE.

En calculant les débits aux noeuds du réseau de distribution ,il faut néanmoins connaître le débit soutiré à chaque tronçon et le débit spécifique .Au sens mathématique ,les débits sont donnés par les relations suivantes :

Qsp= Qp /zLi avec Qsp :débit spécifique en m3/h.m ;Qp :débit de point en m3 :h ;L :longueur des tronçons .

Or Qi=Qsp .Li avec Qi :débit soutiré en m3/h et Qn :débit au noeud (m3/h) Qn=1/2ZQi .

Calculons le débit au noeud d'une conduite de quatre (4) tronçons de maille répartie .les résultats des calculs sont donnés ci haut .

NB :On peut dire que certains stations de la STEE sont inéquipées en château de bâche ,l'eau est traitée et refoulée directement dans le réseau de distribution ,en plus ;il y'a une armoire de commande constituée d'un automatisme et d'un contacteur .

L'armoire sert au démarrage et à l'arrêt automatique ou manuel de l'électropompe .Le démarrage et l'arrêt de l'électropompe sont déclanchés par un système de régulation de niveau formée de sonde (instrument pour connaître la profondeur d'eau et la nature du fond ) pour le forage .Le rôle de la variation de pression ,l'électropompe se démarre ou s'arrêt automatiquement .

MODES D'ADDUCTION

On observe que dans les stations de pompage de la STEE ;il y'a deux (2) modes d'adduction :Pour le premier mode , c'est la seule force qui intervient à l'écoulement des eaux est la pesanteur .L'eau est portée d'un point haut vers un point bas `c'est le réservoir ).Cela veut dire que la cote de la source est supérieure à celle du réservoir. Pour cela ,la pente hydraulique est calculée par la formule suivante : I=H/L

&-Ce mode convient à l'adduction par gravité. Alors le premier mode d'adduction est l'adduction gravitaire par conduite imposé à la charge H en point quelconque de la canalisation d'adduction peut être calculée par la formule dite de Bernoulli alors :H =Z+P/&G+V2/2g

Avec :v :vitesse de refoulement ;& ::masse volumique ;g :pesanteur ;z : cote piézomètrique ;p :pression

&- A ce mode, la cote d'arrivée des eaux (le réservoir) est supérieur à celle du départ :c'est-à-dire le captage d'eau.

A cet effet, il faut dont fournir à la colonne d'eau une énergie supplémentaire qui sera par l'intermediare d'une pompe .Alors la pressions de refoulement de la pompe peut être déterminée la formule suivante: Pr = H+JL

H: différence de niveau entre le plan d'aspiration d'eau inférieur au plan d'eau du réservoir (m),

· Le type du réseau de distribution de la STEE et les éléments consécutifs :

Dans le réseau de distribution en eau de la STEE les éléments les plus sont les conduites .D'une manière générale ces conduites sont /

Mais plus encore les conduites utilisées à la STEE sont les conduites en PVC,les AC qui ont des diamètres différents :

Les conduites sont raccordées les unes des autres par des pièces spéciales qu'on appelle pièce de raccordement qui constituent à leur tour s les conduites secondaire de ce réseau. Parmi les différentes pièces on :

Noms des forages	Situation des forages	Années d'exécution	Profondeur (en m)	Débit initial	Etat des forages
GD7	CEGI	1967	60,5	360	Fonctionnel
GD8	KLEMAT	1987	65	160	Fonctionnel
GD11	Lycee de la liberte	19967	56,7	255	Fonctionnel
GD23	Rond point Goudji	2003	66		Fonctionnel
GD24	Central de la STEE	1911	65	100	Fonctionnel
GD25	Marche de DEMBE	1996	60	100	Fonctionnel
GD21/2	Farcha	1992	66	100	Fonctionnel
GD22	Rond point centenaire	1987	56	100
GD21/2	Gendarmerie	1973	70	125	Fonctionnel
GD21/BIS	Farcha	1992	66		Fonctionnel
MC	Marche central	1966			Fonctionnel
MM	Marche de mil	2004	320	250	Fonctionnel
JUMELLE	Avenue Pompidou	2002	61
KOUFRA	Kouffra	1966			Fonctionnel
GDB2	Face ONDR	1996		150	Fonctionnel
BEGUINAGE	Face ecole Beguinage	1966	64,5	110	Fonctionnel
ENSEIGNEMENT	Ecole du center	1960	60	100	Fonctionnel
GD26	Palais du 15 Janvier	1996	67	100	Fonctionnel
GD1	Klemat	2004	70	120	Fonctionnel

A la STEE ,il existe trois (3) branchements sur le réseau d'eau potable Alors on distingue :

En réalisant ce branchement, on doit chercher la conduite principale ou bien secondaire du réseau en creusant le sol. Car les conduites sont enterrées .Une fois la conduite est trouvée,on l'accroche à un joint et un collier et on lui presse un robinet de prise en charge .Une fois la conduite est trouvée ,on l'accroche à un joint et un collier et on lui presse un robinet de prise en charge .On cherche la conduite par une machine dite machine perceuse . Une fois la machine perceuse est enlevée, on ferme la conduite par une charge en évitant l'écoulement de l'eau qui empêche le travail .Les raccordements passent au bout des tuyaux qui sont en PVC des diamètres différents :50 ;40 ; 32 ;25 et enfin 15mm à une prise de charge .La tuyauterie est prolongée jusqu'à domicile des clients en reliant tous les tuyaux en les enterrant .Au bout de ce dernier tuyau ,on installe un tuyau de refoulement en fente ductile qui est prolongée par les coudes ,des douilles, des manchons ainsi on installe un compteur ;on fait quelques mètres de canalisations puis on installe un robinet dans la cours . &-Branchements d'immeuble

Ce type de branchement ressemble à celui de la cours :il comporte une conduite ,cette conduite est reliée à une installation intérieure qui comporte un ou plusieurs robinets .La canalisation servant l'immeuble est reliée au réseau de distribution par des conduites des diamètres (25 ou 15mm ) ;ces conduites sont en PVC ou PEHD ainsi que les pièces spéciales ou pièces en T sur les conduites sur les conduites secondaires de hauteurs important .Ainsi on utilise les conduites sur ces branchements une pièce qui assurant sa ferme c'est-à-dire la prise en charge .

Ces branchements qu'on trouve partout ,sont la borne-fontaine et les kiosques .Ainsi ces deux (2) branchements sont utilisés pour la distribution publique .On les trouve également dans les quartiers périphériques de la ville de N'Djamena ;

A nos jours ,la STEE maintient le réseau de distribution en eau potable par le dépannage des éléments constituant .Chaque jours ,la STEE intervenait pour les cas des fuites .Pendant nos recherche (stage) ,nous avons assisté plusieurs fois au remplacement des conduites ainsi les réparations de compteurs d'eau .

En réparant les fuites ,on localise tout d'abord là ou il y'a lieu puis on errée en amont toutes les vannes qui sont en amont et en aval du tronçon endommagé et on procède au fouille .

Après cela ;on dégage les déblais recouvrant les tronçons impératifs (c'est-à-dire le tronçon qui a été endommagé ).On procède en enlevant la partie usée et on remplace automatiquement par un autre tuyau ( ce tuyau est généralement en AC remplacé par les PVC ) qui seront de même longueur avec des diamètres différents mais on peut procédé soit son agrandissement ou sa réduction pour mener au même diamètre que celui qui est endommagé .On relie toujours le tuyau neuf aux autres tronçons par raccordement .

Or dans certains cas ,ou il est d'en difficile d'en trouvé le tronçon endommagé comme les cas des fuites sur les axes bitumés en arrêtant les vannes d'abord . Les tronçons des parties soudées est enlevée et on fait passer la conduite (...........) un autre tuyau de diamètre inférieur que celui de la conduite endommagée .

Avec des réducteurs ainsi que des colliers de prises en charge ,on relie le nouveau tronçon au réseau de distribution concernant la réparation des compteurs d'eau ;on a un plan de la conception ou le compteur est constitué en deux filtres dont l'un est à enterré et l'autre à la sortie et d'une turbine qui actionne les pièces accessoires à leur tour mettent la machine en marche ;la minuterie donne des indexes pour les relevés du compteur d'eau ;tout ceci nous permet de voir le procédé à l'étalonnage, qui permet de voir l'état du compteur .

Tous ces opérations qu'on vient décrire permettant d'assurer la maintenance du réseau de distribution de la STEE ;alors on peut dire que la forme appliquée sur ce réseau de distribution est la maintenance curative .

Le réseau de distribution en eau de la STEE est confronté à des problèmes d'ordres techniques et mécaniques qui peuvent se résumer à en premier point sous une nécessité principale :la fuite des conduites .

Pendant nos recherche au sein de cette institution ,on a enregistré quelques cas des fuites jours .Si on essai d'expliquer la cause de ces fuites ,on pourra dire tout d'abord que la cause fondamentale serait la non étanchéité des conduites provoquées par leur défctiosité ou le vieillissement .Une fuite peut être causée par le passage des camions (gros camions ) au dessus des conduites ,certains quartiers ,ou le traverse la trouve plus souvent que les conduites du réseau de distribution sont enterrées à une faible profondeur et en pleine rue (au lieu ou les installes au bort des rues ) ou pendant le passage des gros camion ; on se rend compte qu'il existe une pression au sol que celui-ci transmet aux conduites et comme on assiste à des conduites en AC (ces derniers ), sous l'effet de la pression, elles pourraient se laisser fissurées en provoquant ainsi des fuites . En plus de ces dernières causes, se trouvant également les racines des arbres ; une partie des conduites sont enterrées au proche des arbres, plus l'arbre grandit plus il fonce ces racines et il exerce une pression sur la conduite qui à la hauteur de temps pourrait la fissurée et permettant une fuite sur cette dernière. On ne pourrait oublier le phénomène de corresion d'une part le contact entre l'eau transportée et la conduite et d'autre part la nature du terrain .Tous ces phénomènes ont un pouvoir actif sur les éléments en fer (nous avons les pièces de raccordements ) du réseau qui, à leurs tours peuvent fournir une fuite. Alors la fuite des conduites de ce réseau de distribution pourrait être liée au phénomène de coup de bélier engendré par des chocs violents à la suite d'un manoeuvre sur le réseau tel que la fermeture de la vanne ou bien l'arrêt de la pompe ou encore le remplaçage d'une machette du réseau ,ce qu'on a fait GD7 :on a fermé la vanne ,le problème continu ;on a en élevé le compteur de débit en le remplaçant par une machette de même longueur qui relie la vanne à la ventouse. En faisant tout ce travail, la pompe travaille mais elle fait quelque temps puis s'arrête et redémarre seule. Si ce genre des problèmes continus, on arrête la pompe et faire son démontage pour voir qu'est ce qui empêche la production d'eau.

On a assisté au montage d'une pompe avec son moteur ainsi que des colonnes qui sont clouées les unes des autres. Cette pompe est une pompe étoile -triangle de 37KW. Ce forage ne fonctionne pas encore car on pas amené son groupe électrogène ainsi que la préparation de l'armoire de commande électrique. La première pompe armoire travaille avec la pompe étoile triangle seulement mais cette dernière est une pompe étoile -triangle.

D'autres causes directes des fuites sont l'exposition des conduites en PVC au soleil :dans certains magasins non couvert,les stockages des matériels de la DTH,les conduites en PVC ne sont pas couvertes et exposées à tous temps au chaleur des rayons solaires. Mais nous savons que la chaleur a une influence sur la résistance des conduites en PVC et donc sur l'étanchéité qu'elle dispose. Lorsqu'on remplace les conduites AC défectueuses, elles durent pas longtemps et permettant des fuites.

Nous avons également les contraintes secondaire qui pourront se dégager à part des problèmes des fuites :

Parmi les éléments constitutifs de ce réseau de distribution, il en manque la présence des ventouses ainsi que les anti-béliers qui sont à sortie du forage. L'air se combine avec l'eau dans les conduites étouffant tout le réseau.

La deuxième est le sur branchement ;cela est provoqué (causé ) par la fraude des citoyens qui pendant la nuit sortant sur la route et creusant sur le sol en raccordant leur conduites aux conduites du réseau de distribution. On peut dire également qu'il existe des conduites secondaires de faible diamètre installées dans l'autre contrainte qu'on a mentionné est l'emplacement des conduites. Nous avons constaté que dans certains quartiers tels que (2 à 3 fois par jours) les conduites sont disposées de part et d'autre sous les canalisations d'eau usée.

De même la distribution est directement reliée à l'adduction, les problèmes les plus connus par cette dernière ont un effet direct sur la distribution .Alors, ces problèmes sont plus généralement l'insifusance de l'énergie électrique dans les stations de pompages entraînant l'arrêt des pompes et dont la mauvaise alimentation en eau du réseau ou soit la baise de pression dans le réseau.

Le deuxième problème rencontré est l'indisponibilité des pièces de recharges. Effet, bien que certaines puissent être chargeables après ces derniers c'est-à-dire la pompe et la ligne de sonde, il arrive que le stockages manqué laissant faire recours aux pièces usées agissant sur la production d'eau et dont provoquant la chute de pression dans certains tronçons du réseau.

Etudes du renforcement de la maintenance du système d'alimentation en eau potable dans la vile de N'Djamena au Tchad.

IV. OUVRAGE DE PRODUCTION D'EAU DE LA STEE: Adduction

N =N' or N = CV et N'= C'V' alors CV=C'N'

TYPES DE RESERVOIRS DE DISTRIBUTION D'EAU DE LA STEE

MODES D'ADDUCTION