Le document traite de l'adduction d'eau potable, abordant les systèmes d'approvisionnement en eau (AEP), les exigences en matière de conception et de dimensionnement des infrastructures, ainsi que les facteurs influençant la demande en eau. Il inclut des détails sur les ouvrages nécessaires, les lois hydrauliques applicables et les méthodes de calcul des besoins en eau selon divers contextes. Des références bibliographiques et des objectifs pédagogiques sont également fournis pour structurer l'apprentissage sur ce sujet.

1. ADDUCTION D’EAU POTABLE
Calcul des ouvrages constitutifs des réseaux d’AEP
v1.0.0
Roland O. YONABA
ING. M. Sc. Eau & Environnement
Assistant d’Enseignement et de Recherche
Département Hydraulique et Assainissement/LEAH - 2iE
Email: ousmane.yonaba@2ie-edu.org

2. OBJECTIFS DE COURS ~ AEP
■ Savoir définir la demande en eau potable pour une population
donnée et pour un horizon déterminé
■ Connaître les contraintes et lois d’évolution des localités
urbaines, semi-urbaine et rurales
■ Connaître les options technologiques existantes
■ Savoir définir et identifier les critères de choix et de
dimensionnement des réseaux d’eau
■ Savoir concevoir et dimensionner les éléments hydrauliques
des systèmes de desserte en eau potable
21.04.15 2

3. PLAN DE COURS
I. Généralités sur les systèmes d’AEP
II. Lois applicables aux réseaux en charge
III. La demande en eau
IV. Les réseaux d’adduction
V. Les ouvrages de stockage
VI. Les réseaux de distribution
VII. Technologie et pose de canalisations
21.04.15 3

4. BIBLIOGRAPHIE
21.04.15 4
■ Mar, Amadou Lamine. 2003. Cours d'Hydraulique - T1: Ecoulements en Charge.
s.l. : Groupe des Ecoles EIER-ETSHER, 2003. Vol. 1.
■ Ministère du Bâtiment et des Travaux Publics Français. 2003. CCTG : Fascicule 71.
Fourniture et Pose de Conduites d'Adduction et de Distribution d'Eau. 2003.
■ Ouedraogo, Bega Urbain. 2005. Ouvrages Constitutifs des Systèmes d'AEP.
Ouagadougou : 2iE, 2005.
■ Yonaba, Ousmane Roland. 2014. Hydraulique en Charge. Ecoulement en Régime
Permanent des Fluides Incompressibles. Ouagadougou : 2iE, 2014.
■ Zoungrana, Denis. 2008. Cours d'Approvisionnement en Eau Potable.
Ouagadougou : 2iE, 2008.

5. GENERALITES SUR
LES SYSTEMES D’AEP
Chapitre I

6. 01. GENERALITES
■ Système d’AEP :
« Ensemble d’ouvrages et d’acteurs qui participent à la mise à
disposition des utilisateurs d’une eau de bonne qualité et en
quantité suffisante »
■ Ce cours porte le focus sur les ouvrages constitutifs des réseaux
AEP
■ Besoins ciblés :
■ Consommation domestique
■ Consommation industrielle
■ Besoins récréatifs
21.04.15
Définition et objectifs de l’AEP
6

7. 01. GENERALITES
■ Disponibilité de l’eau en quantité suffisante et à une pression minimale
bien définie
■ À tout moment
■ En toute saison
■ Eau de qualité
■ Eau distribuée de nature à préserver la santé des consommateurs
■ Protéger les équipements
■ Coût minimal de l’eau pour l’usager
■ Ouverture du système de manière à supporter les modifications
ultérieures et l’extension
21.04.15
Critères de service des systèmes d’AEP
7

8. 01. GENERALITES
■ Ouvrages de captage
21.04.15
Ouvrages d’un système d’AEP (1/5)
8
Forage
Prise en rivière
ImpluviumPuits

9. 01. GENERALITES
■ Ouvrages de traitement
■ Clarification
■ Désinfection
■ Mise à l’équilibre calcocarbonique
■ Traitement spécifique : dé-ferrisation, dé-manganisation
21.04.15
Ouvrages d’un système d’AEP (2/5)
9
Eau ferrugineuse Eau brunâtre (manganèse)

10. 01. GENERALITES
■ Ouvrages de pompage
■ Pompes
■ Anti-béliers
■ Équipements annexes
21.04.15
Ouvrages d’un système d’AEP (3/5)
10
Salle de pompage Ballon anti-bélier

11. 01. GENERALITES
■ Ouvrages de stockage
■ Bâches, château d’eau
21.04.15
Ouvrages d’un système d’AEP (4/5)
11
Château d’eau (Libourne, France)Réservoir d’eau

12. 01. GENERALITES
■ Ouvrages d’adduction et de distribution
■ Canalisations, robinetteries
■ Bornes fontaines, branchements
■ Appareillage hydraulique : purges, ventouses, vidanges
21.04.15
Ouvrages d’un système d’AEP (5/5)
12
Canalisation HDPE Borne fontaine Ventouse

13. 01. GENERALITES
■ Taille et complexité des équipements des AEP : fonction directe de la
taille des populations à desservir :
■ Grandes villes
■ forte consommation
■ Population : +100 000 hbts
■ Villes secondaires
■ moyenne consommation
■ Population : de 10 000 à 100 000 hbts
■ Grands centres ruraux (grands villages)
■ Faible consommation
■ Population : de 2 000 à 10 000 hbts
21.04.15
Taille des systèmes d’AEP
13
Ouagadougou (BF)
AEPS de Bama
(Solenzo, 2008)

14. 01. GENERALITES
21.04.15
Typologie des systèmes d’AEP (1/2)
14
In: WSP, Délégation de la gestion du service d’eau en milieu rural et semi urbain, Octobre. 2010.

15. 01. GENERALITES
21.04.15
Typologie des systèmes d’AEP (2/2)
15
In: ps-Eau (www.pseau.org)

16. LOIS APPLICABLES
AUX RESEAUX EN CHARGE
Chapitre II

17. 01. GENERALITES
■ Ecoulement en charge : écoulement à section pleine. La section
intérieure droite de conduite est entièrement remplie par la veine
liquide.
■ Formes rencontrées : circulaire, rectangulaire, triangulaire...
■ La forme circulaire est optimale et plus répandue : répartition
homogène de la pression à l’intérieur du tube.
21.04.15
Définition d’un écoulement en charge
Paroi de
conduite
Section
d’écoulement
17

18. 02. CHARGE HYDRAULIQUE
21.04.15
Expression de la charge hydraulique
■ Charge hydraulique : énergie
par unité de poids de fluide
𝑯 =
𝒑
𝝆𝒈
+ 𝒛 + 𝜶
𝑼 𝟐
𝟐𝒈
■ 𝛼 est appelé coefficient de
Coriolis et traduit la
distribution non homogène de
la vitesse d’écoulement en
travers de section. Il est
généralement pris égal à 1
dans les application pratiques
18
Régime Reynolds α
Laminaire 𝑅𝑒 < 4 000 2
Turbulent
𝑅𝑒 ≈ 4 000 1,076
𝑅𝑒 ≈ 100 000 1,058
𝑅𝑒 ≈ 2 000 000 1,030
Valeurs du coefficient de Coriolis en
fonction du nombre de Reynolds

19. 03. EQUATION D’ENERGIE
21.04.15
Théorème de Bernoulli généralisé
■ En régime permanent, entre les sections 1 et 2 de l’écoulement
𝑯 𝟏 − 𝑯 𝟐 + 𝑯 𝒑 − 𝑯 𝑻 = ∆𝑯 𝟏−𝟐
■ Le terme ∆𝐻1−2 traduit les pertes de charges entre les deux
sections d’écoulement
19
Daniel Bernoulli
(1700-1782)

20. 04. PERTE DE CHARGE
21.04.15
Définition et types de pertes de charge
■ Tout fluide réel qui s’écoule perd de l’énergie
■ frottement contre les parois de la section d’écoulement
■ action des forces de viscosité
■ turbulence
■ obstacles induisant une courbure prononcée des lignes de
courants,…
■ La perte d’énergie, ou perte de charge, peut être :
■ Linéaire (ou régulière) : frottement du fluide contre la paroi
interne de la conduite, sur une longueur 𝐿
■ Singulière (ou locale) : du fait de singularités (variation brusque
du diamètre, changement de direction, robinetterie,…)
20

21. 05. PERTE DE CHARGE LINEAIRE
21.04.15
Formulations
21
Formule de Chézy (1775)
∆𝑯 =
𝑼 𝟐
𝑪 𝟐 𝑹 𝒉
𝑳
Formule de Darcy et Weisbach (1775)
∆𝑯 =
𝝀
𝑫
𝑼 𝟐 𝑳
𝟐𝒈
=
𝟖𝝀𝑸 𝟐 𝑳
𝒈𝝅 𝟐 𝑫 𝟓
1
𝜆
= −2 log10
𝑘
3,71𝐷
+
2,51
𝑅𝑒 𝜆
Formule de Manning-Strickler
∆𝑯 =
𝟒
𝟏𝟎
𝟑 𝑸 𝟐
𝑳
𝝅 𝟐 𝑲 𝒔
𝟐 𝑫
𝟏𝟔
𝟑
≈
𝟏𝟎, 𝟐𝟗𝑸 𝟐
𝑳
𝑲 𝒔
𝟐
𝑫 𝟓,𝟑𝟑
Formule de Hazen et Williams
∆𝑯 =
𝟏𝟎, 𝟔𝟕𝟓𝑸 𝟏,𝟖𝟓𝟐
𝑪 𝑯𝑾
𝟏,𝟖𝟓𝟐
𝑫 𝟒,𝟖𝟕
𝑳
Formule de Calmon et Lechapt
∆𝑯 = 𝒂
𝑸 𝒏
𝑫 𝒎
𝑳

22. 05. PERTE DE CHARGE LINEAIRE
21.04.15
Correspondances entre facteurs de rugosité
Correspondances
entre 𝐾𝑠, 𝑘, 𝐶 𝐻𝑊
Correspondances
entre
𝑘 𝑒𝑡 {𝑎, 𝑛, 𝑚}
22

23. 06. PERTE DE CHARGE SINGULIERE
21.04.15
Expression de la perte de charge singulière
La perte de charge singulière
(ou locale) est liée à la charge
cinétique de l’écoulement,
prise en une section de
référence. Elle se calcule par la
relation dite de « Borda » :
∆𝑯 𝒔 = 𝑲
𝑼 𝟐
𝟐𝒈
=
𝟖𝑲𝑸 𝟐
𝒈𝝅 𝟐 𝑫 𝟒
23
Courbures de lignes de courant
au passage des singularités
Jean Charles de Borda
(1733-1799)

24. 07. MACHINES ELEVATOIRES
21.04.15
Pompe hydraulique
■ Pompe : générateur d’énergie, permet de déplacer un liquide
d’un point d’énergie faible à un point d’énergie plus élevé.
𝐻 𝑝 = 𝐻𝑀𝑇 = 𝐻𝑠 − 𝐻𝑒 = 𝐻𝑔𝑒𝑜 + ∑∆𝐻
𝑯 𝒑 = 𝒁 𝟐 − 𝒁 𝟏 +
𝑷 𝟐 − 𝑷 𝟏
𝝆𝒈
+ ∑∆𝑯 𝒂𝒔𝒑 + ∑∆𝑯 𝒓𝒆𝒇
𝑃ℎ = 𝜂 𝑝. 𝑃𝑒𝑙 = 𝜌𝑔𝑄𝐻 𝑝
P
𝑃𝑒𝑙 𝑃ℎ
24

25. LA DEMANDE EN EAU
Chapitre III

26. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ Les conditions socio-économiques des usagers
■ Fluctuation des revenus
■ Comportement culturel des usagers vis-à-vis de l’eau
■ Le niveau d’équipement sanitaire de l’habitat
■ Le niveau de développement urbain
■ Les sources d’approvisionnement existantes
■ La tarification
21.04.15
Les déterminants de la demande en eau
26

27. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ Valeurs préconisées par l’OMS
■ Minimum vital : 20 l/j/personne, afin de répondre aux besoins
fondamentaux (hydratation et hygiène corporelle)
■ Vivre décemment : 50 l/j/personne
■ Confort : 100 l/j/personne (c’est le cas pour les pays développés)
21.04.15
Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (1/5)
27

28. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ Besoins vitaux : les
demandes spécifiques
minimales en eau suivant les
divers usages domestiques
quotidiens
■ Comprend l’eau de boisson, la
cuisson d’aliments, hygiène
corporelle, vaisselle et lessive
■ Milieu rural : 15 à 25 l/j/hbt
■ Milieu urbain : 20 à 35 l/j/hbt
21.04.15
Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (2/5)
28
Usage
Consommation minimale
moyenne (l/j/p)
Rural Urbain
Boisson 3 5
Cuisine 0,5 1
Lavage des
mains
0,5 1
Hygiène
corporelle
11 20
Vaisselle 1 2,5
Lessive 4 6
Total 20 35,5
Composition de la demande spécifique en eau
suivant le milieu

29. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ La demande peut aussi être évaluée sur la base du niveau de vie et des
habitudes culturelles
■ Présence d’équipement de type WC à chasse, bain ou douche à eau
courante, évier et lavabo, piscine, arrosage de pelouse, …
■ Milieu urbain et semi-urbain : 25 à 100 l/j/hab.
■ Autres intervalles fixés selon la volonté et capacité à payer de l’usager :
■ Hydraulique rurale : 15 à 20 l/j/hab.
■ Borne fontaine : 15 à 30 l/j/hab.
■ Branchement particulier :
■ Avec un robinet de cours : 30 à 70 l/j/hab.
■ Avec sanitaires raccordés : 60 à 100 l/j/hab.
21.04.15
Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (3/5)
29

30. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ Dans le cas des services publics, les besoins en eau sont limités aux
besoins vitaux
21.04.15
Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (4/5)
30
Installation Consommation
Ecole sans internat 3 à 5 l/j/élève
Ecole et caserne avec internat 60 à 60 l/j/personne
Hôpitaux et dispensaires 150 à 200 l/j/lit
Administration 5 à 10 l/j/employé
Marché équipé d’installation
sanitaires
400 l/j pour 1000 occupants
Arrosage de pelouse 2 à 5 l/j/m²
Définition de la demande sociale en eau

31. 01. LA DEMANDE EN EAU
Dans le cas des activités
économiques (industrie, artisanat,
commerce, élevage), il est
préférable de faire une estimation
directe (par enquête) auprès des
unités concernées.
21.04.15
Valeurs indicatives pour l’estimation forfaitaire de la demande en eau (5/5)
31
Type de bétail Consommation (l/j)
Bovins – caprins 40
Ovins – caprins 5
Asins 20
Chamelins 50
Porcins 10
Volailles 0,1 à 0,2
Bovin
Ovin
Caprin
Porcin Volaille Asin Chamelin

32. 01. LA DEMANDE EN EAU
■ La planification de la
ressource en eau doit
s’inscrire dans une
approche de gestion
intégrée
■ La modélisation
hydrologique donne
des outils d’aide à la
décision qui permettent
de définir des priorités
d’usages et des
volumes d’allocation
aux secteurs utilisant la
ressource en eau
21.04.15
Planification de la demande
32

33. 02. LES CONSOMMATEURS
■ La connaissance de la population à desservir à un horizon de projet
permet l’estimation du volume d’eau à fournir de manière directe. Cette
estimation se fait via une base de donnée statistique de la population et
son taux de croissance
■ La plupart des modèles de croissance supposent une tendance qui est
extrapolée sur le futur.
■ Cependant, le projeteur doit, au-delà de l’application du modèle choisi,
déceler les facteurs socio-économiques qui ont pu influencer le taux de
croissance (sur les 5 à 10 dernières années)
■ Émigration ou immigration
■ Développement urbain accéléré ou décéléré
■ Installation ou ouverture d’unités économiques
21.04.15
Evaluation du nombre de consommateurs (1/2)
33

34. 02. LES CONSOMMATEURS
■ Modèle de croissance arithmétique
■ La croissance de la population est fonction du temps : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝐾
𝑃𝑛 = 𝑃0 + 𝐾(𝑡 𝑛 − 𝑡0)
■ Modèle de croissance géométrique
■ le taux de croissance est proportionnel du temps et à la population : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝛼𝑃
𝑃𝑛 = 𝑃0 1 + 𝛼 𝑛
■ Modèle de croissance à taux décroissant (loi des grands nombres des
mégalopoles)
■ La population tend à saturation : 𝑑𝑃 𝑑𝑡 = 𝑘(𝑆 − 𝑃)
𝑃𝑛 = 𝑃0 𝑆 − 𝑃0 1 − 𝑒−𝑘 𝑡 𝑛−𝑡0
21.04.15
Evaluation du nombre de consommateurs (2/2)
34

35. 03. VARIATION DE LA DEMANDE
■ La demande des utilisateurs est variable au gré des saisons, suivant les
jours de la semaine et les heures de la journée.
■ Saison sèche vs saison humide : pointe saisonnière
■ Jour ouvré vs jour non ouvré : pointe journalière
■ Heures de pointe vs heure creuse/normale : pointe horaire
■ Ces variations influent la quantité d’eau à mobiliser ainsi que le
dimensionnement des installations.
■ Le rôle du projeteur est donc d’opérer des choix de comportement des
usagers et d’offrir un service qui satisfasse à ce comportement mais à
hauteur de la capacité financière des usagers.
21.04.15
Variations cycliques de la demande
35

36. 03. VARIATION DE LA DEMANDE
■ L’on définit le coefficient de pointe saisonnier qui est le rapport sur
l’année de la consommation journalière de pointe sur la consommation
journalière moyenne.
𝑪 𝒑𝒔 =
𝑫𝒋𝒎𝒑
𝑫𝒋𝒎
■ Coefficient influencé par les périodes de chaleurs, les flux saisonniers de
personnes. Les valeurs typiques :
■ 1,10 en zone tropicale humide (ressource en eau abondante,
température stable)
■ 1,20 en zone sahélienne (forte chaleur, tarissement cyclique de la
ressource)
21.04.15
Variation saisonnière
36

37. 03. VARIATION DE LA DEMANDE
■ L’on définit le coefficient de pointe journalier par le rapport de la
consommation journalière de pointe sur la consommation journalière
moyenne du mois de pointe.
𝑪 𝒑𝒋 =
𝑫𝒋𝒑
𝑫𝒋𝒎𝒑
■ Coefficient influencé par le comportement cyclique des usagers au cours de
la semaine
■ Il est indépendant de la pointe saisonnière!
■ Evolue entre 1,05 et 1,15
21.04.15
Variation hebdomadaire
37

38. 03. VARIATION DE LA DEMANDE
■ Le coefficient de pointe
horaire traduit les habitudes du
consommateur au cours de la
journée. Son estimation se fait
de manière statistique ou par le
biais de relations empiriques.
■ Coefficient indépendant de la
pointe saisonnière et aussi du
volume d’eau à utiliser
■ Permet de définir les débits
de pointe à transporter!
21.04.15
Variation journalière
38
Population
(hbts)
𝑪 𝒑𝒉
< 10 000 2,5 à 3
10 000 à 50 000 2 à 2,5
50 000 à 200 000 1,5 à 2
> 200 000 1,5
Formule empirique dite du « Génie Rural » (France)
𝑪 𝒑𝒉 = 𝟏, 𝟓 +
𝟐, 𝟓
𝑸 𝒎𝒉 𝒎 𝟑 𝒉
𝟏, 𝟓 ≤ 𝑪 𝒑𝒉 ≤ 𝟑
Valeurs indicatives de 𝐶 𝑝ℎ

39. 04. PERTES
■ Pertes de traitement : eau perdue au niveau des stations de traitement
des eaux de surface (eau de lavage des filtres, perdue lors des purge de
décanteurs de boue, fuites, etc.)
■ Valeur admissible: 4 % à 5 %, soit donc 𝜼𝒕 = 𝟗𝟓%
■ Pertes de distribution : fuites sur le réseau du fait de la nature des
conduites, vétusté, manque d’entretien et de maintenance. Elles sont
fréquentes en période de faible consommation (pression hydrostatique)
■ Valeur admissible: 10 % à 20 %, doit donc 𝜼 𝒓 = 𝟖𝟓%
■ Pertes commerciales ou de comptage : imputables aux erreurs de
comptage, manque de suivi des facturations, branchements clandestins.
Elles ne sont pas prises en compte dans le dimensionnement.
■ Valeur admissible: 4 % à 6 % des quantités distribuées
21.04.15
Définition des pertes en eau
39

40. 05. PRESSION
■ C’est la pression minimale à laquelle l’eau est fournie à l’usager pour
un confort d’utilisation. Elle est fixée suivant les normes en vigueur par le
gestionnaire du service d’eau.
■ Elle permet à l’usager d’opérer des prélèvements d’eau depuis la
canalisations, sans efforts particuliers.
■ Le projeteur doit concevoir le réseau AEP de manière à assurer au
minimum la pression de service à tous les nœuds et en situation de
pointe.
■ Valeurs de pression de service :
■ Valeur contractuelle en AEPS simplifié : 𝑃𝑠𝑒𝑟 = 5 [𝑚𝐶𝐸]
■ Valeur pour les AEP classiques : 𝑃𝑠𝑒𝑟 = 10 à 20 [𝑚𝐶𝐸]
21.04.15
Pression de service
40

41. 06. DEBITS DE DIMENSIONNEMENT
■ Débit de production 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑 : chaîne captage, adduction, traitement
𝑸 𝒑𝒓𝒐𝒅 =
𝑫𝒋𝒎 𝑪 𝒑𝒔 𝑪 𝒑𝒋
𝜼𝒕 𝜼 𝒓 𝑻
■ Débit d’adduction 𝑄 𝑎𝑑𝑑 : chaîne captage, adduction, traitement
𝑸 𝒂𝒅𝒅 =
𝑫𝒋𝒎 𝑪 𝒑𝒔 𝑪 𝒑𝒋
𝜼 𝒓 𝑻
■ Débit de distribution 𝑄 𝑝ℎ : calé sur la pointe horaire
𝑸 𝒑𝒉(𝒎 𝟑/𝒉)
=
𝑫𝒋𝒎 𝑪 𝒑𝒔 𝑪 𝒑𝒋
𝜼 𝒓. 𝟐𝟒
𝑪 𝒑𝒉
21.04.15
Débits caractéristiques
41

42. LES RESEAUX D’ADDUCTION
Chapitre IV

43. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ Réseau qui transporte l’eau depuis la
source de captage au réservoir de
stockage
■ Deux types d’adduction sont définies :
■ Adduction gravitaire : écoulement à
la faveur d’une dénivelée
■ Adduction par refoulement :
écoulement à la faveur d’un apport
d’énergie externe (pompe)
■ Réseaux généralement sous pression
■ Lois de l’hydraulique en charge
applicables
■ La pression de référence est la
pression atmosphérique : Patm = 0 [mCE]
21.04.15
Définition
43
Adduction gravitaire
Adduction par refoulement

44. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ Les pressions sont
identiques : 𝑃𝐴 = 𝑃𝐵 = 𝑃𝑎𝑡𝑚
■ Les charges cinétiques
𝑈𝑖
2
/2𝑔 sont négligées
■ La dénivelée disponible
entre les plans d’eau définit
le débit 𝑄 qui sera
transporté dans la
canalisation de diamètre 𝐷
𝒁 𝑨 − 𝒁 𝑩 = ∆𝑯(𝑸,𝑳,𝑫,𝒌)
21.04.15
Adduction gravitaire à pression atmosphérique
44
Application du théorème de Bernoulli
𝑍 𝐴 + 𝑃𝐴 +
𝑈𝐴
2
2𝑔
= 𝑍 𝐵 + 𝑃𝐵 +
𝑈 𝐵
2
2𝑔
+ ∆𝐻

45. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ Une pression résiduelle 𝑃
est exigée au point
d’utilisation
■ Les charges cinétiques
𝑈𝑖
2
/2𝑔 sont négligées
■ La dénivelée disponible
entre la côte 𝑍 𝐴 et le niveau
piézométrique 𝑍 𝐵 + 𝑃
définit le débit 𝑄 qui sera
transporté dans la
canalisation de diamètre 𝐷
𝒁 𝑨 − (𝒁 𝑩 + 𝑷) = ∆𝑯(𝑸,𝑳,𝑫,𝒌)
21.04.15
Adduction gravitaire à pression résiduelle
45
Application du théorème de Bernoulli
𝑍 𝐴 + 𝑃𝐴 +
𝑈𝐴
2
2𝑔
= 𝑍 𝐵 + 𝑃 +
𝑈 𝐵
2
2𝑔
+ ∆𝐻

46. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ La vitesse d’écoulement 𝑈 doit être
comprise entre une valeur minimale et
maximale
■ 𝑈 𝑚𝑖𝑛 permet de garantir l’autocurage
(éviter les dépôts)
■ 𝑈 𝑚𝑎𝑥 est lié à l’érosion du matériau de
revêtement de la conduite : c’est une
donnée fournie par constructeur
■ Quelques valeurs de référence :
■ 𝑈 𝑚𝑖𝑛 = 0,3 [ 𝑚 𝑠]
■ 𝑈 𝑚𝑎𝑥 ≈ 1,00 − 1,20 [ 𝑚 𝑠] (PVC) et
𝑈 𝑚𝑎𝑥 ≈ 1,50 − 1,75 [ 𝑚 𝑠] (fonte)
21.04.15
Contraintes de vitesse d’écoulement
46
Entartrage par dépôt calcaire

47. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ S’assurer que la ligne piézométrique reste toujours au-dessus du profil en long
de la conduite afin d’éviter les dépressions et la cavitation
■ S’assurer aussi que la pression en réseau reste inférieure à la pression
maximale admissible de la canalisation
■ Solutions : bassin brise-charge, singularités, modification de diamètre, rugosité, etc.
21.04.15
Contraintes de pression
47
Profil en dépression Cavitation

48. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ En refoulement, le diamètre 𝐷 ne s’impose pas à priori, car l’élévation
d’un débit 𝑄 à une hauteur piézométrique 𝐻 ne dépend que de la
puissance hydraulique de pompage 𝑃ℎ
𝑷 𝒉 = 𝝆𝒈𝑸𝑯
■ De ce fait, pour élever un débit 𝑄, quelque soit le diamètre 𝐷, il existe
toujours une puissance hydraulique correspondante,
■ Le choix du diamètre relève alors du compromis entre l’investissement
d’équipement 𝐼 et les charges de fonctionnement 𝐶:
■ Si D grand, alors 𝑰 élevé, mais on économise sur 𝑪 (car ∆𝐻 est faible)
■ Si D faible, alors 𝑰 faible, mais 𝑪 élevé (car ∆𝐻 est élevé)
21.04.15
Cas spécifique du refoulement (1/3)
48

49. 01. RESEAU D’ADDUCTION
21.04.15
Cas spécifique du refoulement (2/3)
49
Investissement : 𝐼(𝐷) = 𝑘1 𝐷2
Fonctionnement : 𝐽(𝐷) = 𝑘2/𝐷 𝑛
Minimisation du coût 𝐶(𝐷) = 𝐼(𝐷) + 𝐽(𝐷)
𝑑𝐶
𝑑𝐷
= 0
𝑘2
𝐷 𝑛 =
2
𝑛
𝑘1 𝐷2
Nécessité de conduire une étude économique
spécifique sur les grands projets!
Le diamètre optimal serait celui
pour lequel les charges de
fonctionnement vaudraient
2/nièmes de l’investissement initial

50. 01. RESEAU D’ADDUCTION
Formules empiriques
■ Flamant : 𝑽(𝒎/𝒔) ≤ 𝟎, 𝟔 + 𝑫(𝒎)
■ Bresse : 𝑫(𝒎) = 𝟏, 𝟓 𝑸( 𝒎 𝟑 𝒔)
■ Bresse modifié : 𝑫(𝒎) = 𝟎, 𝟖𝑸(𝒎 𝟑/𝒔)
𝟏 𝟑
■ Vibert (1948) : 𝑫(𝒎) = 𝟏, 𝟒𝟓𝟔
𝒏(𝒏𝒃 𝒉 𝒑𝒐𝒎𝒑./𝒋) 𝒆(𝒇𝒓𝒂𝒏𝒄𝒔/𝒌𝒘𝒉)
𝒇(𝒇𝒓𝒂𝒏𝒄𝒔/𝒌𝒈)
𝟎,𝟏𝟓𝟒
𝑸(𝒎 𝟑/𝒔)
𝟎,𝟒𝟔
■ Munier (1961) : 𝑫(𝒎) = 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟐𝒏(𝒏𝒃 𝒉 𝒑𝒐𝒎𝒑./𝒋) 𝑸(𝒎 𝟑/𝒔)
21.04.15
Cas spécifique du refoulement (3/3)
50
Jean Antoine Charles Bresse
(1822-1883)

51. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ Phénomène de variation de pression qui consiste en une alternance de
dépressions et de surpressions qui se propagent dans la conduite
■ Générés par une modification brusque du régime d’écoulement
■ Arrêt/marche brusque d’une pompe
■ Ouverture et fermeture brusque d’une vanne
21.04.15
Coup de bélier (1/4)
51
Rupture de conduites Rupture des aubes d’une pompe

52. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ Une onde de célérité 𝒄 met un temps 𝑡 = 2𝐿/𝑐 pour parcourir une conduite de
longueur 𝐿 en sens aller-retour.
■ Soit 𝑇𝑓 le temps de fermeture/ouverture d’une vanne ou d’un groupe de pompage.
On distingue alors deux cas de figure :
■ Cas 1 : variation brutale du régime d’écoulement, dû à la fermeture rapide
d’une vanne ou à l’arrêt brutal du fonctionnement d’un groupe électropompe
𝑻 𝒇 ≤
𝟐𝑳
𝒄
■ Cas 2 : variation lente du régime d’écoulement, dû à la fermeture lente d’une
vanne ou au démarrage progressif d’un groupe électropompe
𝑻 𝒇 ≥
𝟐𝑳
𝒄
21.04.15
Coup de bélier (2/4)
52

53. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ En variation brutale du régime d’écoulement, la surpression ou dépression
est donnée par la formule de Joukovski-Allievi
■ En variation lente du régime d’écoulement, la surpression ou dépression est
donnée par la formule de Michaud
21.04.15
Coup de bélier (3/4)
53
Nikolaï Iegorovitch Joukovski
(1847-1921)Lorenzo Allievi
(1856-1941)
∆𝑷 = 𝒄
𝑼 𝟎
𝒈
∆𝑷 =
𝟐𝑳
𝑻
𝑼 𝟎
𝒈

54. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ La célérité des ondes peut être évaluée sur la
base de des caractéristiques du matériau :
■ Elle peut aussi être évaluée sur la base du
matériau lui-même
21.04.15
Coup de bélier (4/4)
54
Béton : k = 5
PVC : k = 33
PEHD : k = 83
Fonte : k = 1
Acier : k = 0,5
𝒄 =
𝟏
𝝆
𝟏
𝜺
+
𝑫
𝑬𝒆
𝒄 =
𝟗𝟗𝟎𝟎
𝟒𝟖, 𝟑 + 𝒌
𝑫
𝒆
• 𝜀 : module d’élasticité de l’eau : 2,5.109
𝑁/𝑚2
• e : épaisseur de canalisation [m]
• E : Module d’élasticité du matériau
• Fonte : 1,7.1011
𝑁/𝑚2
(PAM)
• Fonte : 32.105
𝑁/𝑚2
(Interplast)
Quelques valeurs usuelles recommandées
• 1200 [m/s] pour la fonte (PAM)
• 1000 [m/s] pour la fonte et 180
[m/s] pour le PVC (M. Carlier)
• 400 – 800 [m/s] pour le PVC

55. 01. RESEAU D’ADDUCTION
■ On définit les notations :
■ PN : Pression Nominale
■ PFA : Pression de Fonctionnement Admissible : pression qu’un
composant peut supporter en fonctionnement normal : 𝑃𝐹𝐴 ≈ 𝑃𝑁
■ PMA : Pression Maximale Admissible : pression qu’un composant
peut supporter en cas de bélier hydraulique : 𝑃𝑀𝐴 ≈ 1,2𝑃𝐹𝐴
■ La protection contre le bélier s’avère théoriquement nécessaire lorsque
la pression du régime permanent adjointe aux effets du bélier hydraulique
dépassent la pression maximale admissible 𝑷 + ∆𝑷 ≥ 𝑷𝑴𝑨
■ En pratique, par mesure de sécurité, on prévoira un dispositif anti-
bélier dès que 𝑷 + ∆𝑷 ≥ 𝑷𝑭𝑨
21.04.15
Protection contre le bélier hydraulique (1/2)
55

56. 01. RESEAU D’ADDUCTION
21.04.15
Protection contre le bélier hydraulique (2/2)
56
Soupapes de décharge
Cheminée d’équilibre en béton armé
Ballon anti-bélier

57. LES OUVRAGES DE STOCKAGE
Chapitre V

58. 01. RESERVOIRS
■ Régulation : tampon entre la production (stockage de l’excédent de
production) et la consommation (apport du complément de la demande).
■ Sécurité d’approvisionnement, dans l’éventualité d’un incident mettant
hors fonctionnement les équipements du réseau.
■ Mise en pression et régulation de pression : la charge au réservoir
conditionne et stabilise le niveau piézométrique en distribution
■ Simplification de l’exploitation : la présence d’un réservoir permet l’arrêt
momentané des équipements de production, de pompage et même du
réseau pour réparations et maintenance
■ Réacteur de traitement : permet d’assurer un temps de contact avec un
agent désinfectant
21.04.15
Fonctions techniques
58

59. 01. RESERVOIRS
■ Réduction des investissements sur les ouvrages de production
■ Réduction des investissements sur les ouvrages de distribution :
la présence de réservoir d’équilibres en bout de réseau permet de
réduire les diamètres des canalisations maitresses.
■ Réduction des dépenses d’énergie, du fait de l’économie réalisée
sur le temps de pompage.
21.04.15
Fonctions économiques
59

60. 01. RESERVOIRS
Situation par
rapport à la
distribution
Position par
rapport au sol
Rôle joué dans la
distribution
Pression d’air sur
le plan d’eau
Matériau de
construction
• En charge
• Nécessitant
une
surpression
• Enterré
• Semi-enterré
• Au sol
• Surélevé
• Principal
• D’équilibre
• À pression
atmosphérique
• À contre
pression d’air
(en
surpression)
• Maçonnerie
• Béton (armé
ou
précontraint)
• Acier
21.04.15
Classification
60
Classification des réservoirs

61. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Détermination de la capacité utile
61
■ Soit 𝑄 𝑎 le débit d’adduction et 𝑄𝑐 le débit de
consommation. Il s’agit de trouver une capacité
utile 𝐶 𝑢 qui puisse :
■ Stocker les excédents de pompage
pendant les heures de faible consommation
(𝑄 𝑎 > 𝑄𝑐)
■ Compenser le déficit entre le pompage et
la consommation (𝑄𝑐 > 𝑄 𝑎)
■ Il s’agira de reporter sur les tranches horaires sur
24h les valeurs de débits 𝑄 𝑎 et 𝑄𝑐 y afférant et
évaluer les volumes en excédent et en déficit qui
seraient produits en l’absence d’un réservoir. La
capacité utile est alors donnée par :
𝑪 𝒖 = 𝑫é𝒇𝒊𝒄𝒊𝒕𝑴𝒂𝒙 + 𝑬𝒙𝒄é𝒅𝒆𝒏𝒕𝑴𝒂𝒙
Ce calcul permet de définir la
capacité utile du réservoir, qui
sera différente de sa capacité
réelle finale!

62. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Détermination de la réserve incendie
62
■ La réserve incendie doit permettre aux
agents du feu de circonscrire un incendie. On
utilise en général deux approches pour son
évaluation :
■ La première approche définit qu’il faut
disposer de 𝟔𝟎 𝒎 𝟑
/𝒉 pendant 𝟐𝒉, soit
𝟏𝟐𝟎 𝒎 𝟑
■ La seconde suppose que 𝑸 𝒂 est
suffisamment important pour
réalimenter le réservoir en une heure
et réduit donc la réserve sur la base de
𝑄 𝑎
𝟔𝟎 𝒎 𝟑
+ 𝟔𝟎 − 𝑸 𝒂 𝒔𝒊 𝑸 𝒂 < 𝟔𝟎 𝒎 𝟑
/𝒉
𝟔𝟎 𝒎 𝟑
𝒔𝒊 𝑸 𝒂 > 𝟔𝟎 𝒎 𝟑
/𝒉
Réservoir et réserve incendie

63. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Vérification du temps de contact de l’agent désinfectant
63
■ Les agents désinfectants utilisés pour le traitement
de l’eau demandent un temps minimal de contact :
■ Temps quasiment nul pour l’ozone (03), les
rayons UV
■ Dans le cas du chlore, il est de 2h au minimum.
■ Ce temps est évalué sur la base d’un débit 𝑄 pouvant
être le débit de consommation moyen 𝑄 𝑐 ou de l’heure
de pointe 𝑄 𝑝
𝑻 𝒔 =
𝑪 𝒖
𝑸
≥ 𝑻 𝒔, 𝒎𝒊𝒏
■ Dans certains cas, la du chloration se fait à l’entrée
de la conduite d’adduction. Il faut alors prendre en
compte le temps de séjour dans la conduite.
Dispositif de chloration

64. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Vérification de la durée de l’efficacité du traitement
64
■ L’agent désinfectant doit être rémanent :
subsister en traces résiduelles afin de
protéger l’eau pour les éventuelles pollutions
ultérieures.
■ Il est impératif de s’assurer que la capacité
utile n’autorise pas un temps de séjour qui
permette la volatilisation du désinfectant
𝑻 𝒔 =
𝑪 𝒖
𝑸
≤ 𝑻 𝒗𝒐𝒍𝒂𝒕𝒊𝒍𝒊𝒔𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏
■ Par exemple, le chlore se volatilise dans
l’atmosphère au bout de 48 heures.
Ozoneur pour eau potable

65. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Capacité totale
65
■ La capacité totale d’un réservoir est 𝑪 𝒕 = 𝑪 𝒖 + 𝑹𝒊𝒏𝒄𝒆𝒏𝒅𝒊𝒆. Elle doit vérifier les
conditions de temps de contact et de séjour. Sinon, elle sera adaptée en
conséquence.
Condition d’exploitation Capacité utile
Adduction nocturne 90% Volume journalier
Adduction avec pompage solaire
(8h/j)
50% Volume journalier
Adduction continue (24h/24) 30% Volume journalier
Adduction de jour, durant les
périodes de consommation
10 à 30% Volume journalier
Valeurs forfaitaires de capacités de réservoir (issues des statistiques des
centres AEP, Burkina Faso).

66. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Critères d’implantation
66
■ Trouver un compromis entre deux
facteurs
■ Être le plus près possible des
consommateurs
■ Minimisations des longueurs
des conduites principales de
distribution
■ Avantage technique et
économique
■ Se situer à un point dominant
■ Réduction de la hauteur
d’élévation

67. 01. RESERVOIRS
21.04.15
Equipement hydraulique
67

68. LES RESEAUX DE DISTRIBUTION
Chapitre VI

69. 01. RESEAUX DE DISTRIBUTION
■ Constitué de l’ensemble des canalisations, robinetterie, appareils
hydrauliques et ouvrages de génie civil qui délivrent l’eau au
consommateur via un branchement privé ou un point d’eau
collectif.
■ Doit satisfaire à des exigences :
■ Continuité de service : alimentation en toute saison et à toute
heure
■ Satisfaction des conditions de pression : 𝑃𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒 ≤ 𝑃 ≤ 𝑃𝑁
■ Couverture de l’ensemble de la zone concernée
■ Transport des débits de pointe en respectant les conditions de
pression
■ Respect des contraintes de vitesse : 𝑈 𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑈 ≤ 𝑈 𝑚𝑎𝑥
21.04.15
Généralités
69

70. 01. RESEAUX DE DISTRIBUTION
■ Distribution gravitaire,
effectuée à partir d’un
ouvrage de stockage qui
domine hydrauliquement
tout le réseau
■ Refoulement distributif,
adoptée lorsque le
stockage est inexistant
ou lorsqu’il est à l’opposé
de la source d’eau
potable
21.04.15
Modes de distribution
70
Distribution gravitaire
Refoulement distributif

71. 01. RESEAUX DE DISTRIBUTION
21.04.15
Typologie des réseaux
71
Réseau ramifié
Réseau maillé
Aspect Ramifié Maillé
Pertes de charge Elevées Faibles
Ecoulement Risque de zones
mortes aux
extrémités
Satisfaisant
Réparations Risque de mise hors
service d’une zone
importante suivant
le point
d’intervention
Risque plus faible
de mise hors
service d’une zone
importante suivant
le point
d’intervention
Frais de pompage Elevés Faibles
Frais de mise en
place
Faibles Elevés

72. 01. RESEAUX DE DISTRIBUTION
■ Branchement privé : le particulier est
raccordé au réseau de distribution avec
compteur privé en tête de branchement
■ Point d’eau collectif (borne fontaine) :
comporte un ou plusieurs robinets à débit
défini et est raccordé au réseau. Ce mode
de distribution est recommandé pour les
zones d’habitats à faible revenu et aux
gros villages.
21.04.15
Modes de distribution
72

73. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Problématique de calcul en réseau
73
■ Objectif : calculer les
charges et les pressions
à tous les nœuds
■ Calcul amont-aval
■ Objectif : calage de la
côte du plan d’eau dans
le réservoir
■ Calcul aval-amont

74. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Cas de la desserte en route
𝑑𝑥
𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞 𝑞
𝑄1
𝑄0
… . . . … . . . … . . . … . . . … . . . … . . .
𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥
𝑄 𝑒𝑞 =
𝑄0
𝑛+1
− 𝑄1
𝑛+1
𝑄0 − 𝑄1 (𝑛 + 1)
1
𝑛
𝑸 𝒇 =
𝟏
𝒏 + 𝟏
𝟏
𝒏
𝑸 𝟎
𝑸 𝒇 = 𝟎, 𝟓𝟓𝑸 𝟎 + 𝟎, 𝟒𝟓𝑸 𝟏
Si 𝑸 𝟏 est nul : Si 𝒒 ≪ 𝑸 𝟎, 𝑸 𝟏 :
74

75. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Calcul amont-aval (1/2)
■ Evaluer les débits de dimensionnement par tronçon pour les
pointes horaires
■ Choisir les diamètres de conduite sur la base d’une vitesse
idéale (s’ils ne sont pas déjà définis). Le PN peut être défini sur la
base de la dénivelée 𝒁 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 − 𝐦𝐢𝐧 𝒁𝒊 .
𝑫 𝒕𝒉 =
𝟒𝑸 𝒅𝒊𝒎
𝝅𝑼𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍
𝑒𝑡 𝑫 𝒔𝒕𝒅 ≥ 𝑫 𝒕𝒉
■ Calculer les pertes de charge par tronçon
∆𝑯𝒊𝒋 = 𝒇 𝑸𝒊𝒋, 𝑳𝒊𝒋, 𝑫 𝒔𝒕𝒅 𝒊𝒋
, 𝒌𝒊𝒋
75

76. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Calcul amont-aval (2/2)
■ Evaluer les charges sur chaque nœud par le théorème de
Bernoulli
𝑯𝒋 = 𝑯𝒊 − ∆𝑯𝒊𝒋 𝒑𝒐𝒖𝒓 𝑸𝒊→𝒋
■ Calculer les pressions effectives statiques (ou maximales) et
dynamiques (ou réelles)
𝑷 𝒎𝒂𝒙,𝒊 = 𝒁 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 − 𝒁𝒊 et 𝑷 𝒅𝒚𝒏,𝒊 = 𝑯𝒊 − 𝒁𝒊 −
𝑈𝑖
2
2𝑔
■ S’assurer qu’en tout point 𝑖, 𝑷 𝒅𝒚𝒏,𝒊 ≥ 𝑷 𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊
Terme négligé pour son faible
ordre de grandeur
76

77. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Calcul aval-amont (1/3)
■ Evaluer les débits de dimensionnement par tronçon en situation
de pointe
■ Choisir les diamètres de conduite sur la base d’une vitesse
idéale (s’ils ne sont pas déjà définis). Le PN peut être défini sur la
base de la dénivelée 𝑍 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟 − min 𝑍𝑖 .
𝑫 𝒕𝒉 =
𝟒𝑸 𝒅𝒊𝒎
𝝅𝑼𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍
𝑒𝑡 𝑫 𝒔𝒕𝒅 ≥ 𝑫 𝒕𝒉
■ Calculer les pertes de charge par tronçon
∆𝑯𝒊𝒋 = 𝒇 𝑸𝒊𝒋, 𝑳𝒊𝒋, 𝑫 𝒔𝒕𝒅 𝒊𝒋
, 𝒌𝒊𝒋
77

78. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Calcul aval-amont (2/3)
■ Calculer la charge minimale imposée au réservoir par
chaque nœud de desserte
𝑯𝒊
𝒎𝒊𝒏,𝒊𝒎𝒑
= 𝑷 𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊 + 𝒁𝒊 +
𝒊
𝒓é𝒔𝒆𝒓𝒗𝒐𝒊𝒓
∆𝑯
■ On retiendra comme ligne de charge la valeur maximale
des charges 𝐻𝑖
𝑚𝑖𝑛,𝑖𝑚𝑝
𝒁 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 = 𝐦𝐚𝐱(𝑯𝒊
𝒎𝒊𝒏,𝒊𝒎𝒑
)
78

79. 02. DIMENSIONNEMENT
21.04.15
Calcul aval-amont (3/3)
■ On effectue un calcul retour (amont aval) afin de retrouver
les charges et pressions (dynamiques et statiques)
𝑯𝒋 = 𝑯𝒊 − ∆𝑯𝒊𝒋 (𝒑𝒐𝒖𝒓 𝑸𝒊→𝒋)
𝑷 𝒎𝒂𝒙,𝒊 = 𝒁 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒓 − 𝒁𝒊 𝐞𝐭 𝑷 𝒅𝒚𝒏,𝒊 = 𝑯𝒊 − 𝒁𝒊
■ Vérifier aussi qu’en tout point 𝑖, 𝑷 𝒅𝒚𝒏,𝒊 > 𝑷 𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆,𝒊.
79

80. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Problématique de calcul
■ Dans le cas des réseaux ramifiés, le sens d’écoulement
est implicite
■ Les débits en tronçon sont facilement déterminés
■ Mais pas dans le cas des réseaux maillés
■ Sens d’écoulement en tronçon ?
■ Débits fictifs de dimensionnement ?
■ Résolution des boucles
■ Méthodes itératives, méthodes matricielles
80

81. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Etablissement des consommations aux nœuds
■ Identifier deux types de tronçons
■ Les tronçons appartenant à des mailles
■ Les tronçons en ramification
■ Algorithme :
■ Etablir les consommations linéaires en
tronçon et ponctuelles aux nœuds
■ Ramener les consommations linéaires
en consommations ponctuelles aux
nœuds extrêmes (par exemple, à raison
de 𝑄 𝑟𝑜𝑢𝑡𝑒/2)
■ Ramener les consommations des
ramifications en consommations
ponctuelles aux nœuds en tête de
ramification
81
Consommations en réseau maillé initial
Consommation ramenées aux nœuds

82. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Méthode de Hardy Cross
■ Hardy Cross : méthode itérative de calcul de réseau maillé en
régime permanent
■ Relativement simple à mettre en œuvre
■ Convergence rapide
■ Simple à implémenter (programmation)
■ Deux approches
■ Approche aux nœuds : égalisation des débits
■ Approches aux boucles : égalisation des charges
■ Autres méthodes itératives : Newton-Raphson, Wood-Charles, …
82
Hardy Cross
1885-1950

83. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Hardy Cross : méthode d’égalisation des charges (1/3)
■ Objectif : pour une maille, ou plusieurs mailles contiguës,
retrouver les débits de dimensionnement dans les tronçons et
leur sens d’écoulement en régime permanent
■ Principe : trouver une répartition de débits qui annule la
perte de charge dans la maille
𝑎𝐿𝑖
𝐷𝑖
𝑚
𝑖=1
𝑁
|𝑄𝑖
𝑛−1
|𝑄𝑖 = 0
𝐼
𝐼𝐼
𝑄1
𝑄2
𝑄3
𝑄4
83

84. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Hardy Cross : méthode d’égalisation des charges (2/3)
■ Identifier et numéroter les mailles
■ Fixer une convention de parcours de parcours de maille
■ Répartir arbitrairement les débits par tronçon
■ Evaluer une correction 𝑑𝑞 telle que
𝑎𝐿𝑖
𝐷𝑖
𝑚
𝑖=1
𝑁
𝑄𝑖 + 𝑑𝑞 𝑛−1(𝑄𝑖 + 𝑑𝑞) = 0
■ Un développement limité en 𝑑𝑞 au voisinage de 0 permet d’établir :
𝒅𝒒 = −
∑𝒊=𝟏
𝑵
∆𝑯𝒊
𝒏 ∑𝒊=𝟏
𝑵 ∆𝑯𝒊
𝑸𝒊
84

85. 03. RESEAUX MAILLES
21.04.15
Hardy Cross : méthode d’égalisation des charges (3/3)
■ Calculer les débits corrigés 𝑄′𝑖 = 𝑄𝑖 + 𝑑𝑞
■ Pour les tronçons appartenant à deux mailles, effectuer
une double correction.
■ Reprendre la procédure en itération 𝒏 + 𝟏 avec les nouveaux
débits 𝑄′𝑖
■ critère d’arrêt des itérations : 𝒅𝒒 < 𝟏𝟎−𝟏
à 𝟏𝟎−𝟑
𝒍 𝒔
■ Conduire alors un calcul amont-aval ou aval-amont suivant
les paramètres recherchés
■ Calcul de charges réelles, pressions,…
85

86. TECHNOLOGIE ET
POSE DE CANALISATIONS
Chapitre VII

87. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Caractéristiques des canalisations
■ Le matériau constitutif : fonte
ductile, acier galvanisé, béton,
PVC, PEHD, PPR etc.
■ Les diamètres nominaux :
■ 𝐷𝑁 désigne le diamètre
intérieur pour la fonte et l’acier
galvanisé mais le diamètre
extérieur pour le PVC et le
PEHD.
■ 𝐷𝑖𝑛𝑡 désigne le diamètre
intérieur
■ Les pressions nominales,
définies par les épaisseurs de
parois : PN, PFA, PMA
87
Tuyau PPR Tuyau PEHD
Tuyau PVC Tuyau Fonte Ductile

88. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Terminologie des pressions
88
Terminologie
Abréviation Française Anglaise
Concepteur DP Pression de calcul en régime
permanent
Design pressure
MDP Pression maximale de calcul Maximum design
pressure
STP Pression d'épreuve du réseau System test pressure
Fabricant PFA Pression de fonctionnement
admissible
Allowable operating
pressure
PMA Pression maximale admissible Allowable maximum
operating pressure
PEA Pression d'épreuve admissible Allowable test pressure
Utilisateur OP Pression de fonctionnement Operating pressure
SP Pression de service Service Pressure

89. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Terminologie du concepteur
■ DP : pression de calcul en régime permanent
■ pression maximale de fonctionnement de la zone de pression,
fixée par le projeteur (non compris le coup de bélier)
■ MDP : pression maximale de calcul
■ identique à DP, mais comprenant le coup de bélier et tenant
compte de développements futurs. S'écrit MDPa lorsque la part
de coup de bélier est fixée forfaitairement, MDPc lorsque le coup
de bélier est calculé.
■ STP : pression d'épreuve du réseau
■ pression hydrostatique appliquée à une conduite nouvellement
posée de façon à s'assurer de son étanchéité.
89

90. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Terminologie du fabricant
■ PFA : pression interne de fonctionnement admissible
■ pression interne, non compris le coup de bélier, qu'un composant
peut supporter en toute sécurité de façon continue en régime
hydraulique permanent.
■ PMA : pression maximale admissible
■ pression interne maximale, y compris le coup de bélier, qu'un
composant peut supporter de façon sûre en service.
■ PEA : pression d'épreuve admissible
■ pression hydrostatique maximale qui peut être appliquée sur site à
un composant d'une canalisation nouvellement installée.
90

91. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Terminologie de l’utilisateur
■ OP : pression de fonctionnement
■ pression interne qui a lieu à un instant donné et en un point
déterminé du réseau d'alimentation en eau.
■ SP : pression de service
■ pression interne fournie au point d'écoulement au consommateur.
91
Le PN est une donnée fabricant! C’est une
désignation numérique définie par la norme NF
EN 545 et utilisé à fins de références pour
exprimer la compatibilité de raccordement entre
différents composants hydrauliques.

92. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Principe de dimensionnement
■ Critère de dimensionnement
d’une canalisation
■ Veiller à respecter les
inégalités suivantes :
𝑫𝑷 ≤ 𝑷𝑭𝑨
𝑴𝑫𝑷 ≤ 𝑷𝑴𝑨
𝑺𝑻𝑷 ≤ 𝑷𝑬𝑨
■ Ces inégalités sont aussi valables
pour les composants de réseau
autre que les conduites.
92
Test de pression sur bouche d’incendie

93. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Tracé des conduites
■ Tracé en plan : les conduites sont posées le long des voies de
communication (économie, facilité de pose et de maintenance
ultérieure)
■ Profil en long : les conduites sont enterrées (protection, facilité
d’exploitation et maintien de température). Le profil en long est
différent de celui du terrain naturel afin de :
■ Minimiser les terrassements
■ Vidanger facilement les tronçons en cas de maintenance
curative ou préventive
■ Évacuer l’air
■ Il est conseillé d’éviter les tracés trop accidentés afin de minimiser
les dépressions et surpressions locales
93

94. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Dispositions pratiques
■ Equipement
■ Placer aux points hauts des purges d’air et ventouses
■ Placer aux points bas des vidanges
■ Placer des butées aux angles et changements de direction
■ Pentes
■ Réduire au plus possible les changements de pente
■ Assurer des pentes minimales de 0,3%
■ Sur profil horizontal, adopter des pentes de :
■ 0,2 % à 0,3 % en ascension sur 100 m
■ 0,4 % à 0,6 % en descente sur 50 m
94

95. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Normes de pose
■ On admet une profondeur moyenne
𝒉 = 𝟏 𝒎 et qui oscille dans
l’intervalle 0,8 𝑚 ≤ ℎ ≤ 5 [𝑚]. Les
relations suivantes sont souvent
utilisées :
𝒍 ≥ 𝑫 𝒎 + 𝟎, 4 à 0,6
𝒉 ≥ 𝑫 𝒎 + 𝟎, 𝟓 à 𝟎, 𝟖
■ Dans certains cas, la conduite peut
être posée au sol.
■ A éviter si elle est faite de
matériau plastique (PVC,
PEHD,…)
95
Principe de pose

96. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Types de pose
96
Définition des types de poses (catalogue Saint-Gobain, PAM, 2001)

97. 01. CANALISATIONS
21.04.15
Nettoyage et désinfection des conduites
■ Les conduites neuves
doivent être lavées
intérieurement de manière
répétée, de sorte que la
turbidité de l’eau soit
inférieure au minimum
admis par les normes.
■ Après désinfection et
rinçage, des prélèvements
de contrôle sont effectués
par un laboratoire agréé qui
validera l’opération de
maintenance.
97
Agent désinfectant Temps de
contact
minimum
(h)
Dose
correspondante
(mg/l)
Chlore ou
hypochlorite
24 10
1,2 50
0,5 150
Instantané 10 000
Permanganate de
potassium
24 50
Temps de contact et dose de désinfectants

98. 02. EQUIPEMENTS
■ Canalisations :
■ Fonte : 50 𝑎𝑛𝑠
■ PVC : 30 𝑎𝑛𝑠
■ Ouvrages de génie civil :
25 à 40 𝑎𝑛𝑠
■ Matériel électromécanique
: 5 à 15 𝑎𝑛𝑠
■ Pompes : 15 000 à 20 000 ℎ
21.04.15
Durée de vie
98
fonte
PVC
Pompe électromécanique