UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE CHIMIE MINERALE ET CHIMIE PHYSIQUE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES en vue de l’obtention du Diplôme de LICENCE D’ INGENIERIE EN SCIENCES ET TECHNIQUES DE L’ EAU
sur le thème :
ETUDE DE PROJET D’ ADDUCTION D’EAU POTABLE du Fokontany Fiadanana, Commune Rurale Fiadanana, District Ankazobe, Région Analamanga
présenté par : Fanjatiana ANDRIANIRINA et Ando Fanoharantsoa RABAKOTSIALONINA
Président du Jury : - Professeur Bruno RAZANAMPARANY Examinateurs : - Docteur Harimisa RAVAOMANARIVO - Docteur Andriamanjato RAJAOARISOA
06 Juin 2012
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REMERCIEMENTS
Premièrement, nous remercions Dieu Tout Puissant, car sans sa bénédiction cette soutenance de mémoire n’a pas pu voir le jour.
Nous exprimons notre gratitude aux personnalités nommées ci-après : Professeur Bruno RAZANAMPARANY, Responsable de la formation en Licence d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau (L.I.S.T.E), qui a bien voulu nous autoriser à procéder à la soutenance de ce mémoire et assumer la présidence du jury; Docteur Harimisa RAVAOMANARIVO et Docteur Andriamanjato RAJAOARISOA, qui ont bien voulu accepter d’examiner notre travail et de faire part de leurs pertinentes remarques et recommandations ; Monsieur Ranto RAKOTONJANAHARY , Directeur de la Société d’Etudes Hydrauliques et d’Aménagements et de TRAvaux (S.E.H.A.T.R.A), qui a bien voulu nous accueillir en stage au sein de cette société ; Monsieur Maminiaina RALAMBOSAMIMANANA, Ingénieur de la S.E.H.A.T.R.A, qui a bien voulu nous encadrer et orienter tout au long de notre stage en y mettant de son temps si précieux et de ses grandes compétences techniques et pédagogiques.
Nous adressons également nos remerciements à : tous les enseignants du L.I.S.T.E, qui ont contribué à la réussite de notre formation par le partage de leurs connaissances ; toute l’équipe du S.E.H.A.T.R.A, qui nous a aimablement intégré en son sein et nous a offert sa collaboration ; les responsables et la population du Fokontany Fiadanana, qui nous ont aidées au cours des différents travaux sur terrain ; notre famille qui nous a toujours soutenues dans nos études et dans la préparation de ce mémoire; toutes les personnes qui, de près ou de loin, ont apporté leurs contributions à ce mémoire.
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SOMMAIRE
Liste des figures ...... x
Liste des Tableaux et Annexes ...... x
Liste des abréviations ...... xi
Introduction ...... 1
PARTIE 1. La Société d’Etudes Hydrauliques, d’Aménagements et de TRAvaux, cadre du stage ...... 2
1.1. Statut et Historique ...... 2 1.2. Domaines d’Activités...... 2 1.3. Organigramme de la S.E.H.A.T.R.A ...... 3 PARTIE 2. Missions confiées au cours du stage ...... 4
2.1. Mission sur terrain ...... 4 2.1.1. Inventaire des points d’eau existants ...... 5 2.1.2. Participation aux travaux de levés topographiques et GPS du réseau du système d’AEP...... 6 2.2. Mission au bureau ...... 6 PARTIE 3. Etude de projet d’Adduction d’Eau Potable du Fokontany de Fiadanana...... 8
3.1. Présentation de la zone d’étude ...... 8 3.1.1. Localisation ...... 8 3.1.2. Accessibilité ...... 9 3.2. But de l’étude ...... 10 3.3. Système d’Adduction d’Eau Potable Adopté ...... 10 3.4. Etude du besoin en eau ...... 11 3.5. Etude qualitative de la source ...... 13 3.6. Etude quantitative de la source ...... 15 3.7. Adéquation Ressource-Besoin ...... 16 3.8.2. Chambre de mise en charge ...... 17 3.8.3. Réseau de l’AEP ...... 17 3.8.4. Filtre ...... 21 3.8.5. Réservoir ...... 22 3.8.3. Bornes Fontaines ...... 24 Conclusion ...... 25
Bibliographie et Webographie ...... 32
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LISTE DES FIGURES
Figure 01. Organigramme de S.E.H.A.T.R.A ...... 3
Figure 02. Enquête dans la cour d’un ménage ...... 4
Figure 03. Sources exploitables pour l’AEP de Fiadanana : Analavory et Ambotrobe 2 ...... 5
Figure 04. Sources d’approvisionnements en eau de la population de Fiadanana ...... 5
Figure 05. Travaux de levés topographiques et GPS ...... 6
Figure 06. Carte géologique de Fiadanana ...... 7
Figure 07. Localisation géographique ...... 9
Figure 08. Pistes rurales menant à Fiadanana ...... 10
Figure 09. Plan synoptique du réseau ...... 21
LISTE DES TABLEAUX ET ANNEXES
Tableau 01 - Effectif de la population du Fokontany Fiadanana avec sa superficie ...... 8
Tableau 02 - Estimation des besoins en eau de la population en 2027 ...... 12
Tableau 03 - Résultats de L’Analyse de la source Analavory ...... 14
Tableau 04 - Estimation du débit de la source Analavory ...... 16
Tableau 05 - Adequation Ressource – Besoin ...... 16
Tableau 06 - Formule appliquée selon le type de perte de charge ...... 19
Tableau 07 - Estimation de la capacité minimale du réservoir ...... 23
Annexe 01 - Données climatologiques de la station antananarivo ...... 27
Annexe 02 - Estimation du coût du projet ...... 27
Annexe 03 - Plan des ouvrages de l’AEP Fiadanana ...... 27
Annexe 04 - Dimensionnement des conduites...... 30
Annexe 05 - Estimation du débit de la source ...... 31
Annexe 06 - Plan de masse du Reseau de Distribution ...... 31
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LISTE DES ABREVIATIONS
AEP : Alimentation en Eau Potable
AEPG : Adduction d'Eau Potable Gravitaire BA : Béton Armé BF : Borne Fontaine BV : Bassin Versant CR : Commune Rurale CSB II : Centre de Santé de Base niveau II EPP : Ecole Primaire Publique
IEC : Information Education Communication MES : Matières En Suspensions PEHD : Polyéthylènes à Haute Densité RN : Route Nationale PK : Point Kilométrique PN : Pression Nominale
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INTRODUCTION
L’accès à l’eau potable est un droit humain que les Nations Unies lancent. En effet, le taux d’accès à l’eau potable est un indicateur de développement humain. Selon le Ministère de l’Eau, seuls 38% de la population malgache ont eu accès à l’eau potable en 2006, alors que l’Objectif du Millénaire pour le Développement est de 64% en 2015.Dans le Fokontany de Fiadanana, la population n’a pas encore accès à l’eau potable. Elle utilise de l’eau provenant de sources éloignées à ciel ouvert ou de puits traditionnels tarissables en période d’étiage. Elle est ainsi exposée aux maladies liées à l’utilisation d’eau insalubre dont la conséquence est la diminution des nombres de journées de travail et d’école. Aussi la présente étude de projet d’adduction d’eau potable est-elle réalisée afin d’améliorer la condition de vie de la population en lui offrant un service d'approvisionnement en eau potable à système gravitaire.
L’étude est menée dans le cadre d’un mémoire de fin d’études pour l’obtention du Diplôme de Licence d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau (L.I.S.T.E) et d’un stage à la Société d’Etudes Hydrauliques et d’Aménagements et de Travaux (S.E.H.A.T.R.A). Le mémoire s’intitule : « Etude de projet d’Adduction d’Eau Potable du Fokontany de Fiadanana, Commune Rurale de Fiadanana, District d’Ankazobe, Région Analamanga » Le choix du thème est motivé par une volonté de contribuer au mieux-être de la population. En effet, les résultats attendus sont notamment l’accès de la population à l’eau potable, la réduction du temps de puisage et la baisse de la prévalence des maladies liées à l‘utilisation de l’eau sale.
La méthodologie utilisée dans la réalisation de l’ouvrage comprend la consultation des documents de la commune et du fokontany, une enquête auprès des ménages, des établissements scolaires, et des services administratifs, la prise de photographies, les levées topographiques et GPS, la conception de divers plans et cartes. Certaines données ont nécessité des traitements informatiques par l’emploi de divers logiciels spécifiques.
Le Mémoire comporte trois parties. La première présente le cadre du stage. La deuxième précise les missions confiées aux stagiaires au cours du stage. La troisième expose l’étude du projet d’Adduction d’Eau Potable du Fokontany de Fiadanana.
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PARTIE 1. LA SOCIETE D’E TUDES HYDRAULIQUES , D’AMENAGEMENTS ET DE TRA VAUX , CADRE DU STAGE
1.1. STATUT ET HISTORIQUE La Société d’ Etudes Hydrauliques et d’ Aménagements et de TRA vaux est une société à responsabilité limitée. Son siège est situé au Lot II N 10 F Ambatobe – Antananarivo 101. La S.E.H.A.T.R.A Sarl conçoit des projets d’études et réalise des travaux.
Elle a été constituée le 8 Octobre 2003 par Madame HANITRINIAINA Odile Antoinette et Madame RASOLOFONIAINA. En 2007, deux autres associés, Mr RAKOTONJANAHARY Ranto et Mr RANDRIANAMELASOA Lalaina, viennent rejoindre S.E.H.A.T.R.A.
Le gérant principal est actuellement Mr RAKOTONJANAHARY Ranto . Il veille au bon fonctionnement de la Société ainsi qu’à la gestion du personnel. .
1.2. DOMAINES D ’ACTIVITES La Société est à la fois un bureau d’études et une société de travaux spécialisés en Génie Civil, en Génie Rural et en Environnement. En tant que Bureau d’Etudes, elle assure également le contrôle et la surveillance des travaux. En outre, elle réalise de la formation, l’appui et l’encadrement.
Dans le domaine du Génie Rural, elle œuvre dans le secteur de l’eau et de l’Assainissement de base et réalise les activités ci-après : • Adduction d’Eau Potable Gravitaire et par Pompage, • Puits ; • Blocs sanitaires publics ; • Barrages et Aménagement hydro agricole.
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1.3. ORGANIGRAMME DE LA S.E.H.A.T.R.A La Société d’ Etudes Hydrauliques et d’ Aménagements et de TRA vaux évolue dans la structure organisationnelle présenté par le graphique ci-après.
Figure 01. ORGANIGRAMME DE S.E.H.A.T.R.A
CONSEIL D’ADMINISTRATION
GERANT
DIRECTION TECHNIQUE DIRECTION FINANCIERE
EQUIPE TECHNIQUE EQUIPE ADMINISTRATIVE EQUIPE FINANCIERE
EQUIPES D’APPUIS
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PARTIE 2. MISSIONS CONFIEES AU COURS DU STAGE
Pendant la présente étude de projet d’AEP du Fokontany Fiadanana, les stagiaires ont effectué aussi bien l’étude sur terrain que l’étude au bureau. L’étude sur terrain a duré une semaine et l’étude au bureau 7 semaines.
2.1. MISSION SUR TERRAIN Pendant la descente sur terrain, les stagiaires ont procédé à la collecte de données de base locales nécessaires à l’élaboration de projet d’AEP. Il s’agit d’une enquête socio- économique et de recueil d’informations techniques.
L’enquête socio-économique a été réalisée auprès des ménages. Le questionnaire concerne le niveau de vie, le volume d’eau consommée, la capacité à payer l’eau, la source d’approvisionnement en eau, le système de conservation de l’eau, le traitement de l’eau avant sa consommation ainsi que les problèmes rencontrés. Les résultats de l’enquête ont été complétés par la collecte de données monographiques dans le PCD de la commune avec les documents du fokontany.
Les données collectées sur la population permettent notamment d’estimer le besoin en eau compte tenu du nombre d’habitants à desservir et d’évaluer le prix moyen de l’eau pouvant être supporté par la population.
Figure 02. Enquête dans la cour d’un ménage
Source : Photo prise en Avril 2012
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Les stagiaires ont effectué sur terrain les tâches techniques ci-après : 2.1.1. INVENTAIRE DES POINTS D ’EAU EXISTANTS Afin d’identifier les différents points d’eau pouvant être exploités au profit de l’AEP de Fiadanana, un inventaire des points d’eau existants dans le fokontany a été effectué.
. Ces différents points d’eau sont la source Ambotrobe 2 et la source Analavory .
Figure 03. Sources exploitables pour l’AEP de Fiadanana : Analavory et Ambotrobe 2
Source : Photos prises en Avril 2012
Ces sources se trouvent à 8,5 km du village. Les autorités locales sont convaincues que celle d’Analavory (photo de gauche) puisse répondre aux besoins de la population vue ses avantages en termes de permanence, de débit et de qualité.
Les différentes sources d’approvisionnement en eau utilisées par la population, faute d’AEP, sont également connues grâce à l’inventaire de points existants. Il s’agit de puits traditionnels et, dans la très grande majorité des cas, de sources naturelles à ciel ouvert de proximité, déjà aménagées pour faciliter leur puisage.
Figure 04. Sources d’approvisionnements en eau de la population de Fiadanana
Source : Photos prises en Avril 2012 Page 5
D’après les photos précédentes, les sources naturelles utilisées actuellement sont exposées aux différents risques de contamination. En raison de la malpropreté des alentours et de l’environnement de la plupart des puits du fokontany, la qualité des eaux de celles-ci n’est pas sûrement bonne.
2.1.2. PARTICIPATION AUX TRAVAUX DE LEVES TOPOGRAPHIQUES ET GPS DU RESEAU DU SYSTEME
D’AEP. Les stagiaires ont participé aux travaux de levées topographiques et GPS dont l’objectif est d’élaborer le plan de masse de l’adduction. Ce dernier est indispensable pour la visualisation du fonctionnement de l’adduction.
Figure 05. Travaux de levés topographiques et GPS
Source : Photos prises en Avril 2012
2.2. MISSION AU BUREAU Différentes tâches ont été confiées aux stagiaires lors des études et des rapports de projet au bureau. D’abord, elles ont apporté à la JIRAMA un échantillon d’eau de la source « Analavory » reconnue la meilleure et la plus avantageuse pour le projet en vue d’une analyse physico- chimique. En effet, les résultats de l’analyse sont déterminants pour prouver la bonne qualité de l’eau destinée à la population cible.
Ensuite, les stagiaires ont contribué à la réalisation du plan de masse, du plan des ouvrages avec des cartes et ceci grâce au traitement des données recueillies sur terrain. Il s’agit de la carte de localisation de la zone d’étude, et de la carte géologique y afférente qui est exposée ci-après.
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Figure 06. CARTE GEOLOGIQUE DE FIADANANA
Source : BD100 FTM
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PARTIE 3. ETUDE DE PROJET D’A DDUCTION D ’E AU POTABLE DU FOKONTANY DE FIADANANA
La présente partie expose les différentes étapes de l’étude du projet d’AEP du Fokontany Fiadanana. Elle procède notamment à l’estimation des besoins en eau des usagers, à l’identification de la source à capter, au calcul du débit de celle-ci, à l’étude de la qualité de l’eau et à l’estimation du coût de projet. Mais tout d’abord, il convient de présenter la zone d’étude et les buts du projet.
3.1. PRESENTATION DE LA ZONE D ’ETUDE Le projet de mise en place d’un système d’approvisionnement en eau potable est destiné aux habitants du Fokontany Fiadanana, qui est le chef lieu de la Commune Rurale du même nom.
3.1.1. LOCALISATION La zone d’étude est située comme suit sur les hautes terres centrales : - Région :Analamanga ; - District: Ankazobe; - Commune: Fiadanana ; -Fokontany : Fiadanana
Le tableau suivant montre l’effectif de la population du Fokontany Fiadanana avec sa superficie.
Tableau 01 - EFFECTIF DE LA POPULATION DU FOKONTANY FIADANANA AVEC SA SUPERFICIE
Fokontany Nombre de population Superficie (km²)
Fiadanana 1 950 264 km²
Source : Résultat de notre enquête auprès du fokontany en 2012
D’après le recensement administratif local, la population du Fokontany Fiadanana est de 1 950 habitants . L’accroissement annuel est de 2.8%. 1
1 Plan Communal de Développement de la CR Fiadanana (2005) Page 8
La carte ci-après présente la localisation de la zone d’étude successivement à l’intérieur de Madagascar, et du District d’Ankazobe.
Figure 07. LOCALISATION GEOGRAPHIQUE
Source : BD100 FTM
Les coordonnées géographiques du Fokontany Fiadanana sont aux environs de 46°53’ 02.1’’ de longitude Est et de 18°13’34.3 ‘’ de latitude Su d.
3.1.2. ACCESSIBILITE
La Commune Rurale Fiadanana est accessible à partir de la Route Nationale (RN) N°4 reliant Antananarivo vers Mahajanga au PK 95. La bifurcation menant à la commune se trouve à 3 km au Nord du chef-lieu du District Ankazobe. A cette bifurcation, une piste rurale d’une longueur de 48 km relie la RN N°4 à Andakana où l’o n traverse la rivière d’Ikopa d’une distance de 150 à 200 m par une pirogue. Après, il faut prendre une seconde piste rurale de 12 km de long qui relie Andakana au site du projet. Elles sont impraticables pendant la saison de pluie.
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Figure 08. PISTES RURALES MENANT A FIADANANA
Source : Photos prises en Avril 2012
3.2. BUT DE L ’ETUDE . La population utilise actuellement de l’eau provenant de sources éloignées à ciel ouvert ou de puits tarissables en période d’étiage et de potabilité douteuse . L’objectif principal du projet est donc de desservir en eau potable la population du Fokontany Fiadanana, laquelle ne bénéficie pas encore d’un système d’AEP.
En outre, le projet vise à réduire la prévalence des maladies d’origine hydrique pour permettre aux travailleurs d’augmenter leurs productions et aux ménages de dépenser leurs revenus davantage dans l’achat de nourritures et dans la scolarisation des enfants. Il tient également à permettre aux femmes de réaliser davantage d’activités génératrices de revenus et aux enfants d’accorder davantage de temps aux études grâce à la réduction du temps de puisage de l’eau.
3.3. SYSTEME D ’A DDUCTION D ’E AU POTABLE ADOPTE La proposition d’aménagement pour ce projet porte sur une adduction d’eau potable par système gravitaire (AEPG). L’adduction est dite gravitaire lorsque son captage est situé à une cote supérieure à celle de son point d'arrivée (réservoir de stockage) et ses sites d’utilisation (bornes- fontaines.) 2
En effet, à une altitude de 1 281 m, cette source domine topographiquement aussi bien le site du réservoir dont l’altitude est de 1058 m que les sites d’utilisation dont la BF la plus haute a une
2 Rasolofoniaina Jeab Donné; Formation en techniques d’Adduction d’Eau Potable (2004) Page 10
altitude de 1 032 m. Cette source peut donc assurer un écoulement gravitaire vers le Fokontany Fiadanana.(Cf plan de masse en Annexe 12)
3.4. ETUDE DU BESOIN EN EAU L’étude du besoin en eau a pour objet d’estimer la quantité d’eau puisée par les usagers en une journée. Elle dépend de l’essor démographique et de l’évolution socio-économique jusqu’à l’horizon du projet . Les données ci-après sont indispensables afin d’estimer le besoin en eau: Les informations sur les usagers (effectif actuel) qui nécessitent une enquête auprès des ménages et du fokontany. Les usagers de l’eau dans le Fokontany de Fiadanana sont : 1950 habitants ; 807 élèves de l’EPP Fiadanana, de l’EPP Annexe et du CEG Fiadanana ; un CSB II recevant en moyenne 22 malades par jour ; un marché quotidien de 50 m x 50 m. L’horizon du projet ; Le taux d’accroissement de la population ; Le débit unitaire par usager.
Pour estimer la consommation en eau du Fokontany Fiadanana, il faut d’abord faire la projection des usagers à l’horizon du projet. Elle sera déterminée par l’adoption de la formule ci- après en connaissant le nombre d’usagers actuel 3:
= + σ n N == N 0 (1 ++ σσ )
Où :
N : nombre des usagers après 15 ans ;
N0 : nombre actuel des usagers σ : taux d’accroissement des usagers égal à 2.8% n : nombre d’année de projection
3 Rasolofoniaina Jeab Donné; Formation en techniques d’Adduction d’Eau Potable (2004) Page 11
Ensuite, on peut ainsi procéder au calcul du besoin en eau du fokontany proprement dit. La consommation en eau est calculée par application de la formule ci-après 4:
C === q ××× N ××× 1.1 j
Avec : Cj : consommation journalière en eau en l/j q : débit unitaire en l/j/usager N : effectif à l’horizon du projet (année 2027) 1.1 : majoration de 10% (prévision de projets futurs)
Le tableau ci- après récapitule les résultats du calcul des besoins en eau du Fokontany Fiadanana en 2027.
Tableau 02 - ESTIMATION DES BESOINS EN EAU DE LA POPULATION EN 2027
Elèves Elèves Habitants CSB II Marché EPP CEG L N0 1 950 532 275 22 500 Taux de croissance 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 Horizon du projet (ans) 15 15 15 15 15 N 2 951 805 416 33 757 Débit unitaire (l /j/usager) 30 5 5 20 6 Consommation journalière (l/j) 97 375 6 716 732 4 994 Consommation journalière 104 091 totale (l/j) En conclusion, le besoin en eau du Fokontany Fiadanana à l’horizon 2027 est estimé à 104,10 m3/j.
4 Rasolofoniaina Jeab Donné; Formation en techniques d’Adduction d’Eau Potable (2004) Page 12
3.5. ETUDE QUALITATIVE DE LA SOURCE L’’article 38 du Code de l’eau dispose : « Toute eau livrée à la consommation humaine doit être potable. Une eau potable est définie comme une eau destinée à la consommation humaine qui, par traitement ou naturellement, répond à des normes organoleptiques, physico-chimiques, bactériologiques et biologiques fixées par décret. »
Une étude de la qualité des eaux est primordiale afin de savoir la potabilité ou non de l’eau à capter. Faute de kit d’analyse portable, l’analyse de l’eau de la source n’a pas été effectuée in situ mais plus tard au laboratoire de la JIRAMA d’ Antananarivo par l’intermédiaire d’un échantillon.
La source est isolée du village et des lieux d’activités agricoles des habitants. Cela permet de déduire que la source ne risque pas de pollutions d’origine fécale, porteuses de germes pathogènes tels les coliformes fécaux et les coliformes totaux. Par conséquent, l’eau de la source ne nécessite pas une analyse bactériologique mais seulement une’ analyse physico-chimique. Celle-ci a donc été effectuée pour identifier l’existence de constituants naturellement présents ou apportés par la pollution.
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Le tableau ci-après expose les résultats de l’analyse avec les Normes Malagasy (N.M).
Tableau 03 - RESULTATS DE L’A NALYSE DE LA SOURCE ANALAVORY
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D’après ce bulletin d’analyse de la source « Analavory », l’eau est potable et conforme aux Valeurs Maximales Admissibles recommandées par les Normes Malagasy. Aucun traitement préalable ne serait donc à faire.
3.6. ETUDE QUANTITATIVE DE LA SOURCE Cette section se propose d’estimer le débit de la source à capter dénommée « Analavory. » Une étude de projet d’AEP doit s’assurer que le point d’eau à capter a un débit capable de couvrir les besoins en eau de la population cible 5. L’estimation du débit de la source doit donc être bien faite car celui-ci détermine le dimensionnement du réservoir.
Or, le calcul du débit de la source requiert la connaissance de la superficie du Bassin Versant (BV) qui alimente la source, la précipitation infiltrée par le BV et les données climatologiques de la station d’Antananarivo à laquelle est géographiquement rattaché le site du projet.
Le procédé utilisé à cet effet emploie la formule de N.A PLOTNIKOV qui suit: - D’ abord, on calcule la quantité d’eaux infiltrées dans la nappe par mois (Q), par la === ××× ××× formule : Q 1 000 I S en m3 - Ensuite, on détermine le débit moyen annuel (Qa) à partir de la quantité d’eau infiltrée dans la nappe (Q) par la formule : Q === (Q ××× 1000) /(365 ××× 86400) en l/s a - Enfin, on évalue les débits moyens mensuels (Qm) du BV parmi lesquels le débit moyen mensuel le plus faible de tous sera le débit de la source à considérer. La Qm === (Qa ××× 12 ××× R1m ) / 100 en l/s formule à appliquer est :
Avec
I : précipitation infiltrée pour un mois exprimée en mm avec I = P - ETP – R S : surface du Bassin Versant en km² équivaut à 1.48 km² . ETP : évapotranspiration en mm/ mois, calculée par le logiciel CROPWAT R : ruissellement en mm dont R = Cr * P Cr : coefficient de ruissellement égal à 0.38 6 P : précipitation moyenne mensuelle en mm R1m : coefficient de répartition mensuelle pour le mois m
5 Manuel de procédure pour la mise en place de projets Eau et Assainissement (2005) 6 Luc Ferry, Fleuve et rivière de Madagascar Page 15
Les résultats du calcul du débit de la source à capter sont résumés dans le tableau ci-après. Tableau 04 - ESTIMATION DU DEBIT DE LA SOURCE ANALAVORY
Quantité d’eau infiltrée annuelle dans la nappe 204 293 m3 (Q) Débit moyen annuel (Q a) 6.48 l/s Débit moyen mensuel le plus faible (Q m pf ) 1.87 l/s Débit de la source 1.87 l/ s
Ainsi, le plus faible des débits moyens mensuels est égal à 1.87 l/s. On conclut donc que ,1.87 l/s est considéré comme le débit de la source. Les détails des estimations du débit de la source seront présentés en Annexe 05.
3.7. ADEQUATION RESSOURCE -BESOIN Il faut que la production de la source excède au moins légèrement le besoin en eau des usagers pour que l’approvisionnement soit assuré. La mise en adéquation entre la production et le besoin est faite dans le tableau ci-après.
Tableau 05 - ADEQUATION RESSOURCE – BESOIN
Production journalière Besoin journalier Débit source (l/s) des sources (m3/j) en 2025 (m3/j)
1.87 161.56 104.10
D’après ce tableau, la ressource est en quantité supérieure au besoin. Le débit fourni par la source peut donc largement couvrir le besoin en eau de l’ensemble des usagers à l’horizon du projet.
3.8. COMPOSANTES DU SYSTEME D ’AEP Dans ce projet, le système d’AEP adopté porte sur une Adduction d’Eau Potable Gravitaire. Le système est composé d’un (01) ouvrage de captage, d’une (01) chambre de mise en charge, d’un (01) filtre, d’un (01) réservoir et de treize (13) bornes fontaines. Les plans de tous les ouvrages seront présentés en Annexe 03.
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3.8.1. OUVRA GE DE CAPTAGE DE LA SOURCE D ’A NALAVORY * L’ouvrage de captage sert non seulement à collecter le maximum d’eau disponible mais également à mettre l’eau à l’abri des causes de pollution externes. Pour ce projet, il sera implanté sur un sol rocheux. L’ouvrage de captage comportera : - une chambre de captage en béton armé de dimensions 1.00 m x 0.70 m x 0.70 m - des déversoirs en béton armé pour les ancrages sur les berges. Il sera muni d’une crépine en tête du tuyau de captage, d’un trop plein et d’une vidange et d’une dalle de couverture en béton armé de 0.1 m d’épaisseur.
3.8.2. CHAMBRE DE MISE EN CHARGE Elle met en charge la conduite d’amenée gravitaire de l’eau. Egalement, la chambre de mise en charge réserve une capacité suffisante d’eau utilisée pour l’opération de lavage du filtre.
Elle est constituée par une chambre de captage en béton armé de dimensions 1.60 m x 1.60 m x 1.0 m et par une chambre de vanne. Elle est aussi équipée d’une crépine en tête du tuyau d’amenée, d’un trop plein et d’une vidange et est recouverte par une dalle en béton armé d’épaisseur 0.1 m.
3.8.3. RESEAU DE L ’AEP Outre l’ouvrage de captage, la chambre de mise en charge, le système d’AEPG à concevoir est constitué d’un réseau d’amenée vers un réservoir de stockage et d’un réseau de distribution desservant les BF. Ces réseaux doivent être bien étudiés pour assurer un service de qualité pendant de très longues années et pour éviter les risques de détérioration de l’ouvrage.
3.8.3.1.. DIMENSIONNEMENT DU RESEAU Le dimensionnement du réseau consiste à déterminer le diamètre de la conduite à installer. Ce diamètre résulte du calcul des pertes de charge. Les données de base nécessaires sont : les côtes des points amont et aval du tronçon, la longueur du tronçon et le débit véhiculé.
On choisit le diamètre de conduite en fonction du débit et de la vitesse moyenne d’écoulement d’eau. Une fois que le diamètre est choisi pour chaque tronçon, on établira le tableau de calcul de pression en tout point du réseau.
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Le principe de dimensionnement est basé sur l'application du théorème de Bernoulli qui s’écrit comme suit : 2 2 P V P V +++ 1 +++ 1 === +++ 2 +++ 2 +++ Z 1 Z J t ρρρ g 2 g 2 ρρρ g 2 g
Avec :
Z : Altitude P/ ρρρ g : Pression 2 V /2g : Energie cinétique Jt : Perte de charge totale g : Champ de pesanteur égal à 9.81 m/s 2
Les pertes de charge correspondent aux pertes d'énergie de l'eau tout au long de son parcours. Elles sont proportionnelles à la longueur de la conduite et inversement proportionnelles à son diamètre . Jt est la somme des pertes de charge linéaires et des pertes de charge singulière . === +++ J t J lin J sin g
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Le tableau ci-après précise la formule à employer pour chaque type de perte de charge
Tableau 06 - FORMULE APPLIQUEE SELON LE TYPE DE PERTE DE CHARGE
Pertes de charge Formules utilisées
Pertes de charge linéaire (J lin) dues aux frottements sur les parois de la canalisation. Jlin = j x L
Pertes de charge unitaires par mètre linéaire (j) 10.69 . (Q 1.858 ) j = calculées à l’aide de la formule d’Hazen Williams. (K 1.852 ).( D .4 871 )
Pertes de charge singulières (Jsing) provoquées par des accidents de parcours (coudes, élargissements ou Jsing = 0.05 x J lin rétrécissement de la section, vannes)
J lin : Pertes de charge linéaires en m j : Perte de charge unitaire par mètre linéaire en m/m L : Longueur de chaque tronçon en m j : Pertes de charge unitaire par mètre linéaire d’ Hazen-Williams en m/m
Q : Débit de chaque tronçon en m 3/s
K : Coefficient d’Hazen Williams égal à K= 140 car les tuyaux utilisés sont en PEHD.
D : Diamètre de la conduite en m
Jsing : Pertes de charge singulières en m
Pour un bon fonctionnement du réseau, il faut respecter les paramètres 7 ci-après : - vitesse de l’eau dans les conduites ≤≤≤ (D + 0.75) pour éviter le coup de bélier où D est le diamètre intérieur de la conduite; - vitesse de l’eau dans les conduites > 0,3 m/s pour qu’aucun dépôt ne se forme dans les conduites ; - pression de l’eau ≥ 5 m de colonne d’eau en tout point du réseau pour éviter les risques de pollution de l’eau ; - pression de service ≤ 80 % de la pression admissible pour la conduite choisie afin de parer à la surpression ; - pression aux BF entre 5 et 40 m de colonne d’eau de manière à éviter un faible débit à la sortie du robinet ou, au contraire, un jaillissement auquel le seau ne pourrait résister ;
7 Rasolofoniaina Jean Donné, Formation Technique d’Adduction d’Eau Potable ; Razafindramaro Jean Rémi, Etude par différentes approches pour l’AEP du Fokontany Faravohitra Page 19
Le tableau de calcul est donné en Annexe 04.
3.8.3.2.. CONDUITE D ’AMENEE
La conduite d’amenée transporte les débits procurés par la source captée vers le réservoir. Elle est composée d’une source, d’une chambre de mise en charge et d’un filtre lent sur sable La longueur totale de la conduite d’amenée est de 6 900 m. Les tuyaux sont en PEHD de 63 mm de diamètre extérieur à PN 12.5 bars.
3.8.3.3. CONDUITE DE DISTRIBUTION Le réseau de distribution d’eau comprend les canalisations, les équipements du réseau et les points de puisage. Le processus de calcul concernant le dimensionnement du réseau de distribution est identique à celui utilisé pour le réseau d’amenée. Il en résulte que le réseau de distribution est composé de : (i) conduites de distribution :
- PEHD 90, série 12.5 bars : 480m ; - PEHD 75, série 12.5 bars : 225 m ; - PEHD 63, série 12.5 bars : 7 185 m ; - PEHD 50, série 12.5 bars : 170 m ; - PEHD 40, série 12.5 bars : 235m ; - PEHD 32, série 12.5 bars : 185 m ; et (ii) points de puisage : - Treize (13) BF dont trois pour les établissements scolaires, un pour le CSB II.
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Figure 09. PLAN SYNOPTIQUE DU RESEAU
3.8.4. FILTRE
La filtration est l’écoulement de l’eau à travers un milieu poreux. Elle vise à réaliser ou à compléter, à travers un lit filtrant, la réduction des Matières En Suspension (MES). Différents types de filtration sont appliqués pour la station de traitement des eaux, mais dans notre cas, on utilise la filtration lente sur sable. C’est un procédé simple tant par sa conception que par sa mise en place et son exploitation.
Le filtre est généralement composé d’une épaisseur de sable fin supportée par une couche de gravier. Lentement, l’eau traverse cette couche de sable fin, de sorte que les plus grosses Page 21
particules soient arrêtées à la surface du sable. Ces particules forment une couche poreuse très fine dont la surface totale des pores reste très grande, ce qui favorise l’absorption des impuretés par cette couche. La filtration lente combine donc les effets des processus physique et biologique.
3.8.4.1. DIMENSIONNEMENT DU FILTRE Le dimensionnement du bassin de filtration dépend du débit de la source qui est égal à 1.87 l/s équivalant à 6.73 m3/h. et de la vitesse de filtration. Dans le cas d’une filtration lente, la vitesse de filtration considérée expérimentalement après des essais de débit est de 5 m/h. === ××× La formule à appliquer est : Q S V
Avec : S : surface du filtre lent sur sable en m² (S = L * l) Q : débit de la source m3/h (Q= 6.73 m 3/h) V : vitesse de filtration en m/h (V= 5 m/h)
En posant que la largeur du filtre est égale à 1 m, la formule du débit de la source devient : === ××× ××× Q ( L l ) 5 Ce qui donne les valeurs suivantes : Largeur du filtre = 1 m et Longueur du filtre = 1.5 m.
3.8.5. RESERVOIR Les réservoirs assurent la régulation de la production d’eau et la sécurité de la distribution 8. Ils ont été conçus pour régler les pressions en aval. Pour son implantation, il faut qu’il domine topographiquement le lieu à desservir pour assurer un écoulement gravitaire.et doit être le plus proche possible des usagers, afin de faciliter son entretien. De plus, une pression de 5 à 40 m de colonne d’eau sur chaque BF doit être respectée.
3.8.5.1. DIMENSIONNEMENT DU RESERVOIR Pour dimensionner un réservoir, Il faut considérer les éléments suivants :
la répartition horaire du puisage de l’eau dans le réseau de distribution et la quantité d’eau puisée à chaque tranche d’heure ;
la consommation journalière de la population;
le débit de la source
8 Manuel de procédure pour la mise en place de projets Eau et Assainissement (2005) Page 22
Le tableau suivant montre les résultats des calculs pour avoir la capacité minimale du réservoir.
Tableau 07 - ESTIMATION DE LA CAPACITE MINIMALE DU RESERVOIR
Tranche 5h-8h 8h-11h 11h-14h 16 17h 17h-19h 19h-5h Total
Coefficient de répartition 0,35 0,05 0,2 0,05 0,35 0 1 Durée 3 3 3 3 2 10 24 Apport/ tranche (l) 20 149 20 149 20 149 20 149 13 433 67 165 161 196 Apport cumulé 20 149 40 299 60 448 80 598 94 031 161 196 322 392 Prélèvement /tranche 38 739 5 534 22 136 5 534 38 739 0 110 682 Prélèvement cumulé 38 739 44 273 66 409 71 944 110 682 110 682 221 365 Ecart (Apport Cum - Prélev cum) -18 589 -3 974 -5 961 8 654 -16 651 50 513 -18 589 Qp (l/s) 3,56 0,51 2,03 0,51 5,34 0,00
Le coefficient de répartition a été établi à partir d’une hypothèse selon le mode de vie constaté chez les habitants du Fokontany de Fiadanana. L’Apport par tranche évalue le débit de la source selon la tranche de durée de puisage d’une heure. Il se traduit par la formule ci- après : Apport/tranche = durée x apport de la source x 3600 (Apport de la source= 1.87 l/s)
Le prélèvement par tranche répartit la consommation journalière totale (CJ t) suivant un taux de puisage (K) en une tranche d’heure donnée. Il est exprimé par : Prélèvement/tranche = CJt x K L’Ecart est la différence entre l’apport cumulé et le prélèvement cumulé. L’écart minimal est indispensable pour déterminer la capacité minimale du réservoir . La capacité du réservoir est donnée par la formule suivante :