ETUDE DIAGNOSTIQUE DU SYSTEME D’ALIMENTATION EN EAU POTABLE DE LA VILLE DE SABOU AU BURKINA FASO.
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU
MASTER EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT :
OPTION : INFRASTRUCTURES ET RESEAUX HYDRAULIQUES ------
Présenté et soutenu publiquement le 29 Septembre 2018 par Pêgd-wendé Stanislas OUIYA
Travaux dirigés par : Mr Moussa OUEDRAOGO Enseignant à l’Institut International de l’Eau et de l’Environnement Mr Jean François SANDWIDI « Ingénieur Hydraulicien chef de section RPE à l’ONEA »
Jury d’évaluation du stage :
Président : Dr. Angelbert BIAOU Membres : Dr. Harinaivo Anderson ANDRIANISA Dr. Lawani MOUNIROU Mr. Amadou BOUREIMA Mr. Boukary SAWADOGO Mr. Moussa OUEDRAOGO
Promotion [2016/2017]
Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org
Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou
Dédicace
Je dédie ce travail A mes parents ; A mes frères et sœurs ; Et à ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réussite de ce travail. Merci Seigneur pour toutes ces grâces renouvelées.
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Remerciements
Au terme de ce travail, nous tenons à témoigner notre profonde gratitude à toutes les personnes qui de loin ou de près ont contribué à l’élaboration de ce mémoire. Je remercie particulièrement : – Monsieur Moussa OUEDRAOGO, pour nous avoir consacré son temps à l’encadrement de ce mémoire ; – Monsieur Jean François SANDWIDI, pour nous avoir donné l’opportunité de travailler sur ce thème ; – Mes encadreurs à l’ONEA, à savoir les membres de la section RPE pour leur entière disponibilité ; – Monsieur Mohamed Lamine CISSE chef du service SIG/DRNO ; – Monsieur Moumouni KABORE le chef du centre de Sabou et son personnel qui n’ont ménagé aucun effort pour nous faciliter le travail sur les informations sur le réseau ; – Enfin mes camarades et les amis pour les moments de joie, de solidarité et de fraternité ;
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RESUME Dans les années 1980, Sabou, ville située sur la route nationale N°1 (entre Ouagadougou-Bobo) abritait deux (02) forages exploités exclusivement pour l’alimentation de la marre aux caïmans. Pour des soucis d’amélioration des conditions de vie de la population de Sabou, ces ouvrages de captage ont connu des renforcements au niveau du stockage et des conduites pour devenir un réseau d’approvisionnement en eau potable. Ainsi, la capacité du réservoir est passée de 50 m3 à 100 m3 avec des longueurs de conduite estimées à plus de 25km. Ayant une valeur cible de 95%, le rendement du réseau d’eau potable de Sabou oscille entre 63 et 70% depuis près de 5 ans malgré les multiples investigations. Il est donc impératif pour l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement de trouver des solutions dans l’urgence pour la résolution de cette insuffisance. C’est dans ce contexte que nous avons effectué le diagnostic pour déceler les difficultés liées au mauvais rendement. Pour y parvenir, il a été question de faire des analyses des rapports d’exploitation existant et de les comparer aux mesures effectuées sur le terrain. En effet, ces mesures ont porté sur les outils de comptage pour l’évaluation de leurs états de fonctionnement. A cela s’ajoute des observations sur les nœuds des raccordements des différents forages. Il a été relevé plusieurs anomalies hydrauliques notamment un sur-comptage au niveau des compteurs avec un taux d’erreur de plus de 45%, un débit nul sur les forages F5 et F6 et de mauvais raccordements sur différents nœuds. Pour pallier à ces dysfonctionnements précédemment cités, nous avons proposé un remplacement des compteurs défectueux, une diagraphie des forages et un remplacement des tés au niveau des nœuds. La mise en œuvre de ces dispositions selon le plan d’actions proposé permettra d’améliorer le rendement fixé par l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement.
Mots clés : 1 - Sabou 2 - AEP 3 -Réseau 4 - Diagnostic 5 - Diagraphie
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ABSTRACT In the 1980s, Sabou, a city located on the No.1 national road (between Ouagadougou- Bobo) had two (02) boreholes operated exclusively for the supply of lacke to the caimans. For the sake of improving the living conditions of the population of Sabou, these catchment works have been reinforced storage and pipes to become a drinking water supply network. Thus, the capacity of the tank has increased from 50 m3 to 100 m3 with pipeq lengths estimated at more than 25km. With a target value of 95%, the performance of the Sabou drinking water network has oscillated between 63 and 70% for nearly 5 years despite multiple investigations. It is therefore imperative that the National Office of Water and Sanitation find urgent solutions to address this gap. It is in this context that we made the diagnosis to identify the difficulties related to poor performance. To achieve this, there has been discussion of analyzing existing exploitation reports and comparing them with measurements made in the field. Indeed, these measures focused on the counting tools for the evaluation of their operating states. Added to this are observations on the nodes of the connections of the various drillings. Several hydraulic anomalies have been noted, including counter-counting with an error rate of more than 45%, zero flow on the F5 and F6 boreholes and poor connections on different nodes. To overcome the aforementioned dysfunctions, we proposed a replacement of the defective meters, a logging of the boreholes and a replacement of the ‘’té’’ at the nodes. The implementation of its provisions will improve the performance set by the National Office for Water and Sanitation.
Keywords: 1 - Sabou 2 - AEP 3 - Network 4 - Diagnosis 5 - Logging
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LISTE DES ABREVIATIONS
AEP : Approvisionnement en Eau Potable BF : Borne Fontaine BNDT : Base Nationale de Données Topographiques BP : Branchement Particulier DRNO : Direction Régionale du Nord-Ouest F3 : Forage n°3 F4 : Forage n°4 F5 : Forage n°5 F6 : Forage n°6 F7 : Forage n°7 IGB : Institut Géographique du Burkina OMD : Objectif du Millénaire pour le Développement ONEA : Office National de l’Eau et de l’Assainissement PAGIRE : Plan d'Action pour la Gestion Intégrée des Ressources en Eau PN AEPA : Programme National d’Approvisionnement en Eau Potable et d’Assainissement PVC : Polychlorure de Vinyle RGPH : Recensement General de Population et de l’Habitation SIG : Système d’Information Géographique SCADD : Stratégie de Croissance Accélérée pour le Développement Durable 2iE : Institut International d’ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
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Table des matières
I. Introduction...... 11
II. Problématique ...... 12
III. Objectifs du travail ...... 13
III.1. Objectif général ...... 13
III.2. Objectifs spécifiques ...... 13
IV. Présentation de la structure d’accueil ...... 14
IV.1 Généralités sur l’ONEA ...... 14
IV.2 Organisation et missions de l’ONEA ...... 14
IV.2.1. Organisation...... 14
IV.2.2. Missions ...... 15
IV.3. Section Réduction des pertes en Eau ...... 15
V. Matériels et Méthodes ...... 16
V.1.Présentation de la zone d’étude ...... 16
V.1.1 Situation géographique de la localité ...... 16
V.1.2. Climat ...... 17
V.1.3. Cadre socio-économique et démographique ...... 17
V.2. Matériel et Méthodes ...... 18
V.2.1. Historique et description du système d’adduction en eau potable de Sabou ...... 18
V.2.2. Recherche documentaire et collecte de données ...... 18
V.2.3. Le diagnostic ...... 19
V.2.3.1. L’évaluation des performances du réseau d’AEP ...... 19
V.2.3.1.1. Taux de couverture en AEP de la ville de Sabou ...... 19
V.2.3.1.2. Rendement du réseau ...... 20
V.2.3.2. Méthode d’étalonnage ...... 21
V.2.3.3. La sectorisation...... 22
V.2.4. La modélisation du réseau sur Epanet ...... 22
V.2.4.1. Calage du modèle sur Epanet ...... 23
V.2.4.2. Simulation du réseau...... 23
V.2.4.2.1. Hypothèse de simulation ...... 23
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V.2.4.2.2. Principe hydraulique de calcul du logiciel ...... 24
VI. Résultats et Discussions ...... 26
VI.1. Etats des lieux de l’AEP ...... 26
VI.1.1Besoins actuels ...... 26
VI.1.2. Description des ressources d’alimentations en eau ...... 26
VI.1.5. Le réseau de refoulement ...... 28
VI.1.6. Le système de pompage ...... 29
VI.1.7. Le réseau de distribution ...... 30
VI.2. Les analyses de rapports d’exploitation...... 31
VI.2.1. Evolution de la production mensuelle ...... 31
VI.2.2. Variation de la consommation mensuelle ...... 31
VI.2.3. Consommation de la ville de Sabou (2012-2016) ...... 32
VI.2.5. Analyse comparative entre la production et la consommation ...... 34
VI.2.6. Analyse des consommations des bornes fontaines ...... 34
VI.2.7. Analyse de l’écart entre la production et la consommation ...... 35
VI.3. Le diagnostic ...... 36
VI.3.1 Les indicateurs de performance de l’AEP ...... 36
VI.3.1.1. Taux de couverture en AEP de la ville de Sabou...... 36
VI.3.1.2. Rendement du réseau ...... 36
VI.3.2. Les étalonnages des compteurs ...... 37
VI.4. La sectorisation ...... 40
VI.5. Résultats et Interprétation de la simulation ...... 40
VI.5.1. Scénarios reproduisant le cas où les pompes F5, F6 et F7 sont en arrêt ...... 40
VI.6. Proposition d’un plan d’action ...... 42
VII. Conclusion et Recommandations ...... 43
VIII. Bibliographie...... 44
IX. Annexes...... 1
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LISTE DES FIGURES
Figure 1: carte de localisation ...... 16 Figure 2: étalonnage du compteur du forage F4 ...... 22 Figure 3: les différents composants de la tête de forage F5 ...... 27 Figure 4: le réservoir de stockage ...... 28 Figure 5 : état des organes hydrauliques ...... 28 Figure 6 : Nœud de raccordement du forage F5 et F6 ...... 29 Figure 7: groupe électrogène (Deutz 15 KVA) ...... 30 Figure 8: évolution de la production mensuelle 2016 ...... 31 Figure 9: variation de la consommation mensuelle 2016 ...... 32 Figure 10 : évolution de la consommation en eau ...... 32 Figure 11 : variation de la consommation horaire ...... 33 Figure 12 : comparaison entre la production et la consommation ...... 34 Figure 13 : évolution de la consommation aux bornes fontaines ...... 34 Figure 14 : évolution des pertes en eau ...... 35 Figure 15 : condition de pose du compteur du forage F5 ...... 37 Figure 16 : manomètre des forages F5 et F6 ...... 39 Figure 17 : carte des nœuds pour le fonctionnement de F3 et F4 ...... 41 Figure 18 : Distribution de la vitesse dans le cas où les forages F3 et F4 sont en marche ...... 41
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Pluviométrie ...... 17 Tableau 2 : Données de paramétrage du débitmètre ...... 21 Tableau 3 : caractéristiques des paramètres nécessaires pour la simulation ...... 22 Tableau 4 : comparaison des débits réels d'exploitation et des consignes d'exploitation ...... 26 Tableau 5 : récapitulatif du réseau de refoulement (Exhaure) ...... 29 Tableau 6 : récapitulatif du réseau de distribution ...... 30 Tableau 7 : taux de couverture de la population de la ville en eau en 2016 ...... 36 Tableau 8 : rendement du réseau ...... 36 Tableau 9 : valeurs de références de l'indice de perte linéaire ...... 37 Tableau 10 : vérification du compteur du forage F3 ...... 38 Tableau 11 : vérification de compteur du forage n°4 ...... 38 Tableau 12 : comparaison entre les débits estimatifs et les débits réels ...... 40 Tableau 13 : Plan d'action corrective ...... 42
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I. Introduction. L’eau a une importance sans égale pour la vie sur la terre. L’eau douce ne représente que 2,5% de l’eau présente sur la terre. Elle se trouve dans les glaciers, les nappes souterraines, les lacs et les rivières. Et seul 1% de l’eau douce peut fournir de l’eau potable. D'après le bilan des ressources en eau effectué en 2001 à l'occasion de la préparation du Plan d'Action pour la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (PAGIRE), le Burkina Faso serait globalement aujourd'hui en situation de pénurie, avec une quantité d'eau mobilisable de 850 m3 par an et par habitant. La principale raison de ce déficit est une pluviométrie trop limitée. L'hydrogéologie du Burkina Faso ne permet pas non plus de mobiliser facilement les ressources en eau souterraine car la moitié du pays est en zone de socle. Conscient de ce handicap, des programmes tels que le Programme National d’Approvisionnement en Eau Potable et d’Assainissement (PN AEPA), ont été élaborés par le ministère chargé de l’hydraulique pour constituer un cadre programmatique et fédérateur par lequel le Burkina Faso, conformément à sa SCADD, veut atteindre les OMD dans le secteur de l’eau potable et de l’assainissement. En 2015, le taux d’accès à l’eau potable était de 65% en milieu rural et 89,9% en milieu urbain au Burkina Faso. Le taux de desserte global de 89% en 2015 cache les disparités entre les villes. Cependant le problème de rareté de la ressource en eau se pose toujours avec acuité exposant ainsi certaines villes à de sérieux problèmes de continuité de desserte en eau aux populations. C’est le cas de la ville de Sabou qui connait des problèmes d’alimentation en eau potable. Dans le souci de redresser le taux d’accès dans ses centres semi urbains, l’ONEA avec l’appui du ministère chargé de l’hydraulique, a élaboré un plan de développement en vue de renforcer leurs systèmes d’approvisionnement en eau potable. C’est dans ce cadre que l’ONEA envisage de rendre le centre de Sabou performant avec un service d’eau efficient à travers une étude diagnostique du système d’approvisionnement en vue de prendre connaissance des défaillances du système. Ce diagnostic devra permettre de situer l’impact qu’à l’état du réseau sur la qualité de service et d’établir des solutions durables pour l’alimentation en eau de la ville. Cette étude qui nous a été confiée s’inscrit dans le cadre des mémoires de fin d’études à 2iE. Notre étude consistera à : Établir un diagnostic du système d’approvisionnement en eau potable ; Proposer des solutions liées aux difficultées ressorties lors du diagnostic Elaborer un plan d’actions correctives ;
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 11 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou
II. Problématique Sabou est une ville moyenne dont l’alimentation en eau est assurée par un réseau d’eau potable géré par l’ONEA. Comme tout réseau d’eau potable, ses performances sont mesurées à travers le calcul du rendement du réseau de distribution et de l’indice linéaire de perte. Pour le cas de l’ONEA, la performance est principalement mesurée à travers le rendement de réseau. Cet indicateur est un élément d’un contrat plan établi entre l’Etat Burkinabé et l’ONEA et la valeur cible pour l’ensemble ONEA est de 83%. Pour atteindre la cible, l’ONEA a fixé comme cible pour le centre de Sabou, 95% la valeur moyenne annuelle à atteindre. Il y’a 10 ans de cela, le rendement réseau dans ce centre oscille entre 60 et 70%. Malgré plusieurs investigations, cet indicateur est resté contre performant. Aussi cette étude diagnostique vise à mener toutes les investigations nécessaires pour ressortir des pistes d’amélioration pour cet indicateur. Pour ce faire nos investigations porteront sur : D’une part la partie construction du système d’AEP (forage, pompe, réseau, compteur, château…) Et d’autre part la gestion technique du centre (analyse de la production, consommation, et des divers ratios ou indicateurs de performance…)
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III. Objectifs du travail
III.1. Objectif général
L’objectif de l’étude est d’améliorer les performances de la gestion du réseau d’adduction en eau potable de la commune de Sabou.
III.2. Objectifs spécifiques
Les objectifs spécifiques visés par l’étude sont les suivants :
Proposer des solutions liées aux difficultées ressorties lors du diagnostic ; Réaliser un modèle de simulation de fonctionnement hydraulique pour l’ensemble du réseau d’AEP ; Elaborer un plan d’actions correctives ;
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IV. Présentation de la structure d’accueil
IV.1 Généralités sur l’ONEA L’Office National de l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) a été créé par décret n°85/387/CNR/PRES/EAU du 28 juillet 1985 sous la forme d’un Etablissement Public de l’Etat à Caractère Industriel et Commercial (EPIC) pour pallier aux problèmes de pollution et d’assainissement liés à l’accroissement de la consommation d’eau et le manque d’infrastructure adéquates qui se posait en 1984. Il sera transformé en société d’Etat le 2 novembre 1994 (décret N°94-391/PRES/MICM/EAU). L’ONEA est chargé de la production et de la distribution de l’eau potable ainsi que de la promotion de l’assainissement des eaux usées et excrétas des centres urbains et semi-urbains du Burkina Faso. Cette mission est surtout dans les villes de plus de 10 000 habitants et dans les chefs-lieux de province. Son siège social est situé sur l’avenue de l’ONEA, porte N0220, à Pissy 01 BP 170 Ouagadougou 01. L’ONEA a obtenu en 2015, le renouvellement de sa certification ISO 9001 version 2008 sur l’ensemble de ses activités, sur tous les sites et pour une durée de 03 ans.
IV.2 Organisation et missions de l’ONEA
IV.2.1. Organisation. L’ONEA est administré par un conseil d’administration et une direction générale : Une Direction Générale qui regroupe neuf (9) Directions centrales dont la Direction de l’Exploitation (DEX) ;
La DEX comprend quatre Directions Régionales (Direction Régionale de Ouagadougou (DRO) ; Direction Régionale de Bobo-Dioulasso (DRB), Direction Régionale de Nord-Est (DRNE), Direction Régionale du Nord-Ouest (DRNO) ;
Les services de la DEX sont : le service maintenance (SM), le service Qualité Eau (SQE), le service production distribution (SPD), la section collectivité territoriale(SCT), la section de réduction des pertes d’eau(SRPE), la section automatisation et transmission (SAT), le secrétariat.
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IV.2.2. Missions Les missions de l’ONEA sont multiples et variées. On peut citer entre autres ; La création, la gestion et la protection des installations de captage, d’adduction, de traitement et de distribution d’eau potable pour les besoins urbains et industriels ;
La création, la promotion et l’amélioration ainsi que la gestion des installations d’assainissement collectif, individuel ou autonome pour l’évacuation des eaux usées en milieux urbain et semi urbain.
IV.3. Section Réduction des pertes en Eau Cette section Réduction des Pertes d'Eau, lieu où se déroule notre étude, a des fonctions bilatérales allant de la planification et l’élaboration d’outils d’aide à la décision aux activités opérationnelles (recherche de fuites, etc.). Elle a pour missions principales : La coordination et le suivit des activités liées à la réduction des pertes d’eau ; L’élaboration des rapports relatifs aux pertes d’eau ; La coordination des activités des différents agents placés sous sa responsabilité.
Organigramme voir annexe n 3
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V. Matériels et Méthodes
V.1.Présentation de la zone d’étude
V.1.1 Situation géographique de la localité Sabou est située à une vingtaine de kilomètre au sud de Koudougou dans le Boulkiemdé, sur la route nationale N°1, axe reliant la capitale Ouagadougou à la ville de Bobo-Dioulasso. La commune rurale de Sabou est localisée aux coordonnées suivantes latitude 12°04’0’’ Nord et de longitude 2°14’00’’ Ouest (source Wikipédia) et est limitée : Au Nord par les communes de Poa et Ramongo ; À l’Est par la commune de Kokologho ; À l’Ouest par les communes de Sourgou et Pouni ; Au Sud par les communes de Kayao et Thyou.
Selon le plan de développement communal, la commune compte quatorze (14) villages qui sont : Bourou, Godé, Ipendo, Koupela, Nabadogo, Nadiolo, Namaneguema, Nariou, Nibagado, Ouezzindougou, Sabou, Sarana, Savili et Tanghin Wobdo. Elle couvre une superficie de 449 km² et compte une population totale de 45967 habitants, soit une densité moyenne de 102 habitants au km².
Figure 1: carte de localisation
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 16 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou
V.1.2. Climat Le climat est de type Nord soudanien, caractérisé par deux saisons : une saison humide de mai à octobre et une saison sèche d’octobre à mai. En saison sèche souffle l’harmattan, vent froid et sec (novembre à février), du nord-est vers le sud-ouest. Les températures les plus basses sont relevées à cette période, de même que les températures les plus élevées (35 à 39°) en avril mai. La mousson qui souffle du sud-ouest vers le nord-est à partir du mois de mars, annonce l’arrivée des pluies. Au niveau de la pluviométrie, le tableau suivant indique les relevés annuels des précipitations de la commune de Sabou, sur une période de cinq ans. Les précipitations ont varié entre 650 et 1100 mm au cours de la décennie 2008-2012 comme l’indique le tableau ci-dessus. Tout comme les données interannuelles, les données intra annuelles sont aussi très variables. En effet, les maximas des pluies sont généralement enregistrés en juillet août et le cumul pluviométrique de ces deux mois, constitue plus de la moitié du total annuel ; ce qui nécessite une adaptation des cultures (systèmes et types de cultures) à ce régime.
Tableau 1 : Pluviométrie Années 2008 2009 2010 2011 2012 moyenne Pluviométrie 1097,5 922 909 665,5 909,8 900,76 nombre de jours 49 51 48 37 48 46,6 V.1.3. Cadre socio-économique et démographique L’économie de Sabou est dominée par les activités agro-pastorales. L’agriculture occupe à elle seule 90% des habitants de la commune. Elle est essentiellement pluviale et traditionnelle et concerne les cultures vivrières, les cultures de rente et les cultures maraîchères. A cette activité nous pouvons ajouter l’élevage qui occupe le deuxième rang dans l’économie. Il est pratiqué traditionnellement par toutes les familles et constitue une source permanente de revenus pour faire face aux dépenses ponctuelles familiales (santé, scolarité des enfants) et pour l’amélioration des conditions de vie du ménage. On rencontre les espèces animales suivantes : Bovins, ovins, caprins, porcins, arsins et volailles et quelques chevaux et lapins. L’évolution démographique de la ville de Sabou est présentée dans le tableau ci- dessous : nous utiliserons le modèle de croissance géométrique pour évaluer l’effectif des consommateurs à l’horizon du projet. Cette méthode est adaptée pour une population jeune et en pleine croissance. Malgré la tendance à la baisse du taux de croissance, elle nous semble la mieux indiquée. Selon les sources des RGPH de 2006 la population de Sabou est estimée à
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 17 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou
9047 habitants
Pn : population après n années
P0 : population à l’année de référence α : Taux d’accroissement de la population n = nombre d’années pour l’échéance du projet Ainsi pour l’année 2017 la population de la ville de Sabou est estimée à environ 12 277 habitants.
V.2. Matériel et Méthodes
V.2.1. Historique et description du système d’adduction en eau potable de Sabou En effet, l’ONEA a ouvert son centre de production et de distribution d’eau potable depuis 1982 dans la ville de Sabou. La source d’alimentation était constituée de deux forages à bon débit (8 m3/h) à l’époque et la distribution était assurée par l’installation de six (6) bornes fontaines à travers la ville et par les branchements individuels. A la date d’aujourd’hui le réseau est alimenté par quatre (04) forages et a une longueur totale de 25,711 Km. Le stockage est assuré par un château d’eau métallique d’une capacité de 100 m3. Selon le rapport technique d’exploitation de l’année 2016 le centre compte à son effectif 380 abonnés dont 370 abonnés privés et 10 bornes fontaines. Mais en 2017 le centre enregistre 393 branchements. Sur le réseau nous avons dénombré 49 robinets-vannes (Diamètre 50mm, 80 mm et 100 mm), quatre ventouses de diamètre 50 mm, trois sorties de vidange et aucun poteaux d’incendie. En somme les investigations nous ont permis de faire une description de l’état des lieux dans la partie résultats et discussions.
V.2.2. Recherche documentaire et collecte de données La recherche documentaire a consisté en l’exploitation des documents existants tels que les rapports techniques, les fiches techniques des ouvrages, les cahiers d’enregistrement des données et des bases de données Système d’Information Géographique (SIG). Cependant, il faut souligner que certaines informations qui n’avaient pas été renseignées numériquement sur le SIG (tracée de réseau, borne fontaine, clients) ont été collectées sur la base de devis et autres documents existants dans le centre.
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 18 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou
Les documents mis à disposition pour l’étude sont un ensemble d’informations existantes du réseau dans une base de données sur le logiciel Arc-View. Les rapports d’exploitation mensuels des années 2015 et 2016 étaient à notre disposition. Cependant la base de données mise à notre disposition ne contenait pas toutes les informations notamment la topographie de la zone d’étude. Pour remédier à cela nous avons eu recourt à l’outil d’analyse et de traitement des données de Système Information Géographique (SIG). Ainsi l’application Google Earth a été également explorée pour la détermination des altitudes. A cela nous pouvons ajouter que le plan de réseau mis à notre disposition n’était pas à jour. Il était donc nécessaire de le mettre à jour avec notamment la numérisation des nouvelles conduites et des bornes fontaines. Ce travail a été possible grâce au logiciel Arcview ainsi que la correction du plan réseau avec les différents paramètres nécessaires. En somme la collecte des données nous a permis de faire la mise à jour des plans afin de pouvoir réaliser le modèle de simulation de fonctionnement hydraulique pour l’ensemble du réseau d’AEP.
V.2.3. Le diagnostic Le diagnostic consiste à analyser qualitativement et quantitativement tous les aléas pouvant exister sur le système AEP. Pour notre part il s’agit de faire une analyse comparative entre les données dans les rapports d’exploitation et les données collectées sur le terrain pour déterminer ou vérifier les caractéristiques techniques du système à des fins de maintenance ou d'amélioration. Ainsi les analyses des rapports d’exploitation du centre nous permettront de produire des graphes pour l’interprétation des disfonctionnements et des accidents sur les infrastructures du réseau. Comparativement aux analyses des rapports d’exploitation la collecte des données sur le terrain nous a permis de mener des investigations particulières sur les équipements de captage et de comptage situés sur le réseau de refoulement. Ainsi pour la collecte les données nous avons effectué les méthodes suivantes :
V.2.3.1. L’évaluation des performances du réseau d’AEP V.2.3.1.1. Taux de couverture en AEP de la ville de Sabou Selon la politique de l’ONEA pour qu’une parcelle puisse accéder à un branchement sur son réseau, cette parcelle doit être située à 50m de ses conduites. C’est dans cette vision que sur les 1399 parcelles répertoriées et enregistrées, 393 possèdent un branchement. Aussi sont présents dans la ville 10 forages équipés de pompes à motricité humaine. Le nombre total des abonnés de l’ONEA est d’environ 393 en considérant les normes de l’ONEA et celles du PN- AEPA stipulant qu’un branchement effectué équivaut à l’alimentation en eau potable de neuf
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(9) personnes et une borne fontaine établie permet de rendre l’eau potable accessible à 500 personnes.
V.2.3.1.2. Rendement du réseau Définition Le Rendement du réseau de refoulement (Rr) : c’est le rapport entre le volume mesuré au niveau du compteur de distribution (Vd) situé à la sortie du château et le volume du compteur de production (Ve).
Le Rendement du réseau de distribution(Rd) : c’est le rapport entre le volume de consommation (Vc) et le volume mis en distribution(Vd).
Le Rendement général du réseau (Rg) : C’est le rapport entre le volume d’eau facturé (Vc) sur le volume d’eau entré dans le réseau, c’est-à-dire le volume d’eau produit par les forages. En d’autres termes c’est l’efficience du système d’approvisionnement en eau potable du centre.
L’Indice linéaire de perte (m3/j/Km) L’indice linéaire de pertes (ILP) en m³/j/km permet de caractériser un réseau tient compte du linéaire de réseau et ne se limite pas qu’au volume de pertes. Pour une meilleure analyse, l´estimation de l´indice linéaire de perte est nécessaire. Cet indice est défini comme étant le rapport du volume des pertes journalières à la longueur de réseau (sans les branchements). Il est calculé par la formule suivante :
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V.2.3.2. Méthode d’étalonnage Par définition l’étalonnage d’un instrument de mesure est une opération consistant à mesurer la même grandeur avec l'équipement à étalonner et l'équipement étalon, et à comparer les indications des deux instruments, puis à exploiter les résultats de cette comparaison. Tout d’abord, l’étalonnage des appareils de mesure répond des obligations strictes relatives au respect des systèmes Qualités type ISO 9000. Le suivi des moyens de mesure par des spécialistes permet de garantir que les appareils sont adaptés et certifier que les résultats des mesures, contrôles et essais sont fiables. C’est dans ce contexte qu’un étalonnage des différents compteurs s’avère nécessaire pour la vérification de leur fiabilité. Pour ce faire nous avons eu recourt à un débitmètre à ultrasons pour l’étalonnage. L’étalonnage proprement dit consiste à la pose du débitmètre en amont ou en aval pour la mesure du débit qui passe dans la conduite et comparer celui-ci avec le débit enregistré dans un même intervalle de temps. Pour plus de précision dans les mesures il faut prendre au minimum trois mesures successives. Mais il faut signifier que toute série de mesures est précédée par le paramétrage du débitmètre. Pour nos travaux nous avons utilisé le débitmètre ULTRAFLUX UF-801-P. Le paramétrage consiste à renseigner le diamètre nominal de la conduite qui véhicule l’eau, le matériau (pvc, fonte etc..), l’épaisseur et enfin la marque de la sonde. Une fois les données introduites le débitmètre nous donne l’espacement entre les deux électrodes de la sonde. A titre d’exemple nous prenons la conduite à la sortie de la tête de forage n°F4 qui est une conduite en acier galvanisé série gaz de diamètre 50 mm. Tableau 2 : Données de paramétrage du débitmètre matériau diamètre épaisseur marque de la sonde Acier galvanisé 50 mm 3.65 mm SE 1586
Pour une telle conduite l’espacement entre les deux électrodes est de 53 mm. Nous pouvons donc procéder à la pose de la sonde sur la conduite et la connecter avec le débitmètre afin d’effectuer les mesures.
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Figure 2: étalonnage du compteur du forage F4 V.2.3.3. La sectorisation La sectorisation est un outil de diagnostic de l’état et du fonctionnement du réseau à un instant donné. Elle est surtout un outil de gestion du patrimoine au quotidien. La sectorisation consiste à décomposer un réseau en un ou plusieurs niveaux de sous réseaux pour lesquels les volumes mis en distribution sont mesurés de façon permanente ou temporaire. La pose de compteurs au niveau des secteurs de distribution, permettra la réalisation de mesures hydrauliques qui vont définir les volumes de pertes de chaque secteur de distribution. Ces mesures vont en outre permettre les calculs des indices et ratios servant à caractériser l’état général du réseau ainsi que le volume nécessaire aux abonnés de chaque secteur.
V.2.4. La modélisation du réseau sur Epanet L´ensemble des travaux est réalisé à l´aide de deux logiciels : le logiciel de SIG (ArcView) et le logiciel de simulation hydraulique (Epanet). Le transfert des données de ArcView à Epanet est possible grâce à l´utilisation d´une interface : DC Water Design. Le réseau (les conduites, les nœuds, les vannes, les pompes, le château d´eau) et le plan cadastral sont numérisés dans le logiciel de SIG (ArcView). Les caractéristiques des différentes parties du réseau y sont préalablement définies. Il s’agit entre autres des caractéristiques figurant sur le tableau ci-dessous : Tableau 3 : caractéristiques des paramètres nécessaires pour la simulation Composantes du réseau Caractéristiques nécessaires Réservoir Données altimétriques et planimétriques Conduites Données altimétriques et planimétriques Nœuds Nature (pvc, fonte, acier), diamètre, rugosité, longueur Vannes Diamètre, altitude
Les parcelles du plan cadastral sont identifiées à partir d´un code intégrant le numéro de la tournée, la section, le numéro du lot et le numéro de la parcelle. Les abonnés sont également identifiés de la même manière que les parcelles. Ce code permet d´identifier les parcelles ayant des abonnés afin de créer un point au centre de ces parcelles. La demande de chaque abonné devrait être affectée au centre de la parcelle à laquelle se trouve l´abonné. Les consommations de chaque abonné de l’année 2016 ont été récupérées : ainsi les consommateurs ont été regroupés par catégories et une moyenne par catégorie a été faite pour l’affectation des demandes aux abonnés. La moyenne est faite en considérant 24h de consommation pour les branchements privés et
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12h pour les bornes fontaines. Après la sommation des demandes des abonnés par parcelle, les demandes cumulées par parcelle sont affectées aux nœuds les plus proches. La simulation sera exécutée après exportation de l´ensemble des données dans Epanet.
V.2.4.1. Calage du modèle sur Epanet Un fois le modèle réalisé, il faut donc réaliser un calage du modèle pour vérifier que le modèle répond aux réalités du terrain. Ce calage se fera à plusieurs moments de la journée pour vérifier le comportement réel du modèle par rapport à la réalité. Il est réalisé pour vérifier la situation actuelle. A partir de ce modèle, des simulations sont effectuées dans le but de rechercher la meilleure formule pour la résolution des difficultés rencontrées sur le réseau afin de proposer un plan de renouvellement des conduites et le plan de sectorisation du reseau.
V.2.4.2. Simulation du réseau Durant cette phase, il a été question d’utiliser le logiciel EPANET afin d’observer le comportement des composantes du réseau. Plusieurs cas de simulations ont été réalisés dans le but de détecter d’une part le problème au sein du système et d’autres parts de retrouver la situation la plus adaptée au réseau d’AEP de la ville. La plupart des simulations ont été effectuées par le logiciel EPANET compte tenu de la taille du réseau.
V.2.4.2.1. Hypothèse de simulation La simulation est une représentation simplifiée de la réalité au moyen d’un programme numérique. Certaines particularités sont négligées en vue de faciliter la représentation de cette réalité. Dans notre cas par exemple, chaque abonné est alimenté à travers une conduite de petit ou moyen diamètre qui transporte l’eau jusqu’aux différentes parcelles alors que dans la simulation, l’on considère que les abonnés sont alimentés au niveau des nœuds du réseau. Le réseau de ville de Sabou a des tronçons très anciens pouvant avoir une rugosité très élevée. Par ailleurs les vitesses sont parfois faibles pouvant entraîner des dépôts et par conséquent une rugosité élevée.
La formule de Hazen-Williams des rugosités C1 = 140 à 150 pour le PVC est recommandée. Compte tenu de l´âge des conduites et du manque d’informations sur l’importance des couches de dépôts dans les conduites, la simulation sera faite en plaçant dans le cas le plus défavorable possible avec les coefficients de rugosité choisis
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 23 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou de 140 pour le PVC.
V.2.4.2.2. Principe hydraulique de calcul du logiciel EPANET est un logiciel de simulation du comportement hydraulique qui, à travers des données d’entrées des éléments du réseau d’AEP tels que les conduites, les nœuds le réservoir permet de calculer le débit dans chaque conduite la pression à chaque nœud et la charge dans le réservoir et ce durant toute la simulation. La détermination des charges et des débits à un instant donné implique de résoudre simultanément les équilibres de masse dans les nœuds et les pertes de charges dans chaque arc du réseau. Ce procédé, appelé équilibre hydraulique du réseau, utilise une technique itérative pour résoudre les équations non linéaires en jeux. EPANET utilise l’« algorithme du Gradient » à cette fin. (Manuel d’utilisation Epanet 2.0, Lewis A. Rossman 2003). L'intervalle de temps utilisé pour la simulation sur une longue durée peut être introduit par l'utilisateur. Une valeur typique est d’une heure. L’hypothèse de simulation dans le cadre de l’étude est de considérer 24h de simulation pour une solution durable dans un intervalle d’une journée. Néanmoins, l'intervalle est automatiquement plus court quand un des événements suivants se produit : la date d’édition d’un rapport ; la fin d'un cycle pour une courbe de modulation ; un réservoir a été vidé ou rempli ; l’activation d’une commande simple ou élaborée. Les calculs hydrauliques sont effectués par Epanet. La méthode utilisée pour calculer les pertes de charge et de conservation de masse qui caractérisent l´état hydraulique du réseau à un instant donné, peut être décrite par le nom « approche hybride de nœud-circuit ». Dans cette approche, trois types d´équations sont résolues : n 2 équation de Bernoulli : Hi - Hj = hij = rQij + mQij (E1);
équation de conservation de la masse : Qij - Di =0 E2, Dans lesquelles H est la charge au nœud, h est la perte de charge, r est le coefficient de résistance, Q est le débit, n’est l´exposant du débit, m est le coefficient de perte de charge singulière, et Di est la demande au nœud i. Une troisième équation est utilisée pour prendre en compte le cas où des pompes sont
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2 n insérées dans le réseau : hij = - (h0 – r(Qij/) ) Dans laquelle :
- h0 est la charge à l´arrêt, - est la configuration relative de la vitesse, - et r et n sont des coefficients de la courbe caractéristique. Le flux qui arrive dans un nœud est pris comme positif. Ces équations sont résolues par la méthode du Gradient qui commence par une estimation initiale des débits dans chaque tuyau, qui peut ou non répondre à l´équation de conservation de la masse. Du fait de l´imprécision sur le coefficient de rugosité et de l´impossibilité de distinguer les pertes de charge singulières des pertes de charge linéaires, le coefficient de perte de charge singulière est pris comme étant égal à zéro. Les pertes de charge calculées sont composées des deux (pertes de charge linéaires et pertes de charge singulières). Les pertes de charge sont calculées avec la formule de Hazen-Williams qui est de la forme suivante : où
- J = pertes de charge unitaires (m/m), - C= coefficient de rugosité, - D = diamètre de la conduite (m), - Q = débit (m³/s).
La méthode utilisée par EPANET pour calculer les équations de pertes de charges et de conservation de la masse qui caractérisent l’état hydraulique du réseau à un instant donné peut être décrite par le nom « approche hybride de nœud-circuit »
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VI. Résultats et Discussions
VI.1. Etats des lieux de l’AEP Cette étape a pour objectif principal la réalisation de la situation du réseau et des ressources du système d’AEP. A partir de cela nous pourrons estimer les demandes journalières et les comparées avec la ressource disponible.
VI.1.1Besoins actuels Les besoins en eau actuels de la ville sont calculés en fonction de la population actuelle de la ville de Sabou : 370 abonnés privés et 10 bornes fontaines pour une population de 12 277 habitants. En consultant les normes fixées sur le PN AEPA, nous retiendrons la valeur de 57 l/hab. /j. Ainsi nous pouvons quantifier les besoins en eau pour satisfaire les branchements domestiques à 190 m3/jour. Pour les bornes fontaines, le PN AEPA prévoit qu’une fontaine puisse alimenter 500 personnes par jour en considérant 37l/j/habitant, ce qui donne un besoin de 185 m3/jr. En somme les besoins actuels en eau de Sabou sont donc de 375 m3/j, la production est de l’ordre de 270 m3/j d’où un déficit de 105 m3/ j.
VI.1.2. Description des ressources d’alimentations en eau La source d’alimentation en eau de la ville de Sabou est essentiellement souterraine. Elle se fait à partir de 4 forages équipés de groupes électropompes immergées. Toutes les eaux collectées par les forages sont refoulées dans un réservoir métallique d’une capacité de 100 m3. Le tableau comparatif des consignes d’exploitation et la réalité est présente ci- dessous. Tableau 4 : comparaison des débits réels et des consignes d'exploitation temps Volu débit Qexploitat° type de temps volume /j Type N° Forage pompage me réel pompe d’énergie m3/h (h) (m3) m3 h m3 F3 8 SP8A21 12 96 6 12 72 SONABEL Groupe F4 5 SP8A21 12 60 7 12 84 électrogène F5 10 SP10A14 12 120 6,98 12 83,76 SONABEL F6 8 SP10A14 12 96 2,52 12 30,24 SONABEL total 31 372 22,5 270
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Figure 3: les différents composants de la tête de forage F5 La production des forages n’atteint pas les quantités prévues, on obtient finalement le volume total de 270 m3/jr au lieu de 372 m3/jr soit une différence d’environ 102 m3/jour. Les consignes de l’ONEA stipulent que l’exploitation est acceptable si : 0,75 Qexp
VI.1.3. Traitement de l’eau La desserte de la ville de Sabou en eau se fait de façon gravitaire. Les eaux des forages transitent par un réservoir métallique sur une tour de 10 mètres, d’une capacité de 100 m3. Il est à une altitude de 303 mètres. Il faut noter que le centre de Sabou ne dispose pas de station de traitement comme la majeure partie des centres. La désinfection de l’eau se fait par l’injection de pastilles de chlore au niveau du réservoir. La fréquence de l’injection qui se fait tous les 3 jours. Cependant une absence de chlore résiduel a été observée par moment sur certains points du réseau. Il apparait donc une nécessité de la révision de la fréquence d’introduction des pastilles de chlore pour une meilleure désinfection de l’eau. Pour un bon suivi de la qualité de l’eau des analyses sont faites mensuellement. Ces analyses ont pour but d’évaluer la caractéristique moyenne de l’eau distribuée. Ainsi selon les rapports techniques, la valeur du chlore libre varie 0,6 et 1.8 mg/l avec un PH de 6.5. Il faut souligner que les valeurs enregistrées sont conformes aux valeurs recommandées qui sont entre autre 0,5 à 5 mg/l pour le chlore et de 6,5 à 8 pour le PH.
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Figure 4: le réservoir de stockage
VI.1.4. Etat des organes hydrauliques Les organes hydrauliques que nous avons rencontrés sur l‘AEP de Sabou sont des ventouses et des vannes.
ventouse Robinet-vannes Figure 5 : état des organes hydrauliques Ces images laissent apparaitre l’état des organes hydrauliques. Les conditions de pose des organes sont bien respectées mais cependant il faut noter l’absence de regard en certains endroits pour la protection de ces derniers. Il faut souligner l’absence de butées dans les regards. VI.1.5. Le réseau de refoulement Le réseau de refoulement se situe entre les différents forages et le réservoir de stockage. Le système de refoulement fonctionne comme suit : l’eau des quatre forages est collectée dans les conduites comme le montre le plan de comptage (voir annexe n°1). Les différentes caractéristiques et les longueurs sont répertoriées dans le tableau ci- dessous :
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Tableau 5 : récapitulatif du réseau de refoulement (Exhaure) Matériau PVC FONTE Diamètre (mm) 63 90 110 160 F100 longueur 183,8 2083,8 2212,6 525 13
Sur le plan de comptage nous avons constaté une mauvaise mise en œuvre de certains nœuds. En effet pour raccorder deux à plusieurs forages à une conduite il faut tenir compte des principes hydrauliques. Parmi ces principes, un d’entre eux stipule qu’en pompage, pour des pompes en parallèle, les flux doivent s’accompagner et non se combattre. Cela signifie que pour connecter deux forages, il faut nécessairement utiliser un T avec un angle inférieur à 90° au point de rencontre. Sur le réseau de production nous constatons que pour les raccordements des forages F5 –F6, F6-F5-F7 et au pied du château un T 90° ont été réalisés avec des T de 90° comme le montre la figure suivante :
Flux du forage F5
Flux du forage F6
T 90°
Figure 6 : Nœud de raccordement du forage F5 et F6
VI.1.6. Le système de pompage Le refoulement de l’eau dans le réservoir est assuré par quatre groupes électropompes immergés à savoir les pompes marques GRUNDFOS. Les pompes de type SP8A21 sont utilisées dans les forages F3 et F4. Par contre dans les forages F5 et F6 l’exploitation de la ressource est assurée par les pompes SP10A14.
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Les pompes sont alimentées par l’énergie électrique. Cette énergie est fournie par la SONABEL pour le fonctionnement des trois pompes situées respectivement dans les forages F3, F5 et F6. Quant au fonctionnement du forage F4 il est assuré par un groupe électrogène comme le montre la figure ci-dessous.
Figure 7: groupe électrogène (Deutz 15 KVA)
VI.1.7. Le réseau de distribution La ville de Sabou est alimentée par un château d’eau de 100 m3. Le château est alimenté par 4 forages à savoir les forages F3, F4, F5 et F6. Le réseau a une longueur 25.22 km dont 20.19 km pour la distribution. Le tableau ci-dessous est le récapitulatif des différentes longueurs du réseau en fonction des diamètres.
Tableau 6 : récapitulatif du réseau de distribution Matériau PVC Diamètre (mm) 40 50 63 90 110 Longueur (m) 180 304 9817,2 9998,56 377,74 Fonction Branchements Distribution
Conclusion partielle En définitive la visite du terrain nous a permis d’avoir un aperçu réel des différents ouvrages qui constituent le réseau de Sabou. Il faut noter que certains regards constituent des dépotoirs pour la population riveraine. A cela nous pouvons ajouter d’une part que certains nœuds ne répondent au principe hydraulique et d’autres parts de nouveaux regards s’imposent pour la protection des organes hydrauliques enterrés.
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Pour ce qui concerne la production, la ville est constamment frappée par des délestages. Ces délestages ont pour conséquence l’arrêt de trois pompes sur les quatre, causant une baisse de la production.
VI.2. Les analyses de rapports d’exploitation.
VI.2.1. Evolution de la production mensuelle Les productions les plus importantes sont enregistrées au mois de janvier, mars, avril et décembre. Les productions les moins importantes sont celles de février, mai, septembre et octobre. Le tableau ci-dessous, présente l’évolution de la production de l’année de 2016
Figure 8: évolution de la production mensuelle 2016
Au regard de l’histogramme nous pouvons remarquer que les productions les moins importantes se localisent en saisons pluvieuses. En effet la population utilise les eaux pluviales comme la principale source en saisons pluvieuses. Contrairement à cela les productions importantes sont observées pendant la saison sèche qui correspond à la période de forte consommation due à la raréfaction ou même absence de ressources alternatives de ravitaillement.
VI.2.2. Variation de la consommation mensuelle La répartition des consommations de l’année 2016 est établie dans les graphes ci- dessous :
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Figure 9: variation de la consommation mensuelle 2016
Tandis que les fortes consommations sont enregistrées dans les mois de Février, Mars, Avril et Novembre, les faibles consommations sont enregistrées dans le mois Janvier, Juin et Septembre. Cette variation de consommation d’un mois à un autre dépend du type de climat qui règne durant la période. Ainsi les fortes consommations se produisent lors des mois les plus chauds alors que celles de faibles consommations se produisent lors des mois les plus froids et ou les plus humides.
VI.2.3. Consommation de la ville de Sabou (2012-2016) La variation de la consommation en eau potable de la ville de Sabou est établie dans le graphe ci-dessous :
Figure 10 : évolution de la consommation en eau
Comme l’indique la figure, nous remarquons une évolution progressive de la consommation en eau de la ville avec le temps. Cette consommation est évaluée à 69964 m3 en 2016 soit plus de 191 m3 d’eau vendue par jour. Cette Augmentation de la consommation se justifie par la croissance de la population (le nombre d’abonnés).
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VI.2.4. Variation de la consommation horaire L’évolution de la distribution horaire, enregistrée grâce à un débitmètre placé à l’aval du réservoir, est consignée dans le graphe ci-dessous :
Figure 11 : variation de la consommation horaire
fortes consommations de la journée sont enregistrées à 6 heures et à 17 heures. A ces heures, la pluspart des habitants de Sabou, bénéficiant d’un branchement se preparent pour vaquer à leurs occupations tandis que ceux s’alimentant aux bornes fontaines s’activent en ces lieux pour les besoins de la journée et pour ceux de la nuit. Les mesures nocturnes montrent une faible consommation de 1h du matin à 5h du matin. Cette consommation varie entre 2m3/h à 4m3/h. Nous pouvons émettre les hypothèses suivantes que cette consommation est due d’une part à la consommation des entreprises ou des grandes maisons (l’hopital, la boulangerie, etc…) et d’autres parts cette consommation oelle a pour cause les fuites sur les conduites. Pour les consommations nocturnes nous recommandons des investigation de recherche de fuite. Cette recherche consistera à la sectorisation du reseau en differntes zones et pour chaque zone à l’aide debitmètre mesurer la quantité d’eau qui passe dans les conduites. Ces investigations devrons être réalisées la nuit entre 1heure et 4 heures afin de bien localiser les fuites.
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VI.2.5. Analyse comparative entre la production et la consommation
Figure 12 : comparaison entre la production et la consommation
Sur le graphe qui illustre la comparaison entre la production et la consommation en eau de la ville de Sabou, nous observons que la consommation notamment le volume d’eau facturé est inférieur au volume d’eau produit. Cette variation ne peut s’expliquer que par plusieurs facteurs éventuels à savoir : Les fuites, La mauvaise exploitation des appareils hydrauliques, Les erreurs de comptage, Les branchements clandestins.
VI.2.6. ANALYSE DES CONSOMMATIONS DES BORNES FONTAINES
Figure 13 : évolution de la consommation aux bornes fontaines En 2016, 49% de la population de la commune rurale de Sabou se sont alimentées à partir de 10 bornes fontaines. Le graphe ci-dessus montre l’évolution de la consommation de chaque borne fontaine durant l’année 2016. Il montre l’affluence de la populaion d’une borne
Pêgd-wendé Stanislas OUIYA GCH/IRH Promotion 2016-2017 34 Etude diagnostique du système d’approvisionnement en eau potable de la commune rurale de Sabou fontaine à une autre. En effet le graphe laisse percevoir que la borne fontaine n° 8 accueille plus de clients par rapport aux autres. Elle est secondée par la borne fontaine n°2.
VI.2.7. Analyse de l’écart entre la production et la consommation Pour mener à bien la recherche et la mesure des fuites, une analyse a été faite sur la base des données collectées sur le terrain. Il s’agit notamment des données relatives à la production annuelle, à la distribution, à la consommation annuelle enregistrée. L’analyse de ces dernières années nous permettra de mettre en évidence les différentes fuites d’eau sur l’ensemble du réseau. Le graphique ci-dessous nous montre l’évolution des pertes en eau de 2012 à 2016. Cette perte résulte de la différence entre la quantité totale produite et la quantité d’eau facturée à l’aide des différents compteurs.
Figure 14 : évolution des pertes en eau
Les pertes en eau les plus importantes sont enregistrées à compter de 2014 à nos jours. Il faut retenir que l’année 2014 est marquée par le raccordement des forages F5 et F6 au réseau et marque du coup le début de l’exploitation de ces derniers. En nous basant sur les investigations réalisées sur le terrain, nous pouvons signifier que la production de forages utilisée pour le calcul du rendement est une extrapolation. En effet pour le forage n°6 dont le compteur est bloqué, la production est le produit du débit prévu par le nombre d’heures de fonctionnement. Cette production est différente de la réalité. A cela nous pouvons ajouter le défaut de comptage qui sur évalue la production journalière. En somme le taux élevé des pertes à compter de 2014 est due en majeure partie à une manipulation des chiffres et le défaut de comptage des compteurs.
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VI.3. Le diagnostic
VI.3.1 Les indicateurs de performance de l’AEP
VI.3.1.1. Taux de couverture en AEP de la ville de Sabou. Le taux de couverture d’une ville est le rapport entre le nombre d’habitants alimentés en eau potable par l’ONEA et celui de la ville. Celui de la ville de Sabou est de 69.54%, comme présenté dans le tableau suivant.
Tableau 7 : taux de couverture de la population de la ville en eau en 2016 population desservie population totale Taux de couverture Branchements privés 3537 12277 69,54% Bornes fontaines 5000
VI.3.1.2. RENDEMENT DU RÉSEAU Le rendement de réseau exprimé en % permet de caractériser l’efficacité de l’ensemble du réseau. Le tableau ci-dessous nous fait part du rendement du réseau de 2012 à 2016
Tableau 8 : rendement du réseau 2012 2013 2014 2015 2016
Production en m3 55822 57772 100189 101678 94888 Consummation en m3 46181 51220 63019 66166 69964 Rendement moyen du réseau 83% 89% 63% 65% 74% ILP(m3/km/j) 1.31 0.89 5.04 4.82 3.38 Source :(ONEA, 2016)
Nous remarquons une décroissance nette du rendement du réseau qui passe de 89% en 2012 à 63% en 2013. Pourtant l’un des objectifs majeurs de l’ONEA est l’amélioration continue du rendement du réseau avec pour cible 95% dans les centres secondaires.
L’Indice linéaire de perte (m3/j/Km) De la valeur maximale 5.04 m3/km/jour en 2014, il atteint 3.38 m3/km/jour en 2016 : cette situation de médiocrité de l’efficience du réseau, invite à une poursuite des actions d’amélioration de la gestion technique (confer tableau n°10 ci-dessous)
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Tableau 9 : valeurs de références de l'indice de perte linéaire Indice de perte (m3/Km/j) Rural Intermédiaire Urbain Bon < 1,5 < 3 < 7 Acceptable 1,5 à 2,5 3 à 5 7 à 10 Médiocre 2,5 à 4 5 à 8 10 à 15 Mauvais >4 >8 >15 Source : Agence de l’Eau France
On conclut donc que les pertes sont très importantes pour le centre de Sabou
VI.3.2. LES ETALONNAGES DES COMPTEURS Compteurs de têtes de forage Le réseau de distribution comprend quatre compteurs à savoir les compteurs des têtes de forages. L’étalonnage des compteurs pour les têtes de forages débute par la vérification de la condition de pose des compteurs. Ces conditions stipulent que pour les compteurs mécaniques comme nous avons rencontré sur notre réseau la longueur droite amont doit être égal à 10 fois le diamètre nominal du compteur tandis que la longueur droite aval 5 fois le diamètre nominal. Les visites nous ont permis de vérifier les différentes pièces qui constituent la tête des forages. Nous avons constaté l’existence sur chaque forage des pièces indispensables suivantes : Un compteur d’eau mécanique de diamètre nominal DN 40 avec un débit nominal de 10 m3/h, de marque ZENNER, de classe métrologique B ; Une ventouse ; Un robinet prélèvement pour les analyses ; Un clapet anti-retour ; Un manomètre ; Une fois les pièces maitresses identifiées, nous sommes tenues de vérifier les conditions de pose de ces pièces à priori le compteur. En effet il faut vérifier que lors de la pose le compteur n’est pas incliné qu’il est bien horizontal comme le montre la figure ci-contre :
Figure 15 : condition de pose du compteur du forage F5
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Les différents procédés de l’étalonnage nous a permis obtenir les résultats suivants : Pour le forage F3 : L’étalonnage du compteur forage n°3 nous a permis d’obtenir les résultats qui figurent dans le tableau suivant : Tableau 10 : vérification du compteur du forage F3 Index compteur Temps de Ecart(erreur Précision du CTR Débitmètre étalon mesure du compteur) installé: +/- 10% Début fin initial final vol1 initial final vol2 m3 %
1ère mesure 16h47 17h47 413960 413966 6 2 6 4 2 50 2ème mesure 17h47 18h47 413966 413971 5 6 9 3 2 67 3ème mesure 18h47 19h47 413971 413976 5 9 13 4 1 25 16 11 5 45
conclusion sur les mesures effectuées (erreur moyenne du compteur) +45%
Les trois mesures effectuées montrent que le compteur situé à la tête du forage n°3 sur- compte. Pour un compteur mécanique la marge d’erreur tolérée est de +/-10 %. Le calcul fait ressortir un taux d’erreur de plus de +45% cela signifie que le compteur fait un sur comptage de +45%.
Pour le forage F4 : L’étalonnage du forage n°4 nous a permis d’obtenir les résultats qui figurent dans le tableau suivant : Tableau 11 : vérification de compteur du forage n°4 Intervalle de Index et volumes au Ecart (erreur Débitmètre étalon mesure compteur du compteur)
Début fin initial final vol1 initial final vol2 m3 % 1ère mesure 11h14 12h14 99236 99242 6 33536 33540 4 2 50 2ème 12h14 13h14 99242 99249 7 33540 33544 4 3 75 mesure 3ème 13h14 14h14 99249 99254 5 33544 33547 3 2 67 mesure 18 11 7 64
conclusion sur les mesures effectuées (erreur moyenne du compteur) +64%
Le compteur installé à la tête du F4 enregistre un taux d’erreur de plus de +64% d’où un sur comptage de +64%. Pour les forages n°5 et 6 :
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Au niveau des F5 et F6, il faut noter que le débit est nul. A cela il faut signifier que la pression au niveau des têtes des forages est nulle comme le montre les valeurs du débitmètre et les manomètres situés sur les têtes des forages n°5 et 6. De plus le compteur du F6 est bloqué. Les causes probables sont : Défaillance aux accouplements ; Moteur de groupes électropompes grillés ; Rupture de la colonne de refoulement ou fuite importante.
Figure 16 : manomètre des forages F5 et F6
Conclusion des étalonnages
Au terme des nos travaux sur le site d’étude et d’analyse des differentes données en ce qui concerne les forages n°5 et 6 nous recommandons un arret spontané de ces deux forages pour leurs diagnostics et leurs remises en état. Cette remise en etat consiste a faire une diagraphie des forages. Cette diagraphie permettra de faire un constat de l’état des équipements. Les données de l’étalonnage montrent un mauvais fonctionnement des compteurs sur les têtes des forages, nous proposons donc le remplacement de ces compteurs par de nouveaux compteurs. En ce qui concerne la quantification de la production et de l’eau introduite dans le réseau de distribution, il est nécessaire de placer un compteur à l’entrée du château et un autre à la sortie pour un bon suivi des données d’entrée et de sortie du château qui constituent les données majeures dans le calcul du rendement. Le rendement de la ville de Sabou se calcule à l’aide des donneés qui ont été estimées à la production. En effet le tableau suivant nous montre la comparaison entre les données estimées pour le calcul du rendement et les données reelles.
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Tableau 12 : comparaison entre les débits estimatifs et les débits réels F3 F4 F5 F6 Total débit enregistre sur le terrain en m3/h 3.67 3.67 0 0 7.34 débit estimé en m3/h 6 7 6,98 2,52 22,5 écart en m3/h 2.33 3.33 6,98 2,52 15.16
Au regard du tableau nous avons un sur-comptage de plus de 15.16 m3/h par jour à la date du 23 novembre 2017. Nous déduisons donc que le sur-comptage a debuté bien avant cette date d’où les resultats rapportés dans les rapports techniques d’exploitation.
VI.4. La sectorisation En nous basant sur les analyses des données, le centre de Sabou n’enregistre pas de grandes fuites nécessitant une sectorisation du réseau. La majeure partie des fuites constatées sur le réseau sont provoquées. Les travaux publics sont les principales causes des fuites enregistrées. Ces travaux sont ceux de la voirie et de pose de fibre optique pour les réseaux de communications. Nous pouvons donc dire qu’il n’est pas primordial de faire une sectorisation du réseau d’AEP.
VI.5. Résultats et Interprétation de la simulation L’objectif de la simulation est d’observer le comportement actuel du réseau de la commune lors de l’exécution de différents scénarios. Il est important de signaler que tous les scénarios seront exécutés avec la consommation du jour de pointe. Les observations faites sur les composantes du réseau ont été effectuées à 16 heures.
VI.5.1. Scénarios reproduisant le cas où les pompes F5, F6 et F7 sont en arrêt La simulation a été effectuée avec l’état actuel du centre. Nous avons utilisé donc uniquement les forages F3 et F4 pour la simulation. Notons également que la pompe du F4 fonctionne de 5h à 22h tandis que la pompe du F3 fonctionne de 5h à 14h, elle marque une pause à 14h pour reprendre service à 17 h. Elle est mise à l’arrêt à partir de 21h. Nous avons donc obtenu le résultat suivant :
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Analyse de la pression
Figure 17 : carte des nœuds pour le fonctionnement de F3 et F4 Il faut noter qu’environ le tiers des nœuds a une pression inférieure à 0.5 bar. Cette situation est la cause de l’arrêt de la pompe F4, F5 et F6.
Analyse de la vitesse dans les conduites
Figure 18 : Distribution de la vitesse dans le cas où les forages F3 et F4 sont en marche
La vitesse dans les conduites du réseau est de 0 à 1,48 m/s avec environs 85% des conduites ayant une vitesse inférieure à 0.5m/s. Ceci s’explique soit par le fait que les diamètres des conduites sont trop grands soit par le fait que le réservoir est vide. Ceci porte préjudice à la qualité du service de l’eau étant donné que la plupart des conduites ont une vitesse bien en deçà des normes requises (0,5 m/s). Il y’a donc dépôts dans les conduites.
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VI.6. Proposition d’un plan d’action Le tableau ci-dessous est une proposition du plan d’action à mener par l’ONEA pour remédier aux difficultés ressorties lors du diagnostic. Sur le tableau y figurent les actions à mener de même que leur période d’exécution afin d’optimiser le rendement du réseau de Sabou. Le coût de réhabilitations des nœuds est consigné dans le devis estimatif et quantitatif (voir annexe 4).
Tableau 13 : Plan d'action corrective Activités Période de réalisation : 2018 - 2019 Coût OBG. AMÉLIORER LES PERFORMANCES DES T1 T2 T3 RÉSEAUX Mise en œuvre des solutions liées aux difficultés ressorties lors du diagnostic R1 Amélioration du fonctionnement du réseau de refoulement Elaborer un devis pour le remplacement des tés 90° R1.1 installés au niveau des jonctions RC, A5, A14 et R3 Elaborer un cahier de prescription technique pour R1.2 200 000 l'acquisition du matériel Acquérir et mettre en œuvre le remplacement des tés au R1.3 4 500 000 niveau des nœuds RC, A5, A14 et R3 R2 Fiabiliser le comptage d'eau produite Acquérir et installer les compteurs des forages F3 F4 F5 R2.1 1 375 000 F6 et F7 y compris les accessoires R3 Vérifier l'état de l'équipement des forages R3.1 Faire une diagraphie des forages F3, F4, F5, F6 et F7 3 000 000
Faire un essai de pompage longue-durée des forages F3, R3.2 7 500 000 F4, F5, F6 et F7 R4 Mettre en service le forage F7 Acquérir une source d'énergie pour la mise en service du R4.1 15 000 000 forage F7 Coût total des travaux 31 575 000
Légende : T1 : à exécuter en première priorité T2 : à exécuter en deuxième priorité T3 : à exécuter en troisième phase
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VII. Conclusion et Recommandations
Au terme de notre étude qui porte sur le diagnostic du réseau de la commune rurale de Sabou nous avions pu mettre en pratique certaines de nos connaissances théoriques pour venir à bout de la problématique s’articulant sur le mauvais rendement du réseau de la commune de Sabou. La résolution du problème se présente en plusieurs étapes : Le remplacement des Té aux nœuds n°A5, n°A14 et n°RC sont imminents pour l’optimisation de la production, L’application des propositions pour les compteurs des têtes de forage afin d’en obtenir des résultats fiables de la production du centre et améliorer le rendement, L’installation d’un compteur général en aval et en amont du château, Une attention particulière doit être portée aux forages F5 et F6 pour l’optimisation du rendement. Cette optimisation ne sera atteinte qu’après un diagnostic des forages. A long terme nous suggérons l’exploitation du forage F7 qui reste de nos jours inexploité faute de groupe électrogène. Les données relatives à la production des deux forages montrent que ces derniers atteindront leur limite. En plus de la croissance démographique, de nouveaux points d’approvisionnement sont à trouver pour garantir l’approvisionnement en eau potable.
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VIII. Bibliographie.
Lewis Rossman. (2003, Septembre). Simulation Hydraulique et Qualité pour les Réseaux d’Eau sous Pression. Manuel de l’utilisateur.
Mairie de Sabou. (2014). Plan de développement communal de Sabou 2014-2018. Sabou.
Ministère de l’Agriculture, de l’Hydraulique et des Ressources Halieutiques. Programme national d’approvisionnement en eau potable et assainissement à l’horizon 2015 (2008).
ONEA. (2012). Rapport d’exploitation annuel. Centre de Sabou.
ONEA. (2013). Rapport d’exploitation annuel. Centre de Sabou.
ONEA. (2014). Rapport d’exploitation annuel. Centre de Sabou.
ONEA. (2015). Rapport d’exploitation annuel. Centre de Sabou.
ONEA. (2016). Rapport d’exploitation annuel. Centre de Sabou. www.pseau.org. Consulté le 03 Septembre 2017 www.oneabf.com.Consulté le 25 Septembre 2017
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IX. Annexes.
Annexe 1 : Plan de comptage
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Annexe 2 : Plan communal et du réseau d’adduction en eau potable
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Annexe 3 : Organigramme de l’ONEA
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Annexe 4 : Schémas des nœuds
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Annexe 5 : devis estimatif et quantitatif
désignation unité quantité prix unitaire prix total
T à 3B DN 100 à 45° u 3 195000 585000
T à 3B DN 80 à 45° u 1 175000 175000 vanne DN 100 u 4 295000 1180000 vanne DN 80 u 2 250000 500000 vanne DN 60 u 1 180000 180000
Adaptateur de brides pour PVC DN 110 u 8 15000 120000
Adaptateur de brides pour PVC DN 90 u 3 12500 37500
Adaptateur de brides pour PVC DN 63 u 1 8500 8500
Réducteur à brides 100/80 u 1 35000 35000
Réducteur à brides 80/60 u 1 9000 9000 butée FF 1 10000 10000
Boulon en acier 16/80 u 168 520 87360
Joint plat de 100 u 16 750 12000
Joint plat de 80 u 2 650 1300
Joint plat de 60 u 1 500 500 compteur mécanique DN 40 Qn = 10m3/h u 2 230000 460000 main d'œuvre FF Ens. 1100000 1100000
Total 4501160
Le coût de réalisation est estimé à : Quatre millions cinq cent un mille cent soixante francs CFA (4 501 160 FCFA).
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