REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Université Larbi Ben M’hidi – – Facultés des Sciences et Sciences Appliquées Département D’Hydraulique OPTION: HYDRAULIQUE URBAINE Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du Diplôme Master en Hydraulique urbaine

Thème

ETUDE DU TRANSFERT A PARTIR DU BARRAGE KEF EDDIR (, , AIN DEFLA)

Présenté par

 DELFI BILEL  ZAIDI KADDOUR

Devant le jury  Président: Mr. MAROUF NADIR  Examinateur: Mr. BALAH BELKACEM  Encadreur: Mr. AMIRECHE MOHAMED

Promotion: 2015-2016

Remerciements

Avant tout, on remercie DIEU qui illuminé notre chemin et qui nous a armé de courage pour achever nos études. On remercie fortement notre encadreur: Mr. Amireche Mohamed de nous avoir orienté par ses conseils judicieux dans le but de mener à bien ce travail. On remercie les membres de jury: Mr. BALAH Belkacem et Mr. MAROUF Nadir, après avoir accepté de nous examiner. On tient à présenter nos remerciements au personnel du bureau d’études STUCKY ENHYD de la nouvelle ville, wilaya de Constantine pour leur accueil et leur gentillesse tout au long de notre stage mais surtout Mr. Benhellal Abdelhalim et Mr. Brahami Abdelmalek pour nous voir arrivées à notre but. Nous tenons à remercier particulièrement nos enseignants: Dr. KHADRAOUI Omar, Dr. MAHFOUDHI Chawki, Dr. MOUETSI Souhil, Dr. DJEDDOU Messaoud et Mme. MERROUCHI Farida qui nous ont accompagné durant nos études et tous les enseignants du département d’Hydraulique qui ont contribué à notre formation jusqu’à la fin du cycle universitaire.

I

Dédicaces

Je dédie ce travail à tous ceux que j’aime mais surtout: Mes parents: MON PERE, le défunt et MA MERE pour tous leurs sacrifices et leur soutien moral et matériel dont ils ont fait preuve pour que je réussisse et à qui je serai éternellement reconnaissant. Qu’ALLAH puisse accorder à ma mère longue vie afin qu’elle puisse trouver en moi toute gratitude et l’attention voulue. Spécial à ma famille, mes frères et mes sœurs pour tout le soutien durant ma carrière pédagogique. Mes amis: tous mes amis sans exception qui n’ont cessé de me soutenir et de m’encourager au cours de mes années d’études et de m’avoir plus d’une fois remonté le moral. Mes enseignants: tous mes enseignants du département d’hydraulique. Et mes collègues de la promotion 2016.

BILEL

II

Je dédie ce modeste travail d'abord à mes très chers parents pour tout leurs sacrifices corps et âme afin de m’offrir le repos et le bonheur. Pour l'éducation qu’ils m’ont inculquée, pour leur soutien moral et matériel dont j’ai bénéficié à chaque fois que j’en ai besoin, pour l’amour et la tendresse qu'ils m'ont réservé et la patience et le dévouement qu’ils m’ont insufflés. A mes adorables sœurs et mes chers frères. A toute ma famille. A tous mes amis (e) et mes collègues de la promotion 2016.

KADDOUR

III

ملخص في هذه اندراست نهتى بنظاو انتحىيم ين سد كاف انديز إنى 3 والياث )تيباسة، انشهف، عين اندفهى( وانسد في طىر االنجاس. أوال قًنا باختيار انًتغيزين قبم تصًيى أبعاد األنابيب, ثى اندراست انتقنيت -االقتصاديت نتحديد انًتغيز انًالئى. أخيزا أكًهنا انتحىيم بانتصًيى عن طزيق اختيار يحطاث انضخ وتؤيين انًنشآث ين خالل دراست ظاهزة انًطزقت انهيدرونيكيت. كلمات المفتاح : أبعاد األنابيب - انًتغيزاث - اندراست انتقنيت واالقتصاديت - انًطزقت انهيدرونيكيت.

RESUME Dans cette étude, nous nous intéressons au système de transfert d’eau à partir du barrage Kef Eddir vers trois wilayas (Tipaza, Chlef, Ain Defla).

Tout d’abord, on a choisi deux variantes avant de passer au dimensionnement des conduites, et l’étude technico-économique pour dégager la variante la plus adéquate.

Enfin, on a complété le dimensionnement du transfert par le choix des pompes et sécurisé les installations à travers l’analyse de coup de bélier.

Mots clés : Les variantes - Dimensionnement des conduites - Etude technico-économique - Coup de bélier.

ABSTRACT

In the present study we are interested by the transfer system between the dam Kef Eddir to three cities (Tipaza, Chlef, Ain Defla)

First of all, we have chosen two variants before passing to the dimensioning of pipes, and the technical-economic study to determining the most suitable variant.

Finally, we completed the design of the transfer by the selection of pumps and secured the installations through the water hammer analysis.

Keywords: Variants - dimensioning of pumps - technical-economic study - water hammer.

IV

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE ...... 1 CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE I.1 Introduction ...... 2 I.2 Situation géographique du barrage ...... 2 I.3 Présentation de la ville de Tipaza ...... 3 I.3.1 Situation Géographique ...... 3 I.3.2 Relief ...... 3 I.3.3 Situation Climatologique ...... 4 I.3.3.1 Température ...... 4 I.3.3.2 Climat ...... 4 I.3.3.3 Sismicité ...... 4 I.3.4 Ressources en eau...... 5 I.4 Présentation de la ville de Chlef ...... 5 I.4.1 Situation géographique ...... 5 I.4.2 Situation Climatique ...... 6 I.4.3 Ressources en eau...... 6 I.5 Présentation de la ville d’Ain Defla ...... 7 I.6 Conclusion ...... 8 CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAUPOTABLE II.1 Introduction ...... 9 II.2 Evolution démographique dans la zone d’étude ...... 9 II.2.1 Horizon projet ...... 9 II.2.2 Hypothèses pour l’évolution démographique ...... 9 II.3 Détermination de consommation moyenne journalière ...... 10 II.3.1 Besoins domestiques ...... 11 II.3.2 Besoins des équipements ...... 12 II.3.3 Le débit moyen journalier ...... 12 II.4 Détermination des consommations maximale journalières ...... 13 II.5 Besoins des zones d’extension touristiques ...... 14 II.6 Bilan global ...... 15 II.7 Répartition des apports a partir du barrage de Kef Eddir ...... 16 II.8 Capacités de stockage ...... 17 II.9 Conclusion ...... 18

V

CHAPITRE III: TRACE DES VARIANTES III.1 Introduction ...... 19 III.2 Types de transfert ...... 19 III.2.1 Transfert par gravité ...... 19 III.2.2 Transfert par refoulement ...... 19 III.2.3 Transfert mixte ...... 19 III.3 Critères de trace de la conduite de transfert ...... 19 III.3.1 Critères techniques ...... 19 III.3.2 Critères économiques ...... 20 III.4 Proposition des variantes ...... 21 III.4.1 Variante 1 ...... 21 III.4.2 Variante 2 ...... 23 III.5 Représentation des profils en long...... 24 III.6 Conclusion ...... 26 CHAPITRE IV: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES IV.1 Introduction ...... 27 IV.2 Le choix du tracé ...... 27 IV.3 Le choix du type des conduites ...... 27 IV.4 Etude technico-économique ...... 27 IV.4.1 Le diamètre ...... 28 IV.4.2 La vitesse ...... 28 IV.4.3 Le débit ...... 28 IV.4.4 Les pertes de charge ...... 28 IV.4.4.1 Pertes de charges linéaires ...... 28 IV.4.4.2 Pertes de charges singulière ...... 29 IV.4.5 La pression ...... 29 IV.5 Calcul les paramètres du transfert ...... 29 IV.5.1 Le logiciel de simulation (EPANET) ...... 29 IV.5.2 Modélisation hydraulique ...... 29 IV.6 Dimensionnement des conduites en charge...... 30 IV.6.1 Par refoulement ...... 30 IV.6.1.1 Frais d’exploitation ...... 31 IV.6.1.2 Frais d’amortissement ...... 31 IV.6.1.3 Cout global ...... 32 IV.6.2 Par gravité ...... 32 VI

IV.7 Dimensionnement ...... 33 IV.7.1 Variante 1 ...... 33 IV.7.1.1 Tronçon SP1_RV (Ref) ...... 33 IV.7.1.2 Tronçon RV Damous_RV (Gr) ...... 36 IV.7.1.3 Tronçon RV Damous_RV B. Haoua (Gr) ...... 38 IV.7.1.4 Tronçon SP5_RT2 (Ref) ...... 40 IV.7.1.5 Tronçon BR_SP5 (Gr) ...... 43 IV.7.1.6 Tronçon RT2_RV O. Goussine (Gr) ...... 45 IV.7.1.7 Tronçon SP2, SP3, SP4_RT1 (Ref) ...... 47 IV.7.1.8 Tronçon RT1_RV B. Milleuk (Gr)...... 51 IV.7.2 Variante 2 ...... 53 IV.7.2.1 Tronçon SP1, SP6, SP7, SP8 _RV B. Milleuk (Ref) ...... 53 IV.7.2.2 Tronçon RT3_RV B. Milleuk (Gr)...... 58 IV.8 Résume ...... 59 IV.9 Stations de pompage ...... 61 IV.10 Calcul de la hauteur manométrique total d’élévation ...... 61 IV.11 Courbe caractéristique ...... 61 IV.12 Point de fonctionnement ...... 61 IV.13 Cavitation ...... 62 IV.14 Choix des groupes de pompage ...... 62 IV.15 Conclusion ...... 63 CHAPITRE V: PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER V.1 Introduction ...... 64 V.2 Définition de phénomène de coup de bélier ...... 64 V.3 Causes du coup de bélier ...... 64 V.4 Les risques dus aux coups de bélier ...... 65 V.4.1 Forte pression ...... 65 V.4.2 Pression négative ...... 65 V.4.3 Fatigue des conduites ...... 65 V.5 Moyens de protection contre le coup de bélier ...... 65 V.5.1 Les volants d’inertie ...... 65 V.5.2 Les soupapes de décharge ...... 65 V.5.3 Les réservoirs d’air ...... 66 V.5.4 Les cheminées d’équilibre ...... 67 V.6 Analyse physique du phénomène du coup de bélier ...... 67 VII

V.7 Etude des régimes transitoires du transfert ...... 69 V.8 Dimensionnement des dispositifs de protection ...... 70 V.9 Conclusion ...... 84 CONCLUSION GENERALE ...... 85 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 86

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LISTE DES FIGURES

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE Figure 1.1: Situation géographique de la zone d'étude ...... 3 Figure 1.2: Carte de zonage sismique du territoire national-RPA99/APRES ADDENDA .... 5 CHAPITRE III: TRACE DES VARIANTES Figure 3.1: Schéma représentant la variante 1 ...... 22 Figure 3.2: Schéma représentant la variante 2 ...... 23 Figure 3.3: Profil en long du tronçon SP1_RV Damous ...... 24 Figure 3.4: Profil en long du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 24 Figure 3.5: Profil en long du tronçon RV Damous_RV B. Haoua ...... 25 Figure 3.6: Profil en long du tronçon BR_RV O. Goussine ...... 25 Figure 3.7: Profil en long du tronçon SP2_RV B. Milleuk (variante 1)...... 26 Figure 3.8: Profil en long du tronçon SP1_RV B. Milleuk (variante 2)...... 26 CHAPITRE IV: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES Figure 4.1: Simulation du tronçon SP1_RV Damous ...... 35 Figure 4.2: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP1_RV Damous 36 Figure 4.3: Simulation du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 37 Figure 4.4: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 38 Figure 4.5: Simulation du tronçon RV Damous_RV B. Haoua ...... 38 Figure 4.6: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon RV Damous_RV B. Haoua ...... 40 Figure 4.7: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (1cas) ... 40 Figure 4.8: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (2 cas) .. 41 Figure 4.9: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (3cas) ... 41 Figure 4.10: Simulation du tronçon BR_SP5 ...... 44 Figure 4.11: Simulation du tronçon SP5_RT2 ...... 45 Figure 4.12: Simulation du tronçon RT2_RV O. Goussine ...... 46 Figure 4.13: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RV O. Goussine ...... 47 Figure 4.14: Simulation du tronçon SP2_SP3 ...... 49 Figure 4.15: Simulation du tronçon SP3_SP4 ...... 50 Figure 4.16: Simulation du tronçon SP4_RT1 ...... 51 Figure 4.17: Simulation du tronçon RT1_RV B. Milleuk ...... 52

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Figure 4.18: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP2_RV B. Milleuk ...... 53 Figure 4.19: Simulation du tronçon SP1_SP6 ...... 54 Figure 4.20: Simulation du tronçon SP6_SP7 ...... 55 Figure 4.21: Simulation du tronçon SP7_SP8 ...... 56 Figure 4.22: Simulation du tronçon SP8_RT3 ...... 57 Figure 4.23: Simulation du tronçon RT3_RV B. Milleuk ...... 58 Figure 4.24: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP1_RV B. Milleuk ...... 59 CHAPITRE V: PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER Figure 5.1: Soupape de décharge ...... 66 Figure 5.2: Réservoir d’air...... 66 Figure 5.3: Cheminée d’équilibre ...... 67 Figure 5.4: Phases de propagation de l’onde ...... 68 Figure 5.5: Epure de pression du tronçon SP1_RV Damous ...... 74 Figure 5.6: Courbe enveloppe de pression SP1_RV Damous ...... 74 Figure 5.7: Courbe enveloppe de pression du tronçon SP2_RV B. Milleuk ...... 76 Figure 5.8: Epure de pression du tronçon SP5_RT2 ...... 80 Figure 5.9: Courbe enveloppe de pression BR_RV O. Goussine ...... 81 Figure 5.10: Courbe enveloppe de pression RV Damous_RV Larhat ...... 82 Figure 5.11: Courbe enveloppe de pression RV Damous_RV B. Haoua ...... 83

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LISTE DES TABLEAUX

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE Tableau 1.1: Classification des ouvrages selon leur importance ...... 6 CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAUPOTABLE Tableau 2.1: Evolution de la structure démographique ...... 10 Tableau 2.2: Evolution de la dotation journalière ...... 11 Tableau 2.3: Calcul du débit domestique ...... 11 Tableau 2.4: Calcul du débit d’équipement ...... 12 Tableau 2.5: Calcul du débit moyen journalier ...... 13 Tableau 2.6: Calcul du débit max journalier ...... 14 Tableau 2.7: Besoins en eau des ZET...... 15 Tableau 2.8: Bilan hydrique global ...... 16 Tableau 2.9: Demande en eau future pour les différents horizons ...... 17 Tableau 2.10: Capacités de stockage pour différentes horizons ...... 18 CHAPITRE IV: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES Tableau 4.1: Les diamètres choisis du tronçon SP1_RV Damous ...... 33 Tableau 4.2: Calcul de la Hmt du tronçon SP1_RV Damous ...... 33 Tableau 4.3: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP1_RV Damous ...... 34 Tableau 4.4: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP1_RV Damous ...... 34 Tableau 4.5: Cout global du tronçon SP1_RV Damous ...... 34 Tableau 4.6: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP1_RV Damous ...... 35 Tableau 4.7: Etat des arcs du réseau du tronçon SP1_RV Damous ...... 36 Tableau 4.8: Etat des nœuds du réseau du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 37 Tableau 4.9: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 37 Tableau 4.10: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV B. Haoua ...... 39 Tableau 4.11: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV B. Haoua ...... 39 Tableau 4.12: Les diamètres choisis du tronçon SP5_RT2 ...... 42 Tableau 4.13: Calcule de la Hmt du tronçon SP5_RT2 ...... 42 Tableau 4.14: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP5_RT2 ...... 42 Tableau 4.15: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP5_RT2 ...... 42 Tableau 4.16: Cout global du tronçon SP5_RT2 ...... 42 Tableau 4.17: Amortissement annuel (Gr) du tronçon BR_SP5 ...... 43 Tableau 4.18: Amortissement annuel (Ref) du tronçon SP5_RT2 ...... 43 Tableau 4.19: Frais d’exploitation (Ref) du tronçon SP5_RT2 ...... 43

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Tableau 4.20: Cout global du tronçon BR_SP5 ...... 43 Tableau 4.21: Etat des nœuds du réseau du tronçon BR_SP5 ...... 44 Tableau 4.22: Etat des arcs du réseau du tronçon BR_SP5 ...... 44 Tableau 4.23: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP5_RT2 ...... 45 Tableau 4.24: Etat des arcs du réseau du tronçon SP5_RT2 ...... 45 Tableau 4.25: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT2_RV O. Goussine ...... 46 Tableau 4.26: Etat des arcs du réseau du tronçon RT2_RV O. Goussine ...... 46 Tableau 4.27: Les diamètres choisis du tronçon SP2_RT1 ...... 47 Tableau 4.28: Calcule de la Hmt du tronçon SP2_RT1 ...... 47 Tableau 4.29: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP2_RT1 ...... 48 Tableau 4.30: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP2_RT1 ...... 48 Tableau 4.31: Cout global du tronçon SP2_RT1 ...... 48 Tableau 4.32: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP2_SP3 ...... 49 Tableau 4.33: Etat des arcs du réseau du tronçon SP2_SP3 ...... 49 Tableau 4.34: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP3_SP4 ...... 50 Tableau 4.35: Etat des arcs du réseau du tronçon SP3_SP4 ...... 50 Tableau 4.36: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP4_RT1 ...... 51 Tableau 4.37: Etat des arcs du réseau du tronçon SP4_RT1 ...... 51 Tableau 4.38: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT1_RV B. Milleuk...... 52 Tableau 4.39: Etat des arcs du réseau du tronçon RT1_RV B. Milleuk...... 52 Tableau 4.40: Les diamètres choisis du tronçon SP1_RT3 ...... 53 Tableau 4.41: Calcule de la Hmt du tronçon SP1_RT3 ...... 53 Tableau 4.42: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP1_RT3 ...... 54 Tableau 4.43: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP1_RT3 ...... 54 Tableau 4.44: Cout global du tronçon SP1_RT3 ...... 54 Tableau 4.45: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP1_SP6 ...... 55 Tableau 4.46: Etat des arcs du réseau du tronçon SP1_SP6 ...... 55 Tableau 4.47: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP6_SP7 ...... 56 Tableau 4.48: Etat des arcs du réseau du tronçon SP6_SP7 ...... 56 Tableau 4.49: Etat des arcs du réseau du tronçon SP7_SP8 ...... 56 Tableau 4.50: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP7_SP8 ...... 57 Tableau 4.51: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP8_RT3 ...... 57 Tableau 4.52: Etat des arcs du réseau du tronçon SP8_RT3 ...... 57 Tableau 4.53: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT3_RV B. Milleuk...... 58 Tableau 4.54: Etat des arcs du réseau du tronçon RT3_RV B. Milleuk...... 58 XII

Tableau 4.55: Comparaison technico-économique entre les variantes 1 et 2 ...... 60 CHAPITRE V: PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER Tableau 5.1: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon SP1_RV Damous ...... 71 Tableau 5.2: Détermination le volume d’air du réservoir du tronçon SP1_RV Damous ...... 72 Tableau 5.3: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon SP2_SP3 ...... 75 Tableau 5.4: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RT1_RVB.Milleuk ...... 75 Tableau 5.5: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon SP5_RT2 ...... 77 Tableau 5.6: Détermination le volume d’air du réservoir du tronçon SP5_RT2 ...... 78 Tableau 5.7: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon BR_SP5 ...... 80 Tableau 5.8: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RT2_RV O. Goussine ...... 81 Tableau 5.9: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RV Damous_RV Larhat ...... 82 Tableau 5.10: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RV Damous _RV B. Haoua ...... 83

XIII

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1: Courbes caractéristiques de la station SP1.

Annexe 2: Courbes caractéristiques de la station (SP2, SP3, SP4).

Annexe 3: Courbes caractéristiques de la station SP 5.

Annexe 4: Coefficient de perte de charge c’ dans un diaphragme.

XIV

LISTE DES PLANCHES

Planche 1: Plan topographique de la région d’étude et tracé des variantes.

Planche 2: Schéma synoptique de la variante 1.

Planche 3: Schéma synoptique de la variante 2.

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NOTATIONS PRINCIPALES

SP: Station de Pompage BR: Branchement RV: Réservoir RT: Réservoir Tampon PTN : Profil Terrain Naturelle LP : Ligne Piézométrique Gr : Gravitaire, Ref : Refoulement k: Coefficient de rugosité absolu de la conduite [m] t: Temps de pompage choisi [h] ɳ: Rendement de la pompe choisi [%] H: La charge [m] P: La pression [m]

Hd : Hauteur disponible [m] Hg: Hauteur géométrique [m] CTN: Cote Terrain Naturel [m] Qn: Débit de nœud [l/s] Qproj: Débit de projet [m3/s]

NPSHd : Charge nette à l’aspiration disponible [m]

NPSHr : Charge nette à l’aspiration requise [m] Ns : Vitesse spécifique [tr/mn] 휌 : Masse volumique [kg/m3] PMA: Pression Maximale Admissible [bar] PMS: Pression Maximale de Service [bar] PN : Pression Nominale [bar] DN : Diamètre Nominale [mm] a: Célérité d’une onde de pression dans une canalisation [m/s] Touv: Temps d’ouverture lente de la vanne [s] Tf: Temps de fermeture lente de la vanne [s] Hmin: Hauteur minimale [m] Hmax: Hauteur maximale [m]

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INTRODUCTION GENERALE

Depuis l’antiquité, l’homme a eu recours aux transferts d’eau, ces transferts ont été principalement mis en œuvre pour l’approvisionnement en eau potable, l’irrigation et même dans certains cas pour la prévention des inondations.

De nos jours, la raison principale qui motive la réalisation d’un transfert est l’assurance de la sécurité en eau. Une ressource limitée dans le temps et dans l’espace, souvent répartie inégalement et excentrée par rapport aux pôles de demande est souvent source de conflits. L’utilisation équitable des ressources en eau est un principe moral. Les transferts contribuent à établir un équilibre entre les besoins au sein des bassins déficitaires et les ressources des bassins excédentaires. Dans ce sens, il a été prévu un système de transfert d’eau dans la région de Tipaza à partir du barrage Kef Eddir. La présent mémoire portera sur l’étude du système de transfert du barrage Kef Eddir vers trois wilayas (Tipaza, Chlef, Ain Defla). Pour améliorer l’alimentation en eau potable pour toutes les wilayas étudiées et ainsi consolider de développement social et économique de toute la région. Un dimensionnement des conduites viendra compléter par la suite le tracé en vue de leur choix. Au final, nous analyserons le système en régime transitoire ce qui nous permettra de faire le dimensionnement des installations hydrauliques et concevoir des moyens de protections adéquats.

1

CHAPITRE I

PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

I.1 Introduction

Avant d’entamer n’importe quel projet, l’étude du site est nécessaire pour connaitre les caractéristiques physiques du lieu et les facteurs qui influencent sur la conception de ce projet. Notre projet est destiné à l’AEP de 3 villes: Tipaza, Chlef, Ain Defla.

I.2 Situation géographique du barrage

La zone d’étude est située aux Nord-Est, Sud-Est, Nord-Ouest et Sud-Ouest du barrage de Kef Eddir dont l’axe est situé sur l’Oued Damous dans la Wilaya de Tipaza. [1] Le barrage de Kef Eddir est destiné à satisfaire en eau potable et en irrigation les besoins de toute la région Ouest composée de trois wilayas Tipaza, Chlef et Ain Defla. A ce titre, dans la wilaya de Tipaza, les localités de Damous, Larhat et Béni Milleuk. A son pour Larhat alimente les communes de : , , , Hadjeret Enouss, Messelmoune, , (wilaya de Tipaza). Pour la wilaya de Chlef deux localités sont desservies : Béni Haoua et Oued Goussine tandis que les quatres localités de la wilaya de Ain Defla à savoir Tachta, El Abadia, Ain Bouyahia et El Breira sont desservies par . Les caractéristiques techniques déterminées par l’étude d’avant-projet détaillé du barrage de Kef Eddir sont les suivantes: [1]  Volume régularisé: 57,4 Hm3/an;  Volume total de la retenue: 125 Hm3;  Volume utile: 95,00 Hm3;  Apport moyen annuel: 69,60 Hm3;  Niveaux tour de prise: Niveau maximale: 100,5 m; Niveau normale: 85,5 m; Niveau minimale: 69,25 m.

2

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

La Mer Méditerranée

Figure1.1: Situation géographique de la zone d'étude [Google Earth -13.06.2016 - 09:18] 3

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

I.3 Présentation de la ville de Tipaza

I.3.1 Situation géographique

Tipaza est une ville algérienne côtière et la commune chef lieu de la wilaya de Tipaza, située à 50 km à l'ouest d'Alger. Tipaza est à l’origine une fondation punique en Afrique du Nord. Comme toutes les villes du bassin méditerranéen. La présence de la Mer donne un paysage particulier et un intérêt touristique. La wilaya de Tipaza se situé au Nord du tell central. Elle est limitée géographiquement par:  La mer Méditerranée au Nord;  La Wilaya de Chlef à l'Ouest;  La Wilaya d’Ain Defla au Sud-ouest;  La Wilaya de au Sud;  La Wilaya d'Alger à l'Est. [2]

I.3.2 Relief [2]

Le territoire de la Wilaya de couvre une superficie de 1707 km2 qui se répartit en  Montagnes : 336 km2;  Collines et piémonts: 577 km2;  Plaines : 611 km²;  Autres : 183 km². Au Nord-Ouest de la Wilaya, la chaine de montagnes comprenant l'Atlas Blidièen laisse la place à deux importants ensembles:  Les Monts du Dahra et du Zaccar;  Les Monts du Chenoua. Au Nord-Est, la Mitidja s'étend essentiellement sur la wilaya de Blida et se trouve limitée au niveau de la wilaya de Tipaza par le bourrelet constitué par le Sahel (Altitude Moyenne 230 m). Au Nord du Sahel, un cordon littoral présente un rétrécissement et une élévation graduelle d'Est en Ouest jusqu'à disparition par endroits à Tipasa et dans les Daïras de Cherchell et Sidi Amar, où le relief très accidenté autour du mont du Chenoua présente des escarpements importants en bordure de la mer. Compte tenu de sa position géographique, la Wilaya de Tipasa dispose d'un réseau hydraulique relativement important, d'Est en Ouest, nous rencontrons: Oued Mazafran; Oued El Hachem; Oued Djer et Oued Damous.

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CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

I.3.3 Situation climatologique

I.3.3.1 Température

L’aire de l’étude est une zone côtière, la température mensuelle moyenne est variée entre 13,07 °C et 27,13°C. Les mois les plus chauds correspondant à juillet et août, les températures moyennes varient de 25°C à 27°C, les mois les plus froids sont enregistrés de décembre à février, la moyenne inférieure à 15°C. [2]

I.3.3.2 Climat

Le climat de la zone d'étude est de type méditerranéen entre sub-aride et humide, avec deux tendances bioclimatiques avec une pluviométrique moyenne 675 mm/an. [2]

I.3.3.3 Sismicité

Une zone sismique actualisée a été établi par le Règlement Parasismique Algérien qui a touché la région de Boumerdes et ses environs. Dans cette nouvelle classification, notre zone d’étude se situe dans la zone sismique 3 (sismicité élevée). [2]

Figure 1.2: Carte de zonage sismique du territoire national-RPA99/APRES ADDENDA [3] 5

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

Tableau 1.1: Classification des ouvrages selon leur importance [3]

Zone Zone Zone Zone Groupe Classification des ouvrages selon leur importance I IIa IIb III 1A 0.15 0.25 0.30 0.40 Ouvrages d'importance vitale: Sécurité-Hopitaux 1B 0.12 0.20 0.25 0.30 Ouvrages de grande importance: Scolaire et Culte 2 0.10 0.15 0.20 0.25 Ouvrages courants : Habitations-Bureaux 3 0.07 0.10 0.14 0.18 Ouvrages de faible importance: Hangars I.3.4 Ressources en eau

La zone est actuellement mal desservie en eau potable, les ressources exploitées sont les nappes souterraines, les eaux superficielles. Les ressources souterraines sont exploitées: [2]  Nappe de la Mitidja, champ captant (Koléa, Berbessa, Tektaka) ;  Nappe de l’oued Nador;  Nappe du littoral du Sahel. Les ressources superficielles sont mobilisées par: [2]  Le barrage Boukerdane;  La prise sur l’oued Nador qui refoule en hiver dans le lac du barrage Boukerdane.

I.4 Présentation de la ville de Chlef

I.4.1 Situation géographique

Située au Nord-Ouest du pays à mi-distance entre Alger et . La wilaya de Chlef est située dans le tell occidental à 200 km (jusqu'à 300 km pour les communes du Nord-Ouest) à l'Ouest d'Alger. Elle est délimitée par: [2]  Une côte Méditerranéenne s’étendant sur 120 km;  La chaîne de la Dahra au nord;  Les monts de l'Ouarsenis au sud;  La vallée du Chelif entre les deux ensembles montagneux.

I.4.2 Situation climatique

La wilaya est caractérisée par un climat méditerranéen sub-humide dans la partie Nord et un climat continental au Sud, froid en hiver et chaud en été. Située dans une cuvette séparée de la mer par les monts du Dahra. Malgré son climat sub-humide, Chlef est une des régions les plus chaudes d’Algérie. Pluviométrie moyenne de 420 mm/an. Le Chelif est le plus important cours d'eau, il traverse la wilaya d’est en ouest et y est coupé par deux importants barrages: Oued Fodda et Sidi Yakoub. [2]

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CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

La wilaya est soumise à des secousses telluriques causées par les mouvements tectoniques.

I.4.3 Ressources en eau [2]

Cette wilaya recèle des centaines de sources d'eau naturelle. Cette wilaya abrite des dizaines d'oueds, exemple :  Oued Fodda.  Oued Sly. Cette wilaya comprend les deux importants barrages suivants:  Barrage Oued Fodda  Barrage Sidi Yakoub.

I.5 Présentation de la ville de Ain Defla

I.5.1 Situation géographique

La wilaya d’Ain Defla se situe au centre de l'Algérie à 145 km au sud-ouest d'Alger dans une zone relais entre l’Est et l’Ouest du pays ; elle est délimitée:  Au Nord, par la wilaya de Tipaza;  Au l'Est, par la wilaya de Blida;  Au Sud, par la wilaya de Médéa;  Au Sud-Ouest, par la wilaya de ;  Au l'Ouest, par la wilaya de Chlef. La wilaya d’Ain Defla est une wilaya montagneuse qui fait partie intégrante de la région du Tell, elle est formée par le massif de la Dahra au nord qui culmine au mont Zaccar (1 550 m) au nord de , par l'Ouarsenis au sud et la vallée de Chelif entre les deux massifs. [2]

I.5.2 Situation climatique

Le climat de la wilaya d’Ain Defla est de type méditerranéen semi-aride, avec un caractère de continentalité très marqué. La pluviométrie varie entre 500 à 600 mm/an. [2]

I.5.3 Ressources en eau

Cette wilaya recèle des centaines de sources d'eau naturelle. Cette wilaya abrite des dizaines d'oueds, exemple: [2]  Sidi M’hamed;  Bentaiba; 7

CHAPITRE I: PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

 Ouled Mellouk;  Ghrib;  Derder;  Harezza.

I.6 Conclusion

Dans cette partie nous avons défini les données nécessaires concernant notre région du point de vue géographie, climatique, géologie et sismicité. Ces données nous serviront pour entamer notre étude du projet.

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CHAPITRE II

ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

II.1 Introduction

L’estimation des besoins en eau de notre agglomération exige de fixer une norme pour chaque catégorie de consommateur, cette norme unitaire (dotation) est définie en fonction des besoins de chaque consommateur et de la capacité de la ressource. Cette estimation en eau dépend aussi des facteurs suivant: de l’évolution de la population, des équipements et du niveau de vie de la population. Elle diffère aussi d’une agglomération à autre.

II.2 Evolution démographique dans la zone d’étude

II.2.1 Horizon projet [4]

La référence contractuelle fixe l’an 2030 comme horizon projet, c’est-à-dire dans un délai se situant à 22 ans. Etant donné que généralement les investissements en matière d’infrastructures hydrauliques similaires sont planifiés pour des périodes allant 30 à 50 ans, c’est pour cela nous avons estimé qu’il faut étaler nos calculs jusqu’à l’échéance de 2040.

II.2.2 Hypothèses pour l’évolution démographique [4]

Les hypothèses d’évolution du taux de croissance à long terme seront basées sur les taux de croissance actuels pour chaque commune qui diminueront de manière progressive pour atteindre le taux de croissance annuel global observé actuellement à l’échelle des wilayas. Les hypothèses de croissance adoptées sont détaillées comme suit:  A cout terme, nous considérons le maintien des taux d’accroissement moyen actuels des communes 1,7 % jusqu’à l’année 2015. Pour la commune de Sidi Semiane, nous opterons pour le plus petit taux des communes de Tipaza, à savoir: 0,75% qui est celui de Aghbal.  A moyen terme, le taux d’accroissement sera ramené à 1,7 % jusqu’à l’horizon 2025. Ce taux correspond au taux d’accroissement actuel sur l’ensemble de la zone d’étude.  A long terme, nous prévoyons la baisse du taux d’accroissement vers la moyenne actuelle des wilayas à savoir 1,5 % jusqu'à l’horizon 2040. Dans tous les cas, ces hypothèses sont confortées par le fait que l’augmentation du niveau de vie et du niveau d’instruction des populations locales se traduira sans doute par une baisse des taux de croissance à long terme. Aussi, il s’agira d’une hypothèse conservative dans la mesure où la baisse du taux de croissance considérée à long terme est limitée au taux global actuel à l’échelle des 3 wilayas. 9

CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Le calcul du nombre d’habitants actuels et celui de l’horizon future se fait par la formule des intérêts moyens qui s’exprime par : 퐧 퐏퐟 = 퐏퐚 ퟏ + 훕 (II.1) Avec:

Pf: Population à l’horizon considéré.

Pa: Population de l’année de référence. τ: Taux d’accroissement annuel de la population. n: Intervalle d’années séparant l’année de référence de l’année de l’horizon considéré. Le tableau ci-après résume, par palier de 5 années, les estimations de l’évolution temporelle de la structure démographique des différentes communes selon les hypothèses adoptées jusqu’à l’horizon 2040.

Tableau 2.1: Evolution de la structure démographique [5]

2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Commune Wilaya (hab) (hab) (hab) (hab) (hab) (hab) (hab) Damous 17 111 19254 20947 22789 23743 25578 27554 Larhat 7 359 8281 9009 9801 10211 11000 11850 Aghbal 7 122 7504 8719 9485 9882 10646 11469 Gouraya 20 145 22668 24661 26830 27952 30113 32440 Cherchell 48 056 54075 58830 64004 66681 71834 77386 Tipaza Sidi Ghiles 15 282 17196 18708 20353 21205 22844 24609 Messelmoune 7 564 8511 9260 10074 10496 11307 12180 Sidi Semiane 2 930 3087 3587 3902 4066 4380 4718 Hadjeret Enouss 2 150 2419 2632 2863 2983 3214 3462 Beni Milleuk 8 045 9053 9849 10715 11163 12026 12955 Beni Haoua 20 853 21973 25528 27773 28935 31171 33580 Chlef Oued Goussine 6 453 6800 7900 8594 8954 9646 10391 El Breira 13 200 13909 16159 17580 18316 19731 21256 Tacheta 23 397 24653 28643 31161 32465 34974 37677 Ain Defla El Abadia 40 697 42882 49821 54202 56470 60834 65535 Ain Bouyahia 16 213 17084 19848 21593 22497 24235 26108

II.3 Détermination de consommation moyenne journalière

Les besoins en eau sont très différents d’une région à l’autre, ces besoins est en fonction de la situation économique, de consommateur, de la disponibilité des 10

CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE ressources, de l’utilisation des équipements domestiques modernes et de l’activité industrielle.

II.3.1 Besoins domestiques

Dans une agglomération donnée, la consommation en eau dépend essentiellement du développement sanitaire et les habitudes de la population. Si on admet que la dotation journalière en eau retenue pour (2008-2015) est de 150 l/hab/j et lorsqu’on ajoute 5 ans à chaque fois, la dotation augmente de 10 l/hab/j.

Tableau 2.2: Evolution de la dotation journalière

Année 2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Dotation (l/hab/j) 150 150 160 170 180 190 200

Le calcul du débit domestique se fait par la formule suivant: 퐍 퐃 퐐 = (II.2) 퐝퐨퐦 ퟏퟎퟎퟎ 3 Qdom: Consommation moyenne journalière (m /j);

Qi: Dotation en (l/j/hab);

Ni: Nombre d’habitants.

Tableau 2.3: Calcul du débit domestique

2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Commune (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) Damous 2 567 2 888 3 352 3 874 4 274 4 860 5 511 Larhat 1 104 1 242 1 441 1 666 1 838 2 090 2 370 Aghbal 1 068 1 126 1 395 1 613 1 779 2 023 2 294 Gouraya 3 022 3 400 3 946 4 561 5 031 5 721 6 488 Cherchell 7 208 8 111 9 413 10 881 12 003 13 648 15 477 Sidi Ghiles 2 292 2 579 2 993 3 460 3 817 4 340 4 922 Messelmoune 1 135 1 277 1 482 1 713 1 889 2 148 2 436 Sidi Semiane 440 463 574 663 732 832 944 Hadjeret Enouss 323 363 421 487 537 611 692 Beni Milleuk 1 207 1 358 1 576 1 822 2 009 2 285 2 591 Beni Haoua 3 128 3 296 4 085 4 721 5 208 5 923 6 716 Oued Goussine 968 1 020 1 264 1 461 1 612 1 833 2 078 El Breira 1 980 2 086 2 586 2 989 3 297 3 749 4 251 Tacheta 3 510 3 698 4 583 5 297 5 844 6 645 7 535 El Abadia 6 105 6 432 7 971 9 214 10 165 11 558 13 107 Ain Bouyahia 2 432 2 563 3 176 3 671 4 049 4 605 5 222

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

II.3.2 Besoins des équipements On suppose que la consommation des équipements sont estimés à 25 % des besoins domestiques vue la taille des agglomérations.

퐐é퐪 = 퐐퐝퐨퐦 ∗ ퟎ, ퟐퟓ (II.3)

Tableau 2.4: Calcul du débit d’équipement

2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Commune (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) Damous 642 722 838 969 1 068 1 215 1 378 Larhat 276 311 360 417 459 523 593 Aghbal 267 281 349 403 445 506 573 Gouraya 755 850 986 1 140 1 258 1 430 1 622 Cherchell 1 802 2 028 2 353 2 720 3 001 3 412 3 869 Sidi Ghiles 573 645 748 865 954 1 085 1 230 Messelmoune 284 319 370 428 472 537 609 Sidi Semiane 110 116 143 166 183 208 236 Hadjeret Enouss 81 91 105 122 134 153 173 Beni Milleuk 302 339 394 455 502 571 648 Beni Haoua 782 824 1 021 1 180 1 302 1 481 1 679 Oued Goussine 242 255 316 365 403 458 520 El Breira 495 522 646 747 824 937 1 063 Tacheta 877 924 1 146 1 324 1 461 1 661 1 884 El Abadia 1 526 1 608 1 993 2 304 2 541 2 890 3 277 Ain Bouyahia 608 641 794 918 1 012 1 151 1 305 II.3.3 Le débit moyen journalier

Le calcul du débit moyen journalier se fait par la formule suivant:

퐐퐦퐨퐲퐣 = 퐐퐝퐨퐦 + 퐐é퐪 ∗ 퐤퐟 (II.4) Avec: 3 Qmoy j: Le débit moyen journalier (m /j) 3 Qéq: Le débit d’équipement (m /j)

Kf: coefficient de majoration des fuites

En prend le coefficient de majoration des fuites Kf = 1,3, nous considérons que les réseaux moyennement entretenus [1,2 ÷1,4].

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.5: Calcul du débit moyen journalier

2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Commune (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) Damous 4 171 4 693 5 446 6 296 6 945 7 897 8 955 Larhat 1 794 2 018 2 342 2 708 2 987 3 396 3 851 Aghbal 1 736 1 829 2 267 2 620 2 891 3 287 3 727 Gouraya 4 910 5 525 6 412 7 412 8 176 9 297 10 543 Cherchell 11 714 13 181 15 296 17 681 19 504 22 179 25 150 Sidi Ghiles 3 725 4 192 4 864 5 623 6 202 7 053 7 998 Messelmoune 1 844 2 075 2 408 2 783 3 070 3 491 3 959 Sidi Semiane 714 753 933 1 078 1 189 1 352 1 533 Hadjeret Enouss 524 590 684 791 873 992 1 125 Beni Milleuk 1 961 2 207 2 561 2 960 3 265 3 713 4 210 Beni Haoua 5 083 5 356 6 637 7 672 8 463 9 624 10 914 Oued Goussine 1 573 1 657 2 054 2 374 2 619 2 978 3 377 El Breira 3 218 3 390 4 201 4 857 5 357 6 092 6 908 Tacheta 5 703 6 009 7 447 8 608 9 496 10 798 12 245 El Abadia 9 920 10 453 12 954 14 973 16 517 18 782 21 299 Ain Bouyahia 3 952 4 164 5 160 5 965 6 580 7 483 8 485 II.4 Détermination des consommations maximale journalières

C’est le débit maximal journalier consommé durant les jours de l’année où la consommation est maximale, le calcul de ce débit se fait par la formule suivant:

퐐퐦퐚퐱퐣 = 퐐퐦퐨퐲퐣 ∗ 퐤퐬 (II.5) Avec:

3 Qmax j: Le débit maximal journalière (m /j) ks: coefficient de variation saisonnière [1,1÷1,3]

On prend le coefficient de variation saisonnière Ks = 1,2, Les besoins en eau selon l’hypothèse retenue, sont consignés dans le tableau suivant :

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.6: Calcul du débit max journalier

2008 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Commune (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) (m3 /j) Damous 5 005 5 632 6 536 7 555 8 334 9 476 10 746 Larhat 2 153 2 422 2 811 3 249 3 584 4 076 4 622 Aghbal 2 083 2 195 2 720 3 144 3 469 3 944 4 473 Gouraya 5 892 6 630 7 694 8 894 9 811 11 157 12 652 Cherchell 14 056 15 817 18 355 21 217 23 405 26 615 30 180 Sidi Ghiles 4 470 5 030 5 837 6 747 7 443 8 464 9 598 Messelmoune 2 212 2 490 2 889 3 340 3 684 4 189 4 750 Sidi Semiane 857 903 1 119 1 294 1 427 1 623 1 840 Hadjeret Enouss 629 708 821 949 1 047 1 191 1 350 Beni Milleuk 2 353 2 648 3 073 3 552 3 918 4 456 5 052 Beni Haoua 6 100 6 427 7 965 9 207 10 156 11 549 13 096 Oued Goussine 1 888 1 989 2 465 2 849 3 143 3 574 4 053 El Breira 3 861 4 068 5 042 5 828 6 429 7 310 8 290 Tacheta 6 844 7 211 8 936 10 330 11 395 12 958 14 694 El Abadia 11 904 12 543 15 544 17 968 19 821 22 539 25 559 Ain Bouyahia 4 742 4 997 6 193 7 158 7 896 8 979 10 182 II.5 Besoins des Zones d’Extension Touristiques

L’évaluation des besoins en eau des ZET a été effectuée sur la base des valeurs clés suivantes:  Densité de 50 lit /ha aménageable  Dotation de 150 l/lit/j, incluant l’ensemble des besoins découlant de l’activité touristique.

퐐퐁퐞퐬 = 퐃퐞퐧퐬퐢퐭é ∗ 퐃 ∗ 퐒 (II.6)

Avec: 3 Qbes: Débit des ZET [m /j]; Densité [lit/ha]; D: Dotation [l/lit/j]; S: Superficie [ha].  Nous avons supposé que la surface des ZET soit linéaire en fonctions des données

∆퐒ퟏ ∆퐒ퟐ = (II.7) ∆퐓ퟏ ∆퐓ퟐ

∆퐒: Différence de la superficie [ha]

∆퐓 : Différence des années

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.7: Besoins en eau des ZET [6]

2040 2030 2020

Wilaya Dénomination Superficie Besoins Superficie Besoins Superficie Besoins Commune (ha) (m3/j) (ha) (m3/j) (ha) (m3/j) Corniche 73,5 551 73,1 549 72,8 546 Chenoua Oued Belaa Cherchell 131 983 130,4 978 129,7 973 Tipaza Oued Belaa 2 26 195 25,9 194 25,7 193 Sidi Ghiles 12,5 94 12,4 93 12,4 93

Sidi Ghiles 2 Sidi Ghiles 32 240 31,8 239 31,7 238 Pointe des 71 533 70,7 530 70,3 527 oliviers

Petit et grand Sidi Ghiles 21 158 20,9 157 20,8 156

Vichy HadjretEnnous 46 345 45,8 343 45,5 342 Gounini 13 98 12,9 97 12,9 97 HadjretEnnous Gounini 2 26 195 25,9 194 25,7 193 Oued 76,46 573 76,1 571 75,7 568 SebtMesselmoun Gouraya 98,54 739 98,1 735 97,6 732 Bounaama 19 143 18,9 142 18,8 141 Gouraya Bois sacré 57 428 56,7 425 56,4 423

Gouraya 47 353 46,8 351 46,5 349 Sidi Braham Larhat 22 165 21,9 164 21,8 163 Oued Mellah Est 61 458 60,7 455 60,4 453 et Ouest Larhat Aghzout 62,5 469 62,2 466 61,9 464 Damous Damous 75 563 74,6 560 74,3 557 970,5 7 279 965,7 7243 961,0 7207

Chlef Beni Haoua Beni Haoua 63,4 476 63,1 473 62,8 471 Tighza 78,28 587 77,9 584 77,5 581 Doumia Oued 76 570 75,6 567 75,3 564 Bouchral Goussine 45 338 44,8 336 44,6 334 262,68 1 970 261,4 1960 260,1 1951

II.6 Bilan global [4]

Compte tenu des ressources disponibles, le bilan global intégrant l’ensemble des besoins en eau potable des agglomérations et des ZET concernées par le projet. Sachant que les apports sont les quantités exigées par l’administration avant l’étude.

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.8: Bilan hydrique global [4]

Apports prévus (Hm3/an) Apports calculés (Hm3/an) Wilaya AEP ZET Total AEP ZET Total Tipaza 21,2 14,53 35,73 31,12 2,66 33,78

Chlef 7,97 - 7,97 9,29 0,72 10,01

Ain Defla 7,50 - 7,50 18,41 - 18,41 Total 36,67 14,53 51,2 58,82 3,38 62,2

Au vu de ce qui vient de précéder, il découle que le volume total d’eau prévu à l’AEP des différentes communes de la zone d’étude est supérieur aux besoins nécessaires pour combler leurs déficits.

II.7 Répartition des apports à partir du barrage de Kef Eddir

 À cause de politique de rationalisation de l’état Algérienne, il a été décidé de donner un ordre au bureau d’étude STUCKY ENHYD d’éliminer tous les réservoirs des ZET, ces derniers sont remplacés par les réservoirs des communes adjacentes, c'est-à-dire opté pour des réservoirs de tête.  Une deuxième conséquence a d’écoulé de cette décision et qui est la diminution de la longueur total du transfert.  Afin de simplifier le système de transfert d’eau, on a conçu ce qui suit :  (Damous-Cherchell) : tous les réservoirs qui se trouvent après le réservoir de Larhat sont fusionné dans le réservoir de Larhat.  (Beni Milleuk-El Breira) : le réservoir d’El Breira est fusionné dans le réservoir de Beni Milleuk.  (Beni Milleuk-Ain Bouyahia) : tous les réservoirs qui se trouvent après le réservoir de Beni Milleuk sont fusionnées dans le réservoir de Beni Milleuk.  Le tableau qui suit résume la répartition des demandes en eau par commune:

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.9: Demande en eau future pour les différents horizons

Commune Besoins 2020 (m3/j) Besoins 2030 (m3/j) Besoins 2040 (m3/j)

Damous 7 093 8 893 11 309

Larhat 48897 60553 76181

B. Haoua 9017 11214 14159

O. Goussine 3363 4046 4960

B. Milleuk 38 788 49 459 63 777

II.8 Capacités de stockage Les éléments retenus pour le dimensionnement des capacités de stockage nécessaires sont les suivants :  Les volumes de stockage correspondront à la journée la plus chargée de l’année;  Le volume d’autonomie correspond à 12 heures de demande;  La réserve d’incendie est de 120 m3;  Le calcul des volumes des réservoirs se fait par la formule suivant:

퐕퐫 = ퟓퟎ % ∗ 퐐퐦퐚퐱 퐣 (II.8) Avec: 3 Vr: volumes des réservoirs en (m ) 3 Qmax j: débit max journaliers en (m /j)

퐕퐑퐭퐨퐭퐚퐥 = 퐕퐫 + 퐕퐢퐧퐜 (II.9) Avec: 3 VRtatal: volumes des réservoirs en (m ) 3 Vinc: volume de réservoir d’incendie est 120 m  Afin d’agencer les actions de réalisation dans le temps, nous avons étudié les besoins en stockage en 3 horizons: 2020, 2030, 2040.

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CHAPITRE II: ETUDES DES BESOINS EN EAU POTABLE

Tableau 2.10: Capacités de stockage pour différentes horizons

2020 2030 2040 Stockage Stockage Stockage Commune Stockage Stockage Stockage projeté projeté projeté Damous 3 666 4000 4 567 1000 5 774 1000 Larhat 24569 25000 30397 6000 38211 7500 B. Haoua 4628 5000 5727 1000 7199 1000 O. Goussine 4552 5000 5650 1000 7122 1000 B. Milleuk 19 514 20000 24 850 5000 32 009 7000

II.9 Conclusion

Dans ce chapitre nous avons fait l’estimation des besoins en eau de chaque commune à différents horizons et à long terme 2040.

Ces estimations seront prises en considération dans le dimensionnement des réservoirs et des conduites d’adduction.

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CHAPITRE III

TRACE DES VARIANTES

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES III.1 Introduction

Un transfert d’eau consiste à user de la technique la plus appropriée pour transporter l’eau de sa source jusqu’aux lieux de demande à travers un système de conduites et d’ouvrages.

III.2 Types de transfert

Les transferts sont soient gravitaires, soient en refoulement, soient mixte ceci se définit en fonction du relief.

III.2.1 Transfert par gravité

La ressource présente une charge supérieure au point d’arrivée, l’écoulement peut se faire soit à surface libre dans des canaux ou aqueducs (le tracé doit présenter des faibles pentes, convient surtout pour des grands débits à transporter tout en minimisant les pertes de charge), soit en charge dans des conduites forcées.

III.2.2 Transfert par refoulement

L’écoulement s’effectue à pleine section en utilisant un système de pompage fournissant l’énergie nécessaire à l’élévation de l’eau et vaincre les pertes de charge. L’écoulement en charge entraine des pertes de charge non négligeables.

III.2.3 Transfert mixte

Peut facilement être envisagé suivant la nature des terrains et de la topographie traversée.

III.3 Critères de tracé de la conduite de transfert

La faisabilité et la rentabilité d’un projet de transfert dépend essentiellement de l’étude technico-économique qui justifiera le bon choix des investissements à réaliser. Cette étude portera sur une comparaison entre plusieurs variantes présentant des caractéristiques optimales.

Afin de définir les variantes les plus technico-économiques. Il est essentiel d’appuyer nos choix et méthodes de tracés sur des critères définissant la bonne conduite à avoir lors de la conception et la projection du tracé.

III.3.1 Critères techniques

Les critères techniques sont comme suit:

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CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

 Avoir des vitesses d’écoulements raisonnables dans les conduites en charge afin de minimiser les conséquences des phases transitoires et d’éviter l’érosion interne;  Dans le but de protéger la conduite contre toute dégradation volontaire ou involontaire, de minimiser sa maintenance et réduire l’effet de la dilatation thermique ainsi que son impact environnemental, une pose enterrée de la conduite devrait être envisagée dans la mesure du possible en évitant les excavations importantes de roche;  Eviter les zones d’instabilités qui peuvent conduire au déboitement des joints et à des déformations excessives de la conduite;  Eviter l’entrée de polluants par fonctionnement en dépression (points hauts).  Rechercher un profil en long aussi régulier que possible de tel sorte qu’il ne puisse pas se former des poches d’air au moment du remplissage. Ces dernières peuvent êtres très dangereuses lors de phénomènes transitoires (coups de bélier);  Faciliter la collecte de l’air en des points hauts de façon naturelle ou artificielle. Projeter le tracé de la conduite près des routes et chemins pour faciliter le transport des matériaux et de la main d’œuvre;  Chercher à couper les courbes de niveau aux sections les moins accentuées ce qui nous évite la pose en pente raide.

III.3.2 Critères économiques

Les critères économiques sont comme suit:  Limiter la vitesse d’écoulement de telle sorte à minimiser les pertes de charge, réduisant ainsi le système de pompage et les couts d’énergie lors de l’exploitation;  Avoir un tracé aussi rectiligne et aussi court que possible;  Recenser les propriétés publiques susceptibles d’être traversées et éviter dans la mesure du possible les zones d’habitations et les propriétés nécessitant des indemnisations;  Minimiser les ouvrages conduisant à des surcouts de réalisation : traversée de rail, de chaussée, passages aériens et conduites autoportées pour la traversée de thalwegs profonds, tunnels, butées et contre butées lors de changements brusques de direction…;  Avoir le moins de pièces spéciales possible en adoptants un profil régulier optimal (purgeurs, ventouses, protection anti bélier…);  Eviter les terrains rocheux et zones instables nécessitant des frais de pose plus importants.

20

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

III.4 Proposition des variantes

On propose deux variantes et après un calcul préliminaire on va choisir la plus économique, sachant que côté technique doit être bien vérifié. L’emplacement des réservoirs a été élaboré par le bureau d’étude STUCKY ENHYD. Dans notre cas, il été difficile de faire une visite de la région d’étude, et faire l’emplacement.

III.4.1 Variante 1

 L’adduction commencée par refoulement à partir du SP1 (42 m) du barrage vers le réservoir Damous (260 m);  L’adduction par gravité à partir du réservoir Damous vers le réservoir Larhat (154 m) ;  L’adduction par gravité à partir du réservoir Damous vers le branchement (32 m) depuis le réservoir Beni Haoua (134 m);  L’adduction mixte, par gravité à partir de branchement (32 m) vers SP5 (180 m), et à partir SP5 vers RT2 (250 m), et de RT2 vers le réservoir d’Oued Goussine (204 m) par gravité;  L’adduction mixte, à partir de SP2 (260 m) vers le réservoir de Beni Milleuk (740 m) comme suite:  Premièrement à partir du SP2 vers SP3 (457 m), et à partir du SP3 vers SP4 (654 m), et à partir du SP4 vers RT1 (850 m) par refoulement,  Deuxièmement à partir du RT1 vers le réservoir de Beni Milleuk (740 m) par gravité.

21

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

Figure 3.1: Schéma représentant la variante 1 [Google Earth -13/04/2016 -9:09] 22

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

III.4.2 Variante 2

Dans cette variante on a un seul changement par rapport à la première variante, ce changement de direction de passage entre le barrage de Kef Eddir et le réservoir de Beni Milleuk comme suite: Premièrement à partir du SP1vers SP6 (222 m), et à partir du SP6 vers SP7 (404 m), et de SP7 vers SP 8 (585 m), et à partir du SP8 vers le RT3 (765 m) par refoulement, Deuxièmement à partir du RT3 vers le réservoir de Beni Milleuk (740 m) par gravitaire.

Figure 3.2: Schéma représentant la variante 2 [Google Earth -13/04/2016 -9:10]

23

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

III.5 Représentation des profils en long

Les figures ci-dessous indiquent les profils en longs des différents tronçons.

300

250

200

150 Cote (m)Cote 100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 3.3: Profil en long du tronçon SP1_RV Damous

300

250

200

150 Cote (m) Cote

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 3.4: Profil en long du tronçon RV Damous_RV Larhat

24

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

300

250

200

150 Cote(m)

100

50

BR 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 L Cum (Km)

Figure 3.5: Profil en long du tronçon RV Damous_RV B. Haoua

300

250

200

150 Cote (m)Cote

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 3.6: Profil en long du tronçon BR_RV O. Goussine

25

CHAPITRE III : TRACE DES VARIANTES

900

800

700

600

Cote (m)Cote 500

400

300

200 0 2 4 6 8 10 12 14 L Cum (Km)

Figure 3.7: Profil en long du tronçon SP2_RV B. Milleuk (Variante 1)

900

800

700

600

500

400 Cote (m)Cote

300

200

100

0 0 2 4 6 8 10 12 14 L Cum (Km)

Figure 3.8: Profil en long du tronçon SP1_RV B. Milleuk (Variante 2)

III.6 Conclusion Dans ce chapitre, on a tracé les deux variantes qui sont similaire dans tous les tronçons sauf un seul tronçon par l’utilisation de Google Earth et on a basé sur la topographie de la région d’étude. Dans ce cas, on a alors dégagé les profils en long. 26

CHAPITRE IV

CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES

CONDUITES

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

CHAPITRE IV: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.1 Introduction

L’acheminement de l’eau vers les trois wilayas (Tipaza, Chlef, Ain Defla) nécessite l’étude d’un projet d’adduction ou de transfert. Dans notre projet, nous nous intéressons à l’étude technico-économique.

IV.2 Le choix du tracé Le choix de tracé et du profil de la conduite se fait toujours en tenant compte de certains impératifs d’ordre technique et économique. On préfère souvent établir le long des routes et les pistes pour faciliter la pose des conduites et leurs exploitations c'est-à-dire:  Faciliter l’accès pour l’entretien et la réparation;  Faciliter la détection des fuites et des vannes défectueuses. Le tracé ainsi choisi, influera sur les frais d’investissement, c’est pourquoi d’ailleurs un profil en long doit être régulier et court dans les limites du possible dans notre cas.

IV.3 Le choix du type des conduites Le choix entre les différents types de conduite sera établi sur des critères d’ordre technique, à savoir le diamètre, le débit et la pression de service, les conduites de pose et sur des critères économiques qui englobent le prix de la fourniture, du transport, de la main d’œuvre et éventuellement des conditions d’exploitation. Dans le cas de notre projet, on a opté pour les conduites en fonte, vu les avantages qu’elle présente :  Résistance aux contraintes;  Une longue durée de vie, à condition qu’elles soient bien protégées.

IV.4 Etude technico-économique Elle consiste à étudier le choix le plus économique pour le diamètre de la conduite. Le choix de ce dernier repose sur deux critères:  Techniquement, le diamètre de la conduite doit pouvoir faire transiter le plus grand débit à des vitesses acceptables, en assurant une pression de service compatible avec la résistance de la conduite.  Les frais d’investissement (frais d’exploitation et ou frais d’amortissement) sont proportionnels aux diamètres des conduites.

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.4.1 Le diamètre

Les conduites doivent supporter les plus grands débits instantanés ainsi que le débit de pointe et le débit de pointe plus incendie. Ce préfère aux diamètres économiques normalisés donnés par les constricteurs locaux.

IV.4.2 La vitesse

Sachant que les fortes vitesses d’écoulements qui sont supérieur à 2 m/s favorisent la dégradation des parois internes de la conduite, et que les faibles vitesses qui sont inférieur à 0.5 m/s favorisent la formation des dépôts dans les conduites. Donc il est nécessaire que la vitesse d’écoulement dans les conduites doit être dans la limite du possible entre 0,5 à 2m/s, toutes fois, certain cas font l’exception est donnée par la formule: ퟒ.퐐 푽 = (IV.1) 훑.퐃ퟐ Avec: V : vitesse moyenne d’écoulement en [m/s]; Q : débit transitant dans la conduite en [m3/s]; D : diamètre de la conduite en [m].

IV.4.3 Le débit

Les conduites devront pouvoir transiter suivant les lois hydrauliques le débit appelé le débit de projet, si le système fonctionne 24h/24h il s’agira du Qmaxj.

IV.4.4 Les pertes de charge

Les pertes de charges présentent une partie de l’énergie mécanique de l’eau qui se transforme en chaleur sous l’effet de frottements entre les particules de l’eau et les parois des canalisations, elles se présentent sous deux formes:  Les pertes de charges linéaires  Les pertes de charges singulières

IV.4.4.1 Pertes de charges linéaires

Elles sont déterminées par la formule de DARCY-WEISBACH

푽ퟐ 퐇 = 푱. 푳 = 흀. 푳. (IV.2) 퐋 ퟐ.품.푫 Avec: J : perte de charge linéaire en m/m; D : diamètre de la conduite en m;

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

V : vitesse moyenne d’écoulement en m/s; L : longueur de la conduite en m; λ : Coefficient de frottement, il caractérise l’écoulement ainsi que la nature de rugosité de la canalisation, il est donné par la formule d’Achour et al (2002):

푲 ퟒ.ퟓ 푹풆 −ퟐ 흀 = −ퟐ 퐥퐨퐠 + 풍풐품 (IV.3) ퟑ.ퟕퟏ 풙 푫 푹풆 ퟔ.ퟗퟕ

Avec: K: Rugosité absolue, elle représente la hauteur moyenne des aspérités de la surface des parois en contact avec l’eau. Re: Nombre de REYNOLDS donnée par la formule suivante: 퐕.퐃 푹풆 = (IV.4) 훖 V: Vitesse moyenne [m/s]; D: Diamètre [m]; 휐: Viscosité cinématique [m2/s].

IV.4.4.2 Pertes de charges singulière

Les pertes de charges singulières HS, sont celles occasionnées par des singularités (coudes, vannes, clapets,...). Elles ont estimées à 20 % des pertes de charges linéaires:

퐇퐒 = ퟎ, ퟐ × 퐇퐋 (IV.5)

IV.4.5 La pression

Il est nécessaire de vérifier les pressions au sol en chaque nœud, de ce fait la valeur maximale de la pression constitue la valeur à la quelle doit résister la conduite leurs de l’exploitation.

IV.5 Calcul les paramètres du transfert IV.5.1 Le logiciel de simulation (EPANET)

Est un logiciel de simulation du comportement hydraulique et qualitatif de l’eau sur de longues durées dans les réseaux sous pression. EPANET calcule le débit dans chaque tuyau, la pression à chaque nœud, le niveau de l’eau dans les réservoirs, et la concentration en substances chimiques dans les différentes parties du réseau, au cours d’une durée de simulation divisée en plusieurs étapes.

IV.5.2 Modélisation hydraulique

Les principaux facteurs de la modélisation sont:

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

 Les nœuds de demande sont les points du réseau ou les arcs se rejoignent. Ce sont des points d’entrée ou de sortie d’eau et peuvent également ne pas avoir de débit. Les données d'entrée minimales exigées pour les nœuds de demande sont:  L’altitude au-dessus d'un certain plan de référence;  La demande en eau (débit prélevé sur le réseau); Les résultats calculés aux nœuds de demande, à chacun des intervalles de temps d'une simulation sont:  La charge hydraulique: énergie interne par poids spécifique de fluide ou bien somme de l'altitude avec la hauteur de pression.  Les tuyaux sont des arcs qui transportent l'eau d'un point du réseau à l'autre. EPANET suppose que tous les tuyaux sont pleins à tout instant. L’eau s’écoule de l'extrémité qui a la charge hydraulique la plus élevée (altitude et pression) à celle qui a la charge hydraulique la plus faible. Les données de base pour les tuyaux sont:  Le nœud initial et final, le diamètre, la longueur; le coefficient de rugosité; Les valeurs calculées pour les tuyaux incluent:  Le débit; la vitesse d'écoulement; la perte de charge;

IV.6 Dimensionnement des conduites en charge

Le dimensionnement d’une canalisation sous pression se fait en tenant compte:

IV.6.1 Par refoulement

Dans le cas d’un transfert par refoulement, le dimensionnement de la conduite passe par un choix économique faisant intervenir les deux pôles principaux influents du cout de revient du projet et dépendants du diamètre:  Le cout d’investissement dicté par le prix de la conduite;  Le cout d’énergie engendrée par les stations de pompage lié aux pertes de charge. Le choix consiste en un compromis entre ces deux paramètres liés. L’augmentation du diamètre entraine une augmentation du prix d’investissement du projet, mais en contre partie, engendre des pertes de charge moindres et par ce fait une baisse de l’énergie consommée. Il existe des formules permettant de déterminer le diamètre économique d’une conduite de refoulement telle que les formules de BRESSE, VIBERT, très utiles pour des petites études ou lors d’un avant-projet sommaire. Pour des installations plus importantes, une évaluation plus rigoureuse facilitée par les moyens de calculs actuels est nécessaire faisant intervenir tout les aspects du calcul économique approprié. 30

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.6.1.1 Frais d’exploitation

Ils sont calculés en multipliant le prix unitaire du KWh par l’énergie consommée du système de pompage.

퐅퐞 = 퐄 × 퐞 (IV.6) Avec: e: Prix unitaire de l’énergie [Da/KWh] (dans notre cas 4,67); E: Energie consommée par le moteur de la pompe [KWh]. 퐄 = 퐏 × 퐭 × ퟑퟔퟓ (IV.7) t: Temps de pompage [h]; P: Puissance du moteur entrainant la pompe [KW]. 훒퐠퐇퐦퐭퐐 푷 = (IV.8) ɳ g: Force de pesanteur [m/s2] ; Q: Débit de canalisation [m3/s] ; ɳ: Rendement de la pompe [%] ; Hmt: Hauteur manométrique totale [m]. 퐇퐌퐓 = 퐇퐠 + 퐏퐃퐂 (IV.9) Hg: hauteur géométrique [m]; PDC: Pertes de charge [m]. 퐏퐃퐂 = 퐉 × 퐋 (IV.10) L: Longueur de la conduite [m]; J: Pertes de charge unitaire [m/m].

ퟖ훌퐐ퟐ 퐉 = (IV.11) 훑ퟐ퐠 퐃ퟓ 휆: Coefficient de perte de charge.

IV.6.1.2 Frais d’amortissement

Les frais d’amortissement annuels sont obtenus par la relation suivante :

퐅퐚 = 퐏퐜 × 퐋 × 퐀 (IV.12) Avec:

Pc: Prix unitaire de la conduite [DA/ml]; L: Longueur de la conduite [m]; A: Annuité d’amortissement annuel. 퐢 퐀 = + 퐢 (IV.13) 퐢+ퟏ 퐧−ퟏ

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Avec: i: Taux d’intérêt (dans notre cas i = 7 %); n: Nombre d’année d’amortissement (dans notre cas 25 ans); (Dans notre cas A = 0,070952457).

IV.6.1.3 Cout global

Le cout global annuel est représenté par la somme des frais d’amortissement et d’exploitation: 퐂퐠 = 퐅퐚 + 퐅퐞 (IV.14) Le diamètre techno-économique est celui présentant le bilan minimal.

IV.6.2 Par gravité

L’écoulement s’effectue à partir d’un réservoir situé à une altitude suffisante pour vaincre les pertes de charge causées par le débit transitant (charge disponible). Les paramètres hydrauliques intervenants dans le dimensionnement sont: Le débit, la vitesse, les pertes de charges unitaires, (Q, V, J). Le calcul se fait en résolvant un système de deux équations:

훑퐃ퟐ 푸 = 퐕 (IV.15) ퟒ 훌 퐯ퟐ 퐉 = (IV.16) 퐃 ퟐ 퐠 Les étapes de dimensionnement sont les suivantes: On dispose d’une charge disponible définie par la différence d’altitudes entre deux bassins d’extrémité:

퐇퐝 = 퐉 × 퐋 (IV.17) 퐇 퐉 = 퐝 (IV.18) 퐋 Pour obtenir le débit projeté, on détermine par calculs itératifs optimal permettant de dissiper la charge disponible:

ퟖ훌퐐ퟐ 퐇 = 퐋 (IV.19) 퐝 훑ퟐ퐠 퐃ퟓ

ퟓ ퟖ훌퐐ퟐ 푫 = ퟐ 퐋 (IV.20) 훑 퐠 퐇퐝 On évalue par la suite le débit provoqué par le diamètre commercial proche du diamètre optimal. Par conséquent, il y aura une augmentation de débit.

ퟐ품푯풅 퐕 = 흀푳 (IV.21) 푫

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

L’ajustement du débit s’effectuera à l’aide de pertes de charge singulières (vanne de régulation):

∆푯풔 = 퐇퐝 − 퐇퐧 (IV.22) Avec:

풗ퟐ ∆푯 = 흃 (IV.23) 풔 ퟐ품 흃: Coefficient des pertes de charge singulière dépend du degré de fermeture de la vanne

ퟖ퐐ퟐ훌 퐇 = × 퐋 (IV.24) 퐧 품훑ퟐ퐃ퟓ

Hn: Hauteur nécessaire [m]. On veillera à avoir des vitesses d’écoulement raisonnables.

IV.7 Dimensionnement IV.7.1 Variante 1 (voir Annexe 1)

IV.7.1.1 Tronçon SP1_RV Damous (Ref)

Qproj = 0,157 m3/s, Vmin = 0,5 m/s, Vmax = 2 m/s, L = 10700 m; Dmin = 0,316 m, Vmax = 0,632 m, Hg = 223 m, k = 0,0001 m, ɳ = 70 %, t = 20 h; ɳ: rendement de la pompe choisie, t: le temps de pompage choisi.

Tableau 4.1: Les diamètres choisis du tronçon SP1_RV Damous

D1 D2 D3 D4 D5 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6

Tableau 4.2: Calcul de la Hmt du tronçon SP1_RV Damous

D (m) V (m/s) Re λ ∆HT (m) Hmt (m) 0,35 1,6326569 571429,9077 0,016138425 80,435723 303,44 0,4 1,2500029 500001,1692 0,015993701 40,886229 263,89 0,45 0,9876566 444445,4837 0,01591214 22,573249 245,57 0,5 0,8000019 400000,9354 0,015876231 13,299197 236,30 0,6 0,5555569 333334,1128 0,01589652 5,3514793 228,35

Tableau 4.3: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP1_RV Damous

D (m) P (Kw) E (Kwh) Fexp (DA) 0,35 667,97248 4876199,1 22.771.850 0,4 580,90965 4240640,4 19.803.791 0,45 540,59611 3946351,6 18.429.462

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

0,5 520,18055 3797318 17.733.475 0,6 502,68473 3669598,5 17.137.025

Tableau 4.4: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP1_RV Damous

D (m) ml (DA) Famort (DA) 0,35 7250 5.504.137 0,4 8500 6.453.126 0,45 10000 7.591.913 0,5 12900 9.793.568 0,6 17500 13.285.848

Tableau 4.5: Cout global du tronçon SP1_RV Damous

D (m) 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6 Fexp 22.771.850 19.803.791 18.429.462 17.733.475 17.137.025 Famort 5.504.137 6.453.126 7.591.913 9.793.568 13.285.848 Bilan (DA) 28.275.987 26.256.917 26.021.375 27.527.043 30.422.873

Le bilan minimum est: 26.021.375 DA Le diamètre économique correspond au bilan économique: 450 mm

Figure 4.1: Simulation du tronçon SP1_RV Damous

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CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.6: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP1_RV Damous

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 42 0 43 1 Nœud 3 42 0 288,56 246,56 Nœud 4 81 0 287 206 Nœud 5 54 0 283,29 229,29 Nœud 6 39 0 278,02 239,02 Nœud 7 43 0 272,75 229,75 Nœud 8 67 0 270,64 203,64 Nœud 9 194 0 267,48 73,48 Bâche 1 43 157,1 43 0 Réservoir 10 260 157,1 266 6

Tableau 4.7: Etat des arcs du réseau du tronçon SP1_RV Damous

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 0,99 1,76 Tuyau 3 840 0,99 1,76 Tuyau 4 888 0,99 1,76 Tuyau 5 2112 0,99 1,76 Tuyau 6 3000 0,99 1,76 Tuyau 7 3000 0,99 1,76 Tuyau 8 1200 0,99 1,76 Tuyau 9 1800 0,99 1,76 Pompe 2 Sans valeur 0 -

35

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP PMS

350

300 RV Damous 250

200

Cote (m)Cote 150

100

50 SP 1 0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 4.2: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP1_RV Damous Pression Maximale de Service PMS = 24,8 bar;

Pression Nominale PN = 25 bar.

IV.7.1.2 Tronçon RV Damous_RV Larhat (Gr)

Caractéristiques hydrauliques sont: Q = 881,7 l/s, Hd = 101 m, DN = 700 mm, L = 10840 m;

36

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.3: Simulation du tronçon RV Damous_RV Larhat

Tableau 4.8: Etat des nœuds du réseau du tronçon RV Damous_RV Larhat

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 183 0 256,62 73,62 Nœud 3 83 0 240,56 157,56 Nœud 4 59 0 234,8 175,8 Nœud 5 100 0 226,05 126,05 Nœud 6 67 0 206,5 139,5 Nœud 7 154 0 204,19 50,19 Nœud 8 154 0 160,05 6,05 Réservoir 1 260 881,71 261 1 Réservoir 9 154 881,71 160 6

Tableau 4.9: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV Larhat

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 835 2,29 5,24 Tuyau 2 3065 2,29 5,24 Tuyau 3 1100 2,29 5,24 Tuyau 4 1670 2,29 5,24 Tuyau 5 3730 2,29 5,24 Tuyau 6 440 2,29 5,24 Tuyau 8 10 2,29 5,24 Vanne 7 Sans valeur 2,29 44,14

37

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP PMS 300 RV Damous 250

200 RV RV Larhat

150 Cote (m) Cote 100

50

0 0 2 4 6 8 10 12

L cum(Km) Figure 4.4: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon RV Damous_RV Larhat

PMS = 18,7 bar, PN = 25 bar.

IV.7.1.3 Tronçon RV Damous_RV B. Haoua (Gr)

Caractéristiques hydrauliques sont: DN = 400 et 500 mm, Hd = 121 m, (Q = 221,3 l/s BR, L = 16900 m);

(Q = 163,9 l/s BR_B. Haoua, L = 900 m).

Figure 4.5: Simulation du tronçon RV Damous_RV B. Haoua 38

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.10: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV B. Haoua

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 25 0 256,02 231,02 Nœud 3 93 0 254,03 161,03 Nœud 4 53 0 251,04 198,04 Nœud 5 156 0 242,28 86,28 Nœud 6 184 0 239,89 55,89 Nœud 7 180 0 237,1 57,1 Nœud 8 95 0 218,61 123,61 Nœud 9 32 57,4 206,89 174,89 Nœud 10 134 0 203,78 69,78

Nœud 11 134 0 140,03 6,03 Réservoir 1 260 221,31 261 1 Réservoir 12 134 163,91 140 6 Tableau 4.11: Etat des arcs du réseau du tronçon RV Damous_RV B. Haoua

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 2500 1,13 1,99 Tuyau 2 1000 1,13 1,99 Tuyau 3 1500 1,13 1,99 Tuyau 4 4400 1,13 1,99 Tuyau 5 1200 1,13 1,99 Tuyau 6 1400 1,13 1,99 Tuyau 7 3000 1,76 6,17 Tuyau 8 1900 1,76 6,17 Tuyau 9 900 1,3 3,45 Tuyau 11 10 1,3 3,45 Vanne 10 Sans Valeur 1,3 63,75

39

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP PMS 300 RV Damous 250

200

150

RV RV B.Haoua Cote (m) Cote 100

50

0 BR 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 L Cum (Km)

Figure 4.6:Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon RV Damous_RV B.Haoua PMS = 228 m, PN = 25 bar.

IV.7.1.4 Tronçon SP5_RT2 (Ref)

Le problème essentielle ici réside dans la détermination de la position techno-économique de la station SP5 pour cela nous étudiants 3 cas différentes.

PTN LP DN 250

300

250

200

150 Cote (m)Cote

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 4.7: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (1 cas)

40

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP DN 300

300

250

200

150 Cote (m)Cote

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 4.8: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (2 cas)

PTN LP DN 350

300

250

200

150 Cote (m)Cote

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 4.9: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RT2 (3 cas)

41

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Qproj = 0, 062 m3/s, Vmin = 0,5 m/s, Vmax = 1,8 m/s, Hg = 70 m Dmin = 0,216 m, Vmax= 0,399 m, k = 0,0001 m, ɳ = 70 %, t = 22 h

Tableau 4.12: Les diamètres choisis du tronçon SP5_RT2

D1 D2 D3 0,25 m 0,3 m 0,35 m

Tableau 4.13: Calcule de la Hmt du tronçon SP5_RT2

D (m) V (m/s) Re λ L (m) Hg (m) ∆HT (m) Hmt (m) 0,25 1,2756471 318911,7812 0,017685434 1720 70 12,110094 82,11 0,3 0,8858661 265759,8177 0,017537851 1620 55 4,5455716 59,55 0,35 0,6508404 227794,1295 0,017507364 1420 50 1,8402307 51,84

Tableau 4.14: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP5_RT2

D (m) P (Kw) E (Kwh) Fexp (DA) 0,25 72,055638 578606,78 27.02.094 0,3 52,254162 419600,92 19.59.536 0,35 45,492347 365303,55 1.705.968

Tableau 4.15: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP5_RT2

D (m) ml (DA) Famort (DA) 0,25 5000 574.715 0,3 6000 434.229 0,35 7250 113.169

Tableau 4.16: Cout global du tronçon SP5_RT2

0,25 0,3 0,35

Fexp 2.702.094 1.959.536 1.705.968 Famort 574.715 434.229 113.169 Bilan (DA) 3.276.809 2.393.765 1.819.137

Le bilan minimum est: 1.819.137 DA Le diamètre économique correspond au bilan économique: 350 mm

42

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.7.1.5 Tronçon BR_SP5 (Gr)

Tableau 4.17: Calcul frais d’amortissement annuel (Gr) du tronçon BR_SP5

D (m) ml (DA) L (m) Famort (DA) 0,25 5000 5900 2.093.097 0,3 6000 6000 2.554.288 0,35 7250 6200 3.189.313

Tableau 4.18: Calcul frais d’amortissement Annuel (Ref) du tronçon SP5_RT2

D (m) ml (DA) L (m) Famort (DA) 0,35 5000 1720 610.191 0,35 6000 1620 689.658 0,35 7250 1420 730.456

Tableau 4.19: Calcul frais d’exploitation (Ref) du tronçon SP5_ RT2

D (m) L (m) Fexp (DA) 0,35 1720 2.376.925 0,35 1620 1.879.038 0,35 1420 1.705.968

Tableau 4.20: Cout global du tronçon BR_SP5

Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3 D (m) 0,25 0,3 0,35 Famort (gr) 2.093.097 2.554.288 3.189.313 Famort (ref) 610.191 689.658 730.456 Fexp (ref) 2.376.925 1.879.038 1.705.968 Bilan (DA) 5.080.214 5.122.984 5.625.737

Le scénario technico-économique est: 5.080.214 DA Le diamètre choisis est: 250 mm. Il en résulte que la position technico-économique de la station SP5 est: L = 5900 m (Gr), (CTN = 180 m, Hg = 70, L = 1720 m (Ref)); PMS = 125,8 m, PN = 16 bar (Gr);

PMS = 7,223 bar, PN = 10 bar (Ref)

43

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.10: Simulation du tronçon BR_SP5

Tableau 4.21: Etat des nœuds du réseau du tronçon BR_SP5

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 75 0 199,46 124,46 Nœud 3 32 0 195,49 163,49 Nœud 4 113 0 189,54 76,54 Nœud 5 159 57,4 179,28 20,28 Réservoir 1 206,89 57,4 207,89 1

Tableau 4.22: Etat des arcs du réseau du tronçon BR_SP5

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km)

Tuyau 1 1700 1,17 4,96 Tuyau 2 800 1,17 4,96

Tuyau 3 1200 1,17 4,96 Tuyau 4 2070 1,17 4,96

44

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.11: Simulation du tronçon SP5_RT2

Tableau 4.23: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP5_RT2

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 180 0 181 1 Nœud 3 180 0 253,23 73,23 Nœud 4 206 0 252,84 46,84 Nœud 5 225 0 251,16 26,16 Bâche 1 181 62,62 181 0 Réservoir 6 250 62,62 251 1

Tableau 4.24: Etat des arcs du réseau du tronçon SP5_RT2

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 0,65 1,08 Tuyau 3 360 0,65 1,08 Tuyau 4 1560 0,65 1,08 Tuyau 5 144 0,65 1,08 Pompe 2 Sans valeur 0 -

IV.7.1.6 Tronçon RT2_RV O. Goussine (Gr)

Caractéristiques hydrauliques sont: DN = 250 mm, Q = 57,4 l/s, Hd = 44 m, L = 3980 m PMS = 11,2 bar, PN= 16 bar.

45

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.12: Simulation du tronçon RT2_RV O. Goussine

Tableau 4.25: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT2_RV O. Goussine

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 193 0 243,17 50,17

Nœud 3 126 0 239,2 113,2 Nœud 4 204 0 231,27 27,27

Nœud 5 204 0 207,05 3,05 Réservoir 1 250 57,4 251 1

Réservoir 6 204 57,4 207 3 Tableau 4.26: Etat des arcs du réseau du tronçon RT2_RV O. Goussine

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1580 1,17 4,96 Tuyau 2 800 1,17 4,96 Tuyau 3 1600 1,17 4,96 Tuyau 5 10 1,17 4,96 Vanne 4 Sans Valeur 1,17 24,22

46

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP Gr1 LP Ref LP Gr2 PMS1 PMS 2

300

RT 2 250

200 RV RV O.Goussine SP 5

150 Cote (m) Cote

100

50

BR 0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 4.13: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon BR_RV O. Goussine

IV.7.1.7 Tronçon SP2, SP3, SP4_RT1 (Ref)

Qproj = 0,805 m3/s, Vmin = 0,5 m/s, Vmax = 2 m/s Dmin =0,716 m, Vmax= 1,432 m, Hg = 199 m, k = 0,0001 m, ɳ = 70 %, t = 22 h

Tableau 4.27: Les diamètres choisis du tronçon SP2_RT1

D1 D2 D3 D4 D5 D6 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,4

Tableau 4.28: Calcule de la Hmt du tronçon SP2_RT1

D (m) V (m/s) Re λ ∆HT (m) Hmt (m) 0,8 1,6021115 1281689,225 0,013636214 5,7532073 204,75 0,9 1,2658659 1139279,311 0,013548166 3,1720067 202,17 1 1,0253514 1025351,38 0,013498291 1,866143 200,87 1,1 0,8473978 932137,6184 0,013476918 1,1568933 200,16 1,2 0,7120496 854459,4836 0,013477098 0,7487836 199,75 1,4 0,5231385 732393,8431 0,013522982 0,3476149 199,35

47

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.29: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP2_RT1

D (m) P (Kw) E (Kwh) Fexp (DA) 0,8 2310,8102 18555806 86.655.615 0,9 2281,6792 18321884 85.563.200 1 2266,9415 18203540 85.010.532 1,1 2258,937 18139264 84.710.364 1,2 2254,3312 18102279 84.537.644 1,4 2249,8036 18065923 84.367.861

Tableau 4.30: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP2_RT1

D (m) ml (DA) Famort (DA) 0,8 22600 3.447.580 0,9 25425 3.878.527 1 28250 4.309.475 1,1 31075 4.740.422 1,2 33900 5.171.370 1,4 39550 6.033.265

Tableau 4.31: Cout global du tronçon SP2_RT1

D (m) 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,4 Fexp 86.655.615 85.563.200 85.010.532 84.710.364 84.537.644 84.367.861 Famort 3.447.580 3.878.527 4.309.475 4.740.422 5.171.370 6.033.265 Bilan (DA) 90.103.195 89.441.727 89.320.007 89.450.786 89.709.013 90.401.126

Le bilan minimum est: 89.320.007 DA, Le diamètre économique correspond au bilan économique: 1000 mm.

48

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.14: Simulation du tronçon SP2_SP3

Tableau 4.32: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP2_SP3

ID Nœud CTN (m) Qn (L/s) H (m) P (m) Nœud 2 260 0 261 1 Nœud 3 260 0 461,87 201,87 Nœud 4 360 0 460,76 100,76 Nœud 5 457 0 460 3 Bâche 6 460 805,32 460 0 Réservoir 1 260 805,32 261 1

Tableau 4.33: Etat des arcs du réseau du tronçon SP2_SP3

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,73 Tuyau 3 1536 1,03 0,72 Tuyau 4 1044 1,03 0,72 Tuyau 5 1 1,03 0,71 Pompe 2 Sans valeur 0 -

49

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.15: Simulation du tronçon SP3_SP4

Tableau 4.34: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP3_SP4

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 457 0 458 1 Nœud 3 457 0 657,93 200,93 Nœud 4 552 0 657,08 105,08 Nœud 5 654 0 656 2 Bâche 1 458 805,31 458 0 Bâche 6 656 805,31 656 0

Tableau 4.35: Etat des arcs du réseau du tronçon SP3_SP4

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,71 Tuyau 3 1176 1,03 0,72 Tuyau 4 1488 1,03 0,72 Tuyau 5 1 1,03 0,74 Pompe 2 Sans valeur 0 -

50

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.16: Simulation du tronçon SP4_RT1

Tableau 4.36: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP4_RT1

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 654 0 655 1 Nœud 3 654 0 852,52 198,52 Nœud 4 750 0 851,72 101,72 Bâche 1 655 805,3 655 0 Réservoir 5 850 805,3 851 1

Tableau 4.37: Etat des arcs du réseau du tronçon SP4_RT1

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,74 Tuyau 3 1104 1,03 0,72 Tuyau 4 996 1,03 0,72 Pompe 2 Sans valeur 0 -

PMS = 20,087 bar (SP2_SP3), PN = 25 bar; PMS = 19,993 bar (SP3_SP4), PN = 25 bar; PMS = 19,752 bar (SP4_RT1), PN = 25 bar.

IV.7.1.8 Tronçon RT1_RV B. Milleuk (Gr)

Caractéristiques hydrauliques sont: DN = 600 mm, Q = 738,2 l/s, Hd = 105 m, L = 7580 m; PMS = 13,5 bar, PN = 16 bar.

51

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Figure 4.17: Simulation du tronçon RT1_RV B. Milleuk

Tableau 4.38: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT1_RV B. Milleuk

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 815 0 839,77 24,77 Nœud 3 770 0 829,2 59,2 Nœud 4 725 0 819,44 94,44 Nœud 5 685 0 809,68 124,68 Nœud 6 670 0 799,1 129,1 Nœud 7 740 0 789,34 49,34 Nœud 8 740 0 746,08 6,08 Réservoir 1 740 738,21 851 1 Réservoir 9 850 738,21 746 6

Tableau 4.39: Etat des arcs du réseau du tronçon RT1_RV B. Milleuk

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1380 2,61 8,13 Tuyau 2 1300 2,61 8,13 Tuyau 3 1200 2,61 8,13 Tuyau 4 1200 2,61 8,13 Tuyau 5 1300 2,61 8,13 Tuyau 6 1200 2,61 8,13 Tuyau 8 10 2,61 8,13 Vanne 7 Sans Valeur 2,61 43,26 52

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP Ref LP Gr PMS 900

800 RT 1

700 RV RV B.Milleuk SP 4 600

500 SP 3 Cote (m)Cote 400

300

200 SP 2

100

0 0 2 4 6 8 10 12 14 L Cum (Km)

Figure 4.18: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP2_RV.B. Milleuk

IV.7.2 Variante 2 (voir Annexe 2) Concernant la variante 2, le système présente le même schéma sauf pour le tronçon: SP1-SP6-SP7-SP8_RV B. Milleuk

IV.7.2.1 Tronçon SP1, SP6, SP7, SP8 _RV B. Milleuk (Ref)

Qproj = 0,805 m3/s, Vmin = 0,5 m/s, Vmax = 2 m/s Dmin = 0,716 m, Vmax= 1,432 m, Hg = 181 m, k = 0,0001 m, ɳ = 70 %, t = 22 h

Tableau 4.40: Les diamètres choisis du tronçon SP1_SP6

D1 D2 D3 D4 D5 D6 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,4

Tableau 4.41: Calcule de la Hmt du tronçon SP1_SP6

D (m) V (m/s) Re λ ∆HT (m) Hmt (m) 0,8 1,6021115 1281689,225 0,013636214 6,4221849 187,42 0,9 1,2658659 1139279,311 0,013548166 3,5408447 184,54 1 1,0253514 1025351,38 0,013498291 2,0831364 183,08 1,1 0,8473978 932137,6184 0,013476918 1,2914158 182,29 1,2 0,7120496 854459,4836 0,013477098 0,8358514 181,84 1,4 0,5231385 732393,8431 0,013522982 0,3880353 181,39

53

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.42: Calcul frais d’exploitation du tronçon SP1_SP6

D (m) P (Kw) E (Kwh) Fexp (DA) 0,8 2115,2152 16985178 79.320.783 0,9 2082,6969 16724056 78.101.342 1 2066,2455 16591951 77.484.411 1,1 2057,3102 16520201 77.149.340 1,2 2052,1688 16478916 76.956.536 1,4 2047,1148 16438332 76.767.011

Tableau 4.43: Calcul frais d’amortissement du tronçon SP1_SP6

D (m) ml (DA) Famort (DA) 0,8 22600 3.848.461 0,9 25425 4.329.519 1 28250 4.810.577 1,1 31075 5.291.634 1,2 33900 5.772.692 1,4 39550 6.734.807

Tableau 4.44: Cout global du tronçon SP1_SP6

D (m) 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,4 Fexp 79.320.783 78.101.342 77.484.411 77.149.340 76.956.536 76.767.011 Famort 3.848.461 4.329.519 4.810.577 5.291.634 5.772.692 6.734.807 Bilan 83.169.244 82.430.861 82.294.988 82.440.974 82.729.228 83.501.818

Le bilan minimum est: 82.294.988 DA Le diamètre économique correspond au bilan économique: 1000 mm

Figure 4.19: Simulation du tronçon SP1_SP6 54

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.45: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP1_SP6

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 42 0 43 1 Nœud 3 42 0 226,08 184,08 Nœud 4 81 0 225,44 144,44 Nœud 5 135 0 224,91 89,91 Nœud 6 222 0 224 2 Bâche 1 43 805,35 43 0 Bâche 7 224 805,35 224 0

Tableau 4.46: Etat des arcs du réseau du tronçon SP1_SP6

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,73 Tuyau 3 888 1,03 0,72 Tuyau 4 732 1,03 0,72 Tuyau 5 1260 1,03 0,72 Tuyau 6 1 1,03 0,73 Pompe 2 Sans valeur 0 -

Figure 4.20: Simulation du tronçon SP6_SP7 55

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.47: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP6_SP7

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 222 0 223 1 Nœud 3 222 0 407,4 185,4 Nœud 4 280 0 407,1 127,1 Nœud 5 350 0 406,76 56,76 Nœud 6 404 0 406 2 Bâche 1 223 805,32 223 0 Bâche 7 406 805,32 406 0

Tableau 4.48: Etat des arcs du réseau du tronçon SP6_SP7

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,73 Tuyau 3 408 1,03 0,72 Tuyau 4 480 1,03 0,72 Tuyau 5 1044 1,03 0,72 Tuyau 6 1 1,03 0,71 Pompe 2 Sans valeur 0 -

Figure 4.21: Simulation du tronçon SP7_SP8

Tableau 4.49: Etat des arcs du réseau du tronçon SP7_SP8

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 404 0 405 1 Nœud 3 404 0 588,59 184,59 Nœud 4 475 0 588,02 113,02 Nœud 5 530 0 587,56 57,56 Nœud 6 585 0 587 2 Bâche 1 405 805,31 405 0 Bâche 7 587 805,31 587 0 56

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.50: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP7_SP8

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,71 Tuyau 3 792 1,03 0,72 Tuyau 4 636 1,03 0,72 Tuyau 5 768 1,03 0,72 Tuyau 6 1 1,03 0,71 Pompe 2 Sans valeur 0 -

Figure 4.22: Simulation du tronçon SP8_RT3

Tableau 4.51: Etat des nœuds du réseau du tronçon SP8_RT3

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 585 0 586 1 Nœud 3 585 0 767,94 182,94 Nœud 4 635 0 767,78 132,78 Nœud 5 702 0 767,02 65,02 Bâche 1 586 805,33 586 0 Réservoir 6 765 805,33 766 1

Tableau 4.52: Etat des arcs du réseau du tronçon SP8_RT3

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1 1,03 0,71 Tuyau 3 216 1,03 0,72 Tuyau 4 1044 1,03 0,72 Tuyau 5 1416 1,03 0,72 Pompe 2 Sans Valeur 0 -

PMS = 18,308 bar (SP1_SP6), PMS = 18,44 bar (SP6_SP7), PMS = 18,359 bar (SP7_SP8), PMS = 18,194 bar (SP8_RT3); PN = 25 m 57

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.7.2.2 Tronçon RT3_RV B. Milleuk (Gr)

Caractéristiques hydrauliques sont : DN = 700 mm, Q = 738,2 l/s, Hd = 20 m, L= 4230 m; PMS = 10,6 bar, PN = 16 bar.

Figure 4.23: Simulation du tronçon RT3_RV B. Milleuk

Tableau 4.53: Etat des nœuds du réseau du tronçon RT3_RV B. Milleuk

ID Nœud CTN (m) Qn (l/s) H (m) P (m) Nœud 2 675 0 762,03 87,03 Nœud 3 668 0 758,84 90,84 Nœud 4 660 0 755,5 95,5 Nœud 5 740 0 750,31 10,31 Nœud 6 740 0 746,04 6,04 Réservoir 1 765 738,24 766 1 Réservoir 7 740 738,23 746 6

Tableau 4.54: Etat des arcs du réseau du tronçon RT3_RV B. Milleuk

ID Arc L (m) V (m/s) J (m/km) Tuyau 1 1070 1,92 3,71 Tuyau 2 860 1,92 3,71 Tuyau 3 900 1,92 3,71 Tuyau 4 1400 1,92 3,71 Tuyau 6 10 1,92 3,71 Vanne 5 Sans valeur 1,92 4,27 58

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

PTN LP Ref LP Gr PMS

900 RT 3 800

700 RV B.Milleuk

600 SP 8 500

400 SP 7 Cote (m)Cote

300

200 SP 6

100 SP 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 L Cum (Km)

Figure 4.24: Tracé de la ligne piézométrique sur profil en long du tronçon SP1_RV.B. Milleuk

Remarque

Dans les figures de simulation (EPANET), les valeurs que se trouvent dans les tronçons sont des débits (l/s), et dans les nœuds sont des pressions (m).

IV.8 Résumé

Le calcule de la capacité du réservoir tampon et la capacité de la bâche se base sur une hypothèse d’une demi heure de stockage.

퐕 = ퟎ. ퟓ. 퐐 (IV.25)

Avec:

V: Volume de la bâche ou réservoir tampon [m3]

Q: débit de projet [m3/h]

3 VRT1=VRT3 = 1449,54 ≅ 1500 m

3 VRT2 = 112,72 ≅ 250 m

 Les stations de pompages (Bâches + salles des machines + équipements)  Les bâches sont positionnées avant les stations de pompages.

59

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Tableau 4.55: Comparaison technico-économique entre les variantes 1 et 2

Choix suivant analyse Variante 1 Variante 2 multi critère SP (Nbr), SP (Nbr), Conduite, L (m), D Capacité des Conduite, L (m), Capacité des Variante Variante P (kw), P (kw), (mm), PN (bar) réservoirs m3 D (mm), PN (bar) réservoirs m3 1 2 Vbache (m3) Vbache (m3) Fonte,10700, 450, 1, 541 (4000,1000, Fonte,10700, 450, 1, 541 (4000,1000, SP 1_RV Damous 0 0 25 1000) 25 1000) Fonte, 10840, 700, (25000,6000, Fonte, 10840, 700, (25000,6000, RV Damous_RV Larhat 0 0 0 0 25 7500) 25 7500) Fonte, 17800, (5000,1000, Fonte, 17800, (5000,1000, RV Damous_RV B. Haoua 0 0 0 0 (500,400), 25 1000) (500,400), 25 1000) Fonte, (11600), Fonte, (11600), 1, 50, 250 (5000,1000, 1, 50, 250 (5000,1000, BR_RV O. Goussine (250,300), (250,300), 0 0 1000), 250 1000), 250 (25,10,16) (25,10,16) RV Damous_ RV B. Milleuk Fonte,(13700), (3*2267), (20000,5000, Fonte, (12300), (4*2267), (20000,5000, 0 1 Ou SP1_RV B. Milleuk (1000,600), (25,16) (2*1500) 7000), 1500 (1000,700), (25,16) (3*1500) 7000), 1500 0 1 Donc la meilleure variante technico-économique est la variante 1

.

60

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.9 Stations de pompages

Le pompage de l’eau est apparu comme une nécessitée depuis l’antiquité. Dans un projet de transport et de distribution d’eau, il est souvent nécessaire de recourir à des systèmes de pompage lorsque le terrain ne permet pas un écoulement naturel par gravitation ou dans le cas ou la dénivelée disponible n’aboutie pas au débit souhaité

IV.10 Calcul de la hauteur manométrique total d’élévation

C’est la différence d’énergie entre l’entrée et la sortie de la pompe

퐇퐌퐓 = 퐇퐠+ 퐇퐚 + 퐇퐫 (IV.26) Avec:

Hg: Hauteur géométrique en [m];

Ha: perte de charge à l’aspiration en [m];

Hr: perte de charge au refoulement [m].

IV.11 Courbe caractéristique

Le fonctionnement d’une turbopompe est caractérisé par un système de courbes à deux dimensions imaginé par Râteau et Bergeron. Pour une vitesse de rotation fixe, on a:

 La caractéristique H = f (Q) qui donne la courbe hauteur-débit;  La caractéristique P = f (Q) qui donne la courbe puissances-débit;  La caractéristique ɳ = f (Q) qui donne la courbe rendement-débit.

IV.12 Point de fonctionnement Le point de fonctionnement du système pompe-conduite est déterminé par comparaison des deux courbes caractéristiques suivantes  la courbe caractéristique hauteur-débit de la pompe considérée;  la courbe caractéristique de la conduite reliée à la pompe. Connaissant les caractéristiques de la conduite équipant la pompe, il est possible de calculer les pertes de charges engendrées pour différents débits possibles et connaissant la hauteur géométrique, la charge total résultante.

ퟐ 퐇 = 퐇퐠+ 퐑퐐 (IV.27) Avec: H: charge totale en fonction du débit[m]; R: coefficient qui caractérise la résistance de la conduite [m].

61

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

IV.7.3 Vitesse spécifique On caractérise un type de pompe par sa vitesse spécifique au rendement optimal. La vitesse spécifique Ns [tr/mn] représente la vitesse de rotation d’une pompe géométriquement semblable à celle considérée pour une hauteur d’élévation de 1 m et un débit de 1 m3/s.

ퟏ 퐧퐐 ퟐ 퐍퐬 = ퟑ (IV.28) 퐇 ퟒ Avec: n: vitesse de rotation [tr/mn]; Q: débit au rendement maximal [m3/s]; H: hauteur de refoulement correspondante au rendement maximal [m].

IV.13 Cavitation Est un phénomène physique très complexe, ce phénomène se produit lorsque la pression absolue à l’entrée de la pompe est inférieure à la tension de vapeur du liquide. Il se forme des cavités remplies de vapeur et d’air, qui, dans les zones de pression élevées, provoquent d’importantes perturbations, bruits dans l’écoulement et des vibrations, ce qui entraine la détérioration des caractéristiques hydrauliques (rendement, la hauteur de refoulement, …) et l’érosion des matériaux au niveau de la pompe. Afin de remédier ce problème, on doit assurer à l’aspirateur une certaine pression dite : charge nette minimale disponible à l’aspiration NPSHd, (donnée par l’utilisateur) sera supérieure à la charge nette minimale requise à l’aspiration NPSHr, (donnée par le constructeur).

퐍퐏퐒퐇퐝 = ퟏퟎ + 퐇퐚 − ( 퐉퐚 + 퐡퐯) (IV.29) alimentation en charge

퐍퐏퐒퐇퐝 = ퟏퟎ + 퐇퐚 − ( 퐉퐚 + 퐡퐫) (IV.30) alimentation en dépression Avec:

Ha: Hauteur d’aspiration;

Ja: Perte de charge à l’aspiration; hr: Pression au point d’aspiration 0,2 m; hv: tension de vapeur d’eau pompée à la température considérée t = 18 C°.

IV.14 Choix des groupes de pompage IV.13.1 Station 1 (SP1) On suppose l’utilisation d’une pompe et une pompe de secours. Pour un débit Q = 0,157 m3/s, Hmt = 245,57 m Sur la catalogue KSB, on à choisis la pompe Multitec A 150/ 2-12.2 11.67 [7] 62

CHAPITRE IV : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES

Hmt = 245,62 m, n= 2987 tr/min, ɳ = 79,5 %, P = 474,38 KW, Ns = 19,08 tr/mn, NPSHr = 8,67 m,

NPSHd > NPSHr les pompes sont supposées en charge.

IV.13.2 Stations 2, 3, 4 (SP2, SP3, SP4) On suppose l’utilisation de (4) pompes identique en parallèles et une pompe secours. Bâche 1 et 2 : V = 1449,54 ≅ 1500 m3, pour un débit Q = 0,201 m3/s, Qt = 805,3 l/s, Hmt = 200,87 m. Sur la catalogue KSB, on à choisis la pompe Omega 250-800 A GB G F [8] Hmt = 200,87 m, n = 1493 tr/min, ɳ = 74,1 %,

P = 534,14 KW, Ns = 12,54 tr/mn, NPSHr = 5,23 m,

NPSHd > NPSHr les pompes sont supposées en charge.

IV.13.3 Station 5 (SP5) On suppose l’utilisation d’une pompe et une pompe de secours. Bâche 3: V = 112,716 ≅ 250 m3, pour un débit Q = 0,062 m3/s. Sur la catalogue KSB, on à choisis la pompe Multitec A 150/ 2-11.2 10.67 [9] Hmt = 72,26 m, n = 1489 tr/min, ɳ = 79,9 %,

P = 55, 42 KW, Ns = 14, 96 tr/mn, NPSHr = 1, 67 m,

NPSHd > NPSHr les pompes sont supposées en charge.

IV.15 Conclusion

Dans ce chapitre on a calculé les diamètres économiques pour la partie refoulement par l’utilisation d'un programme Excel, ensuite on a fait recours à une simulation sur logiciel EPANET afin de définir tous les paramètres hydraulique, concernant la partie gravitaire on a dimensionné les conduites et choisis les stations de pompages, enfin nous avons pu dégager la variante technico-économique suite à une analyse multi critères.

63

CHAPITRE V

PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

CHAPITRE V: PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.1 Introduction

Les conduites, en général sont posées en terre, ou en galeries, d’adduction gravitaire ou par refoulement, sont menacées de dégradation ou de destruction par des causes diverses naturelles ou artificielles. Leur bonne conservation dépend, en premier lieu, de la qualité du matériau dont elles sont constituées et surtout de son adaptation aux caractéristiques physico-chimiques des terrains dans lesquels elles sont posées et ceci est vrai pour les différentes natures de matériaux, mais principalement pour les conduites métalliques: fonte, acier... Entre les phénomènes destructeurs les plus redoutables le coup de bélier.

V.2 Définition de phénomène de coup de bélier

Le coup de bélier est un phénomène transitoire oscillatoire dont les causes les plus fréquentes sont les suivantes:  Arrêt brutal d’un ou de plusieurs groupes électropompes. alimentant une conduite de refoulement débutant en un réservoir;  Démarrage d’une pompe;  Fermeture instantanée ou trop rapide d’une vanne de sectionnement. Les conduites de refoulement doivent toujours être examinées du point de vue protection contre les coups de bélier. Il en sera de même pour les conduites d’adduction dont le débit se trouve réglé à l’aval par un robinet vanne. Les caractéristiques d’ouverture et de fermeture de ce robinet vanne sont connues.

V.3 Causes du coup de bélier

 Ouverture ou la fermeture des vannes dans les conduites en charge à écoulement gravitaire;  La mise en marche ou l’arrêt des pompes dans les conduites en charge par refoulement;  Le remplissage ou la vidange d’un système d’AEP;  Modification de la vitesse d’une pompe;  Une variation du niveau d’un réservoir à une extrémité du réseau;  La disparition de l’alimentation électrique dans une station de pompage qui est la cause la plus répandue du coup de bélier;  La mise en marche ou la modification de l’opération d’une turbine.

64

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.4 Les risques dus aux coups de bélier

En pratique les risques dus au coup de bélier sont importants:

V.4.1 Forte pression

Les surpressions dues aux coups de bélier peuvent être engendrées aux plus de la pression initiale si leur somme dépasse la pression maximale admissible de la conduite il peut y avoir fissuration de cette dernière et dislocation des points.

V.4.2 Pression négative

Cette pression peut apparaître soit après une forte surpression, soit à la suite d’un arrêt instantanée d’une pompe si cette pression devient inférieure à 10 m.c.e il se produit une poche de cavitation. Des conséquences néfastes peuvent être criées dans la conduite à la suite de cette pression négative, telle que l’implosion de la conduite, l’aspiration des joints et le décollement de l’enduit de protection interne.

V.4.3 Fatigue des conduites

Le passage successif d’une surpression à une dépression et inversement peut provoquer la fatigue des conduites ce phénomène est très compliquée dans le cas où les conduites sont enterrées.

V.5 Moyens de protection contre le coup de bélier

Les appareils anti bélier devront avoir pour effet de limiter la dépression et de la surpression, les appareils les plus utilisés sont:

V.5.1 Les volants d’inertie

Ces volants qui interviennent dans la protection contre les dépressions. Le volant d’inertie calé sur l’arbre du groupe constitue l’un de ces moyens grâce à l’énergie qu’il accumule pendant la marche normale. Le volant d’inertie la restitue au moment de la disjonction et permet ainsi d’allonger le temps d’arrêt de l’ensemble donc de diminuer l’intensité du coup de bélier.

V.5.2 Les soupapes de décharge

Les soupapes de décharge qui interviennent dans la protection contre les surpressions. Ces appareils font intervenir un organe mécanique, un ressort à boudin ordinairement qui par sa compression obture en exploitation normale un orifice placé sur le conduit au point à protéger. 65

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

Figure 5.1: Soupape de décharge

V.5.3 Les reservoirs d’air

Les réservoirs d’air qui interviennent à la fois dans la protection contre les dépressions et les surpressions. L’alimentation continue de veine liquide après disjonction du groupe peut être effectuée à l’aide d’une réserve d’eau accumulée sous pression dans une capacité métallique disposée à la station de pompage et raccordée au refoulement.

Figure 5.2: Rèservoir d’air 66

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.5.4 Les cheminées d’équilibre

Les cheminées d’équilibre qui interviennent à la fois dans la protection contre les dépressions et les surpressions. A la place d’un réservoir d’air sous pression il peut être établi à la station de pompage .un réservoir à l’air libre appelé cheminée d’équilibre cette cheminée jouera le même rôle mais dans le cas de hauteurs de refoulement même moyennes on arrive rapidement à des ouvrages d’art importants puisque l’eau s’élèvera déjà en régime normal à la hauteur géométrique augmentée des pertes des charges.

Figure 5.3: Cheminée d’équilibre

V.6 Analyse physique du phénomène du coup de bélier [10]

Le débit Q0 se trouve brusquement arrêter à la suite d’une disjonction ; quatre phases peuvent alors être envisagées: Phase 1: la colonne liquide vas poursuivre son chemin ascendant dans la conduite mais n’étant plus alimentée. Il va en résulter derrière elle une dépression, chaque tranche considère de la conduite ce contracté successivement par diminution élastique du diamètre. Une onde de pression prend naissance au départ de la pompe et se propage entre la pompe et le réservoir à une vitesse ou célérité(a). L : est la distance entre la pompe et le réservoir L/a : temps mis par cette onde pour atteindre le réservoir Phase 2: par suite de son élasticité, la conduite reprend son diamètre primitif, l’eau revient alors dans la conduite au bout d’un nouveau temps 2L/a depuis l’origine du phénomène, 67

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER toute l’eau est descende, mais va se trouve trouver arrêter par le clapet de la pompe qui entre temps s’est fermé. Phase 3: la tranche d’eau se trouve en contact avec le clapet, elle va se trouvé comprimée, entrainant une dilatation de la conduite; les tranches qui suivent vont subir la même conséquence au bout d’un nouveau temps 3L/a, toute la conduite sera dilatée avec une eau surpressée immobile. Phase 4: Grace à l’élasticité de la conduite celle-ci reprend son diamètre initial, les tranches d’eau reprenant leurs dimensions premières. Au bout d’un nouveau temps 4L/a et nous retrouvons dans la même situation qu’au moment de l’arrêt brusque de la pompe.

Figure 5.4: Phases de propagation de l’onde

68

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

Ce phénomène pour le cas d’une conduite de refoulement, est donc caractérisé tout d’abord, par une pression soit par une surpression. La célérité d’onc pour l’eau est donnée par l’expression suivante: ퟗퟗퟎퟎ 퐚 = (V.1) 퐃 ퟒퟖ,ퟑ+퐤 퐞 Donc la valeur de coup de bélier est déterminée par: 퐚퐕 퐛 = ± ퟎ (V.2) 퐠 b: la valeur de coup de bélier

V0: vitesse d’écoulement en régime permanant (m/s) g: accélération de pesanteur (9,81 m/s2) ퟐ퐋 퐓 = (V.3) 퐚 ퟐ퐋 Nous optons pour une fermeture lente ( 퐭 > 푇 = ) 퐚

Tf b Hmax ퟐ퐋퐕 퐭 = ퟎ (V.4) 퐠퐛

V.7 Etude des régimes transitoires du transfert

Au cours de l’étude du coup de bélier, nous allons déterminer à l’aide d’un logiciel de calcul les pressions minimales et maximales le long de la conduite de transfert à la suite d’une manœuvre ou d’un événement exceptionnel. Puis, on établira le choix d’équipement de protection adéquat afin de réduire l’amplitude des régimes transitoires à des limites admissibles.

V.7.1 Etapes de calcul

 Définir le régime permanent initial. Dans le cas ou il existerait plusieurs régimes permanents, on prendra le cas le plus défavorable pour l’étude du régime transitoire;  Déterminer les éléments susceptibles d’engendrer un phénomène transitoire;  Effectuer le calcul en régime transitoire suivant les différents scenarios envisageables sans dispositifs de protection et évaluer l’amplitude du coup de bélier;  Choisir et dimensionner les protections anti-bélier aux sections présentant des surpressions ou dépressions excessives. Le dimensionnement s’effectue par calculs successifs jusqu’à obtention de courbes enveloppes des pressions minimales et maximales admissibles le long de la conduite. 69

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

L’analyse des régimes transitoires s’effectuera à l’aide du Programme Bergeron Excel.

V.7.2 Présentation du Programme Bergeron Excel

Est un programme pour le calcul de volume d’un réservoir d’air et analyse de coup de bélier avec la méthode de Bergeron. [11]

V.8 Dimensionnement des dispositifs de protection

Compte tenue du nombre limité d’équipement sur la conduite de transfert et du principe de démarrage et d’arrêt des pompes sur vanne fermée, les régimes transitoires sont essentiellement causées par arrêt inopiné d’un ou plusieurs groupes de pompage suite a une coupure d’alimentation électrique ou a une disjonction d’un relais de sécurité, on alors par fermeture ou ouverture de vannes rapides.

70

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.1 Tronçon SP1_RV Damous (Voir Chap IV, Fig 4.2, P 36)

Tableau 5.1: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon SP1_RV Damous. [11]

Diamètre (m) 0,450 Section (m2) 0,159 Débit (m3/s) 0,157 Vitesse (m/s) 0,988 Epaisseur (m) 0,0086 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 987

H0 (Hauteur géométrique) (m) 223 Longueur (m) 10700 Pertes de charges (m) 19,18 Hmt (m) 242,18

aV0/g (m) 99 Hmax (m) 322,425 Hmin (m) 123,575 DT (s) 21,684

Diamètre de la tubulure (m) 0,300 Diamètre de la tuyère (m) 0,150 k (montée) 11 m 0,212 c 0,64

V1 (m/s) 10,51

∆H1 (m) 3,6

k' (descente) 18 m' 0,125 c' 0,78

V2 (m/s) 17,79

∆H2 (m) 12,58 a/g (m)/(m/s) 100,6 Echelle

Vitesse (1 cm…0,5 m/s) 0,2 Charge (1 cm…50 m) 10 Tangente (Echelle de l’épure) 2,01 Angle de l'épure (°) 63,57

71

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

Tableau 5.2: Détermination le volume d’air du réservoir du tronçon SP1_RV.Damous. [11]

72

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

73

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

350

300

250

200

150

100

50

Pressions (m) Pressions 0 -1,500 -1,000 -0,500 0,000 0,500 1,000 1,500 Vitesse (m/s)

Figure 5.5: Epure de pression du tronçon SP1_RV. Damous. [11]

PTN LP Zmin Zmax

400

350

300 RV Damous 250

Cote (m)Cote 200

150

100

50 SP 1 0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 5.6: Courbe enveloppe de pression SP1_RV Damous

 On opte pour un réservoir d'air de 10 m3 en capacité totale. 74

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.2 Tronçon SP2_SP3 (Voir Chap IV, Fig 4.18, P 53)

Tableau 5.3: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du Tronçon SP2_SP3. [11]

Diamètre (m) 1,000 Section (m2) 0,785 Débit (m3/s) 0,805 Vitesse (m/s) 1,025 Epaisseur (m) 0,0135 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 895

H0 (Hauteur géométrique) (m) 199 Longueur (m) 2150 Pertes de charges (m) 2,73 Hmt (m) 201,73

aV0/g (m) 94 Hmax (m) 292,551 Hmin (m) 105,449 DT (s) 4,805 La pression maximale transitoire est inférieure à PMA.

V.8.3 Tronçon RT1_RV B. Milleuk (Voir Chap IV, Fig 4.18, P 53)

Hmin(toléré) = 105 – 95 = 10 m, Hmax (toléré) = 105 + 100 = 205 m;

Touv = 42,49s, Tfer = 40,36s, PMA = 208 m.

Tableau 5.4: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du Tronçon RT1_RV B. Milleuk. [11]

Diamètre (m) 0,600 Section (m2) 0,2826 Débit (m3/s) 0,738 Vitesse (m/s) 2,612 Epaisseur (m) 0,0099 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 949

H0 (Hauteur disponible) (m) 105 Longueur (m) 7580 Pertes de charges (m) 103,95 Hmt (m) 208,95

aV0/g (m) 253 Hmax (m) 357,605 Hmin (m) -147,605 DT (s) 15,98

75

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

PTN LP Ref LP Gr Zmax Zmin Hmin Hmax

1000

900 RT

800 RV RV B.Milleuk 700 SP 4 600

500

Cote(m) SP 3 400

300 SP 2 200

100

0 0 2 4 6 8 10 12 14 L Cum (Km)

Figure 5.7: Courbe enveloppe de pression du tronçon SP2_RV B. Milleuk

76

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.4 Tronçon SP5_RT2 (Voir Chap IV, Fig4.13, P 47)

Tableau 5.5: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon SP5_RT2. [11] Diamètre (m) 0,350 Section (m2) 0,0962 Débit (m3/s) 0,062 Vitesse (m/s) 0,645 Epaisseur (m) 0,0077 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 1022

H0 (Hauteur géométrique) (m) 70 Longueur (m) 1720 Pertes de charges (m) 3,35 Hmt (m) 73,35

aV0/g (m) 67 Hmax (m) 137,198 Hmin (m) 2,802 DT (s) 3,364

Diamètre de la tubulure (m) 0,200 Diamètre de la tuyère (m) 0,100 k (montée) 14 m 0,212 c 0,63 V1 (m/s) 9,33 ∆H1 (m) 2,8

k' (descente) 24,5 m' 0,125 c' 0,78 V2 (m/s) 15,8 ∆H2 (m) 9,92 a/g (m)/(m/s) 104,22 Echelle Vitesse (1 cm…0,5 m/s) 0,2 Charge (1 cm…20 m) 10 Tangente (Echelle de l’épure) 2,08 Angle de l'épure (°) 64,37

77

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

Tableau 5.6: Détermination le volume d’air du réservoir du tronçon SP5_RT2. [11]

78

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

79

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

140

120

100

80

60

40

20

0

-(mce) Pressions 1,000 -0,500 0,000 0,500 1,000 Vitesse (m/s)

Figure 5.8: Epure de pression du tronçon SP5_RT2. [11]  On opte pour un réservoir d'air de 0,6 m3 en capacité totale.

V.8.5 Tronçon BR_SP5 (Voir Chap IV, Fig 4.13, P 47)

Hmin (toléré) = 26,89 – 15 = 11,89 m, Hmax (toléré) = 26,89 + 175 = 201,89 m

Touv = 95,41s, Tfer = 11,67s, PMA = 208 m.

Tableau 5.7: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon BR_SP. [11]

Diamètre (m) 0,500 Section (m2) 0,1963 Débit (m3/s) 0,221 Vitesse (m/s) 1,128 Epaisseur (m) 0,009 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 971

H0 (Hauteur disponible) (m) 121 Longueur (m) 17800 Pertes de charges (m) 54,59 Hmt (m) 175,59

aV0/g (m) 112 Hmax (m) 232,667 Hmin (m) 9,333 DT (s) 36,646

80

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.6 Tronçon RT2 _RV O Goussine (Voir Chap IV, Fig 4.13, P 47)

PMA= 208 m , Hmin = 44 – 33 = 11m, Hmax = 44 + 160 = 204 m;

Touv = 28,77 s, Tfer = 5,93 s

Tableau 5.8: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RT2 _RV O. Goussine. [11]

Diamètre (m) 0,250 Section (m2) 0,0491 Débit (m3/s) 0,057 Vitesse (m/s) 1,17 Epaisseur (m) 0,0068 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 1073

H0 (Hauteur disponible) (m) 44 Longueur (m) 3980 Pertes de charges (m) 26,28 Hmt (m) 70,28

aV0/g (m) 128 Hmax (m) 172,013 Hmin (m) -84,013 DT (s) 7,416

PTN LP BR LP Ref LP Gr Zmin Zmax Hmin Hmax 450

400

350

300 RT 2 250

200

Cote (m) Cote RV RV O.Goussine 150 SP 5 BR 100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 5.9: Courbe enveloppe de pression BR_RV O. Goussine

81

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.7 Tronçons RV Damous_RV Larhat (Voir Chap IV, Fig 4.4, P 38)

PMA = 325 m, Hmin = 101 – 90 = 11 m, Hmax = 101 + 200 = 301 m

Touv = 56,28 s, Tfer = 25,33 s

Tableau 5.9: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RV Damous _RV Larhat. [11]

Diamètre (m) 0,700 Section (m2) 0,3847 Débit (m3/s) 0,882 Vitesse (m/s) 2,292

Epaisseur (m) 0,0108 Coefficient du matériau 1 Célérité de l'onde (m/s) 931

H0 (Hauteur disponible) (m) 101 Longueur (m) 10840 Pertes de charges (m) 98,11 Hmt (m) 199,11 aV0/g (m) 218 Hmax (m) 318,501 Hmin (m) -116,501 DT (s) 23,291

PTN LP Hmax Hmin 350

300 RV Damous

250

200 RV RV Larhat

Cote (m) Cote 150

100

50

0 0 2 4 6 8 10 12 L Cum (Km)

Figure 5.10: Courbe enveloppe de pression RV Damous_RV Larhat 82

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.8.8 Tronçons RV Damous_RV B. Haoua (Voir Chap IV, Fig 4.6, P 40)

PMA = 325 m, Hmin = 121 – 110 = 11 m, Hmax = 121 + 180 = 301 m;

Touv = 37,27 s, Tfer = 22,74 s

Tableau 5.10: Données pour la détermination du volume de réservoir d’air du tronçon RV Damous _RV B. Haoua. [11]

Diamètre (m) 0,500 Section (m2) 0,1963 Débit (m3/s) 0,221 Vitesse (m/s) 1,128 Epaisseur (m) 0,009 Coefficient du matériau 1

Célérité de l'onde (m/s) 971

H0 (Hauteur disponible) (m) 121 Longueur (m) 17800 Pertes de charges (m) 54,59 Hmt (m) 175,59 aV0/g (m) 112 Hmax m) 232,667 Hmin (m) 9,333 DT (s) 36,646

PTN LP Hmin Hmax 350 RV Damous 300

250

200 RV RV B.Haoua

Cote (m) Cote 150

100

50

BR 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 L Cum (Km)

Figure 5.11: Courbe enveloppe de pression RV Damous_RV B. Haoua 83

CHAPITRE V : PROTECTION DU SYSTEME CONTRE LE COUP DE BELIER

V.9 Conclusion Dans ce chapitre on a utilisé le logiciel de calcul BERGERON pour définir la meilleure variante et on a basé sur le régime transitoire afin d'éviter tout dysfonctionnement du système dans le cas du non permanent. Enfin, on a déterminés dans la partie refoulement le volume de réservoir d’air sauf le tronçon SP2–SP3 parce que la pression maximale transitoire inférieure le PMA et dans la partie gravitaire on a calculés le temps d’ouverture et fermeture de la vanne.

84

CONCLUSION GENERALE

L’étude du système de transfert à partir du barrage Kef Eddir vers les trois wilayas a englobé diverses disciplines:

Géographie, besoins en eau potable, machines hydrauliques, étude technico-économique, modélisation hydrauliques et analyse du coup de bélier. Ceci nous a permis d’élargir notre champ de connaissance et de concevoir une étude multidisciplinaire.

En premier lieu, une étude du site sur Google Earth a été effectuée, ce qui a permis de dégager plusieurs variantes sur cartes topographiques suivant des critères de sélection définis préalablement et le bureau d’étude STUCKY ENHYD a nous aider pour la topographie dans la région d’étude.

La nature du terrain très accidenté et la grande dénivelée du projet nous contraint à déterminer méticuleusement des variables avec des profils en long optimums.

Une fois ce travail effectué, il s’en est suivi un processus de dimensionnement du système de transfert, et tout spécialement la partie conduite, une attention particulière a été accordée au critère de vitesse d’écoulement dans les conduites ayant une influence directe sur l’amplitude des régimes transitoire, ainsi que celui de pression.

Au terme de la comparaison entre les deux variantes, nous avons établi un choix techno- économique pour la première variante.

Par la suite, on a déterminé le type de pompe nécessaire à la variante choisie.

En dernière étape, une analyse des régimes transitoires, à travers un développement mathématique du phénomène du coup de bélier, à été réalisée à l’aide du logiciel Bergeron basé sur la méthode de Bergeron, sécurisant ainsi les installations.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] STUCKY ENHYD. (2016). Les caractéristiques techniques du Barrage Kef Eddir, 1 page.

[2] Https:// fr.wikipedia.org/ wiki. (2016).

[3] A.N.R.H. (Agence Nationale des Ressources Hydrauliques). (2016).

[4] STUCKY ENHYD. (2016). Besoins en eau potable et bilan hydrique, 9 pages.

[5] O.N.S. (Office Nationale des Statistiques). (2016).

[6] Résumé des résultats des PDAU (Plan Directeur d’Aménagement Urbain). (2016).

[7] Catalogue KSB pour SP1. (2016). 11 pages.

[8] Catalogue KSB pour SP2, SP3, SP4. (2016). 9 pages.

[9] Catalogue KSB pour SP5. (2016). 11 pages.

[10] Dupont, A. (1979). Hydraulique urbaine, Tome II, édition Eyrolles, 484 pages.

[11] Amireche, M, Annani, D, et Harouna, M. S. (2002/2003). Programme Bergeron Excel pour le calcul du volume d’un réservoir d’air.

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Annexe 1: Courbes caractéristiques de la station SP 1.

Annexe 2: Courbes caractéristiques des stations (SP2, SP3, SP4).

Annexe 3: Courbes caractéristiques de la station SP5.

Annexe 4: Coefficient de perte de charge c’ dans un diaphragme.