Rappels exhaustif des équipement hydrauliques en milieu Rural Au Mali

1. 1. SYSTEMES D’ALIMENTATION EN EAU
Le système d’alimentation en eau est un ensemble d’installations liées entre elles, destinées à
assurer l’approvisionnement d’une agglomération, une unité industrielle ou un ensemble
d’unités industrielles en eau en quantité suffisante et de qualité saine. Un système classique
d’AEP se compose de :
 Une ou plusieurs prises d’eau (avec adduction gravitaire ou pompage d’eau brute);
 Une ou plusieurs stations de traitement (avec adduction gravitaire ou pompage d’eau
traitée);
 Une ou plusieurs réservoirs de distribution ;
 Un ou plusieurs réseaux de distribution
1. Prise d’eau ; 2- station de pompage (l’exhaure) ; 3- usine de traitement ; 4 Réservoir d’eau
traitée ; 5 – station de pompage (refoulement) ; 6- conduites d’adduction ; 7- château d’eau ;
8 – Réseau de distribution
Lorsque la source d’approvisionnement est l’eau souterraine, protégée contre toute
contamination, le système peut se présenter comme suit:
1 Forages ;
2 – Réservoir de stockage ;
3 – station de refoulement.
Lorsque l’eau souterraine est utilisée pour l’approvisionnement, deux variantes sont possibles
a) les pompes (1) placés dans les mêmes forages, alimentent directement le réseau; b) l’eau
refoulée des forages, passe dans un réservoir ~, puis reprise par les pompes de la 2ème station
de pompage (3).
L’importance et les caractéristiques de ces installations sont fonctions des données suivantes :
· Données démographiques et d’urbanisme de la localité à alimenter ;
· Données topographiques, hydrologiques et hydrogéologiques de l’espace géographique
concerné par le projet ;
· Caractéristiques physico-chimiques et biologiques des eaux naturelles ;
· Conditions socio-économiques des populations.

2. II. EVALUATION DES BESOINS EN EAU
1. LES PRINCIPAUX TYPES DE CONSOMMATION
La projection de tout système d’adduction d’eau commence tout d’abord par l’identification
des consommateurs (nature, importance, emplacement) et l’évaluation de leur accroissement
dans le temps.
De façon générale, dans une ville, on distingue les besoins suivants en eau:
 -les besoins domestiques (les populations des agglomérations et les ouvriers pendant le
travail);
 les besoins industriels liés à l’utilisation de l’eau dans les processus technologiques et
d’autres;
 les besoins des services publics liés à l’usage de l’eau pour le nettoyage des voies et
places publiques, l’arrosage des verdures, administration etc;
 -les besoins pour extinction d’incendie;
 -les besoins agricoles lorsque des activités agricoles sont menées dans des zones
périphériques reliés au réseau et consomment de l’eau pour le bétail et l’irrigation.
2. LA NORME DE CONSOMMATION
a) La consommation globale: Elle peut varier considérablement d’une agglomération à
l’autre, du fait des modes de vie et des niveaux de vie différents. On constate généralement
que la consommation globale varie en fonction de la taille de l’agglomération et du rôle de
celle-ci, (présence d’activités et d’équipements publics),
b) Consommation domestique (privée): Le besoin physiologique minimum en eau potable est
de l’ordre de 5litres par ht et par jour. Dans une zone plus ou moins bien desservie par bornes
fontaines, le besoin peut être fixé à 30 l /ht/j. Dès qu’une zone est équipée de branchements
particuliers, la consommation augmente considérablement en fonction des modes de vie et du
niveau socio-économique des populations et peuvent atteindre 500 litres, l’arrosage pouvant
encore doubler ou tripler ce chiffre en zone pavillonnaire.
La répartition de la consommation domestique est à peu près la suivante: bains et douche - 39%
sanitaire WC – 20%; lavage linge - 12%; vaisselle 10%; préparation de la nourriture 6%; lavage
de la voiture , arrosage du jardin - 6% et usages divers 6%.
Dans les études des projets d’AEP en Afrique, les bureaux d’études s’efforcent d’estimer les
taux des populations s’alimentant par BF et par BP et d’attribuer une consommation
spécifique (norme de consommation) à chacune des deux catégories. Les normes couramment
utilisées sont les suivantes :
· Les populations s’alimentant par BF : 15 à 30 l/j/hab
· Populations s’alimentant par BP sans installations sanitaires à eau courante, autrement
dit avec seulement un robinet de puisage dans la cour : 30 à 50 l/j/hab ;
· Populations s’alimentant par BP avec installations sanitaires à eau courante : 50 à 150
l/j/hab.
Les nonnes sont établies sur la base de donnée statistique.
c) Consommations industrielles: Elles sont très variables suivant les types d’industrie et les

3. procédés industriels utilisés. Exemples de normes:
Equipements Normes Equipements Normes
Fromagerie 5 litres/litre de lait Brasserie 5 litres/litre de bière
Cidrerie 4litres /litre de cidre Sucrerie 100 litres/kg de sucre
Vinification 2 litres/litre de vin
Abattoir : une moyenne de 6 litres/kg de carcasse ou selon la nature
· Ovins , caprins : 120 à 160 litres/tête ;
· Bovins 200 à 2 000 litres/tête
· Porcins 100 à 400litres/tête
d) Consommation des services publics ou collectifs: Les divers équipements entraînent des
consommations très variables qui dépendent des conditions locales. Chaque cas nécessite une
étude particulière.
Quelques normes pour les besoins publics
Equipements Normes Equipements Normes
Urinoir 20 litres/jour/place Ecole 5-10litres/élève/jour
Lavoir 1200 litres/Jour/place Sanatorium 150 litres/jour/lit
Bain-douche 200 litres/jour/poste Hôpital 100 litres/jour/lit
Nettoyage des marchés 5 litres/m2/jour Colonie de vacances 100 litres/jour/ht
Nettoyage des caniveaux 25 litres/ml/jour
La nonne d’arrosage des jardins et parcs est de 3, 6 ou 9 litres [jour /m2 suivant que la région
est sèche, moyenne ou humide.
e) Besoins agricoles: Des activités agricoles peuvent être implantées dans des zones
périphériques reliées au réseau et consommer de l’eau pour le bétail (cheval ou bovidé -50 I/j,
porc - 20 I/j et mouton 5 I/j) ou l’irrigation (quantité liée aux types de culture et aux conditions
climatiques ou de sol).
f) Débit d’incendie: L’eau reste l’un des principaux moyens de lutte contre l’incendie.
L’expérience acquise dans la lune contre les incendies a permis d’élaborer des nonnes en
fonction de l’inflammabilité des matériaux de construction du nombre de la population et de la
nature de la production dans les usines. De manière générale, on prévoit réglementairement
que l’extinction d’un incendie moyen nécessite un débit de 60 m3/h pendant une durée de 2
heures. C’est donc un volume de 120 mn3 qui doit être matériellement constitué et réservé à
l’extinction des incendies.
Dans les calculs du réseau de distribution et de réservoir, il est conseillé de tenir compte de
l’extinction d’un éventuel incendie. Mais le volume nécessaire à cela n’étant pas consommé
tous les jours, on n’en tient pas compte dans l’estimation des besoins en eau.
Le débit prévu nécessite réglementairement des bouches et tuyauteries d’un diamètre minimal
égal 60 mm.
3.DEMANDE EN EAU ET EVOLUTION DE LA CONSOMMATION DANS LE
TEMPS
3.1 Demande en eau

4. Le débit journalier est la somme arithmétique des demandes en eau de chacune des catégories
de consommateurs dans la journée. Il est exprimé généralement en m3/j
a) La demande journalière domestique: Connaissant la norme de consommation et le nombre
des usagers, on p eut définir la demande journalière pour les besoins domestiques par la
formule suivante:
;m3/ j
Q q.N moy =
1000
n
N=NO (1+a)
où q - la nonne de consommation l/j;
N - nombre des abonnés (usagers) au terme du
projet
No - - Nombre de la population au démarrage du projet ;
a - - - taux d’accroissement de la population;
n - - durée de vie du projet; n varie généralement entre 20 et 30 ans.
Lorsque l’agglomération présente des zones à différentes nonnes de consommation, le débit
journalier est défini par la relation suivante
Q qi .Ni
1000
moy =å
b) La demande journalière en eau pour l’arrosage et le nettoyage: La quantité d’eau pour
l’arrosage des verdures et le nettoyage des voies et places publiques dans une agglomération
peut être définie par la formule suivante:
Q=åSi .qi
Si - - surfaces à arroser et à nettoyer
qi - norme d’arrosage et de nettoyage
La norme d’arrosage dépend des conditions climatiques, de la nature de la couverture des
voies et du type de verdure Pour les calculs préliminaires , on peut prendre les valeurs
suivantes:
Types d’usage de l’eau Normes (l/m2)
Lavage mécanisé pour les surfaces revêtues (bitume, dalle) 1.2 – 1.5
Arrosage mécanisé pour les surfaces revêtues (bitume, dalle) 0.3 – 0.4
Lavage manuel (raccord) des surfaces revêtues 0.4 – 0.5
Arrosage des verdures des parcs 3 – 4
Arrosage des gazons 4 - 6
c) La demande en eau dans l’industrie: Il existe deux types de consommation d’eau dans
l’industrie: la consommation propre du personnel, et la consommation technologique, c’est à
dire l’eau qui rentre dans le processus de fabrication des produits.
- La demande technologique: Les processus technologiques exigent très souvent d’importante
quantité d’eau définie par la formule suivante:
Ntechi - - Quantité de produits fabriqués
Qtechi - - Norme pour l’unité de produit
Qind =åNindi .qindi

5. d) Les pertes: Des pertes inévitables d’eau sont dues au lavage des filtres dans les stations de
traitement, aux ( robinets non ou mal fermés et aussi aux fuites des canalisations de
distribution enterrées ou des canalisations intérieures des immeubles. Ces dernières dépendent
de l’état d’entretien du réseau. Dans un réseau bien entretenu, les pertes atteignent
couramment jusqu’à 25% de la consommation, et 25 à 35% pour un entretien moyen; elles
peuvent atteindre ou dépasser 50% pour les réseaux mal entretenus,
e) Les marges: Pour prévoir une évolution de la consommation, on devra tenir compte dans
les projets des extensions prévues ou possibles de l’agglomération, ainsi que du
développement progressif de la consommation individuelle. Pour éviter une insuffisance de la
distribution avant 25 ans, il est bon de prévoir une marge de 20 à 30 % sur les quantités
consommées.
3.2 Evolution de la consommation en eau dans le temps
Pour le dimensionnement des ouvrages d’alimentation en eau et d’assainissement, on doit
tenir compte des variations journalières et horaires de la consommation d’eau ou de
production d’eaux usées.
La consommation varie d’un jour à un autre en présentant des journées de consommation
maximale, Pour obtenir ce débit, il faut multiplier le débit moyen journalier par un coefficient
de pointe.
Qp. j =Pj .Qmoy
A pat-tir de l’expérience acquise dans l’exploitation des systèmes d’adduction, pj varie
généralement entre 1.1 et 13.
Au cours de la journée, le débit consommé par les utilisateurs et restitué sous forme d’eaux
usées n est pas constant, mais varie en présentant des maximums ou pointes. Pour le calcul du
débit maximal à transiter dans des réseaux de distribution et d’assainissement, il convient donc
d’affecter le débit moyen de la journée de consommation maximale d’un “coefficient de
pointe horaire” ph
h
Le débit de pointe horaire est égal:
Q
Q P pj
24
p = h
Le coefficient de pointe horaire peut être déterminé par la relation suivante, lorsque ph est £ 3,
soit que Q > 10 m3/h.
P =1.52.5
+ Qmoy en litre/seconde
h Q
moy
Les valeurs courantes du coefficient de pointe horaire se situent entre 2 et 3. Les valeurs des
coefficients de pointe horaire (ph) selon la taille de la localité
 2.5 à 3 pour une localité de moins de 10 000 hts ;
 2 à 2.5 pour une localité de 10 à 50 000 hts ;
 1.5 à 2 pour une localité de 50 000 à 200 000 hts
 » 1 .5 pour une localité de plus de 200 000 hts

6. A l’absence de données réelles, pour la répartition horaire de la consommation domestique
journalière, on peut utiliser les données du tableau ci-dessous.
VALEURS APPROXIMATIVES DES DEBITS PAR HEURE POUR LA
CONSOMMATION DOMESTIQUE
heures de
la journée
Débit horaire ( % du débit journalier ) en fonction du coefficient de pointe
Ph=1.2 Ph =1.25 Ph =1.3 Ph =1.35 Ph =1.4 Ph =1.45 Ph =1.5 Ph =1.8 Ph =1.9 Ph =2 Ph =2.5
0 - 1 3.5 3.35 3.2 3 2.5 2 1.5 0.9 0.85 0.75 0.6
1 - 2 3.45 3.25 3.25 3.2 2.65 2.1 1.5 0.9 0.85 0.75 0.6
2 - 3 3.45 3.3 2.9 2.5 2.2 1.85 1.5 0.9 0.85 1 1.2
3 - 4 3.4 3.2 2.9 2.6 2.25 1.9 1.5 1.0 1 1 2
4 - 5 3.4 3.25 3.35 3.5 3.2 2.85 2.5 2.35 2.7 3 3.5
5 - 6 3.55 3.4 3.75 4.1 3.9 3.7 3.5 3.85 4.7 5.5 3.5
6 - 7 4 3.85 4.15 4.5 4.5 4.5 4.5 5.2 5.35 5.5 4.5
7 - 8 4.44 4.45 4.65 4.9 5.1 5.3 5.5 6.2 5.85 5.5 10.2
8 - 9 5 5.2 5.05 4.9 5.35 5.8 6.25 5.5 4.5 3.5 8.8
9 - 10 4.8 5.05 5.4 5.6 5.85 6.05 6.25 4.85 4.2 3.5 6.5
10 - 11 4.7 4.85 4.85 4.9 5.35 5.8 6.25 5 5.5 6.0 4.1
11 - 12 4.55 4.6 4.6 4.7 5.25 5.7 6.25 6.5 7.5 8.5 4.1
12 - 13 4.55 4.6 4.5 4.4 4.6 4.8 5 7.5 7.9 8.5 3.5
13 - 14 4.45 4.55 4.3 4.1 4.4 4.7 5 6.7 6.35 6 3.5
14 - 15 4.6 4.75 4.4 4.1 4.6 5.05 5.5 5.35 5.2 5 2
15 - 16 4.6 4.7 4.55 4.4 4.6 5.3 6 4.65 4.8 5 6.2
16 - 17 4.6 4.65 4.5 4.3 4.9 5.45 6 4.5 4 3.5 10.4
17 - 18 4.3 4.35 4.25 4.1 4.8 5.05 5.5 5.5 4.5 3.5 9.4
18 - 19 4.35 4.4 4.45 4.5 4.7 4.85 5 6.3 6.2 6 7.3
19 - 20 4.25 4.3 4.4 4.5 4.5 4.5 4.5 5.35 5.7 6 1.6
20 - 21 4.25 4.3 4.4 4.5 4.4 4.2 4 5 5.5 6 1.6
21 - 22 4.15 4.2 4.5 4.8 4.2 3.6 3 3 3 3 1
22 -23 3.9 3.75 4.2 4.6 3.7 2.85 2 2 2 2 0.6
23 - 24 3.8 3.7 3.5 3.3 2.7 2.1 1.5 1 1 1 0.6
somme 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Si dans l’agglomération à approvisionner, il existe d’autres catégories de consommation, le
graphique de consommation doit intégrer l’évolution de l’utilisation de l’eau par celles-ci.
Pour les calculs préliminaires, on peut considérer uniformément repartie durant la durée de
travail d’une équipe les besoins domestiques (sans les bains) et les besoins technologiques.
Les bains sont pris seulement pendant l’heure qui suit la fin du travail pendant 45 minutes.
Les débits horaires pour le nettoyage des voies, places publiques, pour l’arrosage des verdures
sont fonction des conditions climatiques et de la nature des couvertures des sols et des
spécificités locales. Il est conseillé de fixer leurs heures de consommation tel, qu’elles ne
correspondent pas avec les heures de consommation maximale des autres catégories. Ainsi par
exemple 60 à 70 % du volume d’eau destinée au nettoyage peuvent être utilisées le matin et le
soir et 40 à 30% le jour; et pour l’arrosage 80% - le matin et soir et 20% - le jour

7. LES RESERVOIRS
1. Fonctions et utilités des réservoirs
Le réservoir dans le système d’alimentation en eau a double fonction :
- le réservoir permet de rendre optimal le débit d’équipement pour tous les ouvrages situés en
amont de lui, soit que ces ouvrages fonctionnent en permanence (par exemple l’usine de
traitement), soit même que leur fonctionnement soit volontairement intermittent (pompage
irrégulier) ;
- il constitue une assurance contre les indisponibilités de courte durée des ouvrages en amont, et
permet l’alimentation des consommateurs pendant une panne de courant électrique, une
réparation de la conduite d’adduction, etc…
2. Formes, matériaux et types de construction des réservoirs
a) Formes : La section en plan des réservoirs est le plus souvent circulaire (impérativement pour les
châteaux d’eau) et parfois rectangulaire. Dans certains cas, la capacité du réservoir est partagée
entre deux demi réservoirs, ce qui permet d’assurer la distribution pendant le nettoyage. Le
rapport hauteur / diamètre de la cuve du réservoir est non seulement fonction de la conception
technologique mais aussi de l’aspect esthétique et varie généralement de 0.5 à 1.
b) Matériaux : Les matériaux utilisés pour la construction des réservoirs sont soit le métal
(principalement pour les réservoirs industriels) ; la maçonnerie avec enduit intérieur de ciment
étanche et maintenant de plus en plus le béton armé, précontraint ou non également enduit. Les
supports des réservoirs surélevés peuvent être en acier, en béton armé, en briques ou en bois.
c) Types de construction : Les réservoirs peuvent être enterrés soit semi-enterrés soit surélevés.
Les réservoirs semi-enterrés sont les plus économiques.
3 Equipement des réservoirs
L’équipement des réservoirs et en particulier leur fontainerie disposée dans une chambre de
manoeuvres accolée au réservoir ou au sous-sol (cas général des réservoirs surélevés) doit permettre
de remplir les diverses fonctions : réception de l’adduction et départ de l’eau vers la distribution
(fonctions parfois confondues), trop-plein, vidange, by-pass permettant le nettoyage, matérialisation
de la réserve d’incendie.
Vidange
By-pass
Alimentation Vers la distribution
Trop plein
4 Emplacement des réservoirs
Les réservoirs d’eau traitée, qui viennent juste après l’usine de traitement doivent être placés le plus
près possible des consommateurs. On diminue ainsi la longueur des canalisations qui doivent transiter
le débit de pointe.
Quant aux réservoirs surélevés, le choix du site doit obéir à la règle simple suivante : trouver la côte
minimale d’implantation assurant une desserte suffisante des maisons les plus hautes. Il est
recommandé de ne pas dépasser 40 - 60 m comme pression de service dans le réseau, du fait que
certains équipements ne peuvent pas dépasser, en aucun cas supporter une charge supérieure à 70 m).

8. 5 Détermination de la hauteur d’un réservoir surélevé et de la pression que doivent
développer les pompes
Les pompes et les réservoirs surélevés doivent fournir l’eau en quantité suffisante et sous la
pression nécessaire. Les prélèvements d’eau se produisent généralement au-dessus du sol, ce
qui exige une certaine pression en tout point du réseau.
h
hn
Hs
Ho
Niveau du sol
Conduite de ville
La hauteur du château et la chasse des pompes doivent être déterminées en se plaçant dans les
conditions les plus défavorables de fonctionnement du réseau de distribution. Ces paramètres sont
définis après les calculs hydrauliques du réseau.
De façon générale deux cas de figure de distribution se rencontrent dans l’alimentation en eau : la
distribution gravitaire et la distribution par refoulement.
- La distribution gravitaire
Pour déterminer la Pression nécessaire à créer au début du réseau c’est à dire la hauteur à
laquelle doit se trouver la cuve du château dans ce cas présent, il faut tout d’abord identifier
le point critique c’est à dire le plus défavorisé du point de vu altitude et éloignement par
rapport à la source d’alimentation qui est ici le château.
Château d’eau Ligne piezométrique
Pertes de charge
b Hs
a
Zb
Forage Agglomération Réseau Za
Niveau dynamique
0 0

9. Dans le cas présent, ce point se trouve à la côte Za. En ajoutant à cette côte la pression au sol
Hs on obtient la hauteur piézométrique du point critique. La ligne piézométrique b1 – a1
caractérise la chute de pression dans le réseau aux heures de consommation maximales.
Au point b doit être créée une telle pression Hb, que même lorsque la pente de la ligne
piézométrique sera maximale, la pression au point a ne soit pas en dessous de Hs. La pression
Hb sera assurée si le fond de la cuve du château se trouve à une certaine hauteur.
A partir de la figure, on peut déterminer aisément établir des relations entre les pressions aux
points caractéristiques du système.
Zb + Hb = Za + Hs + å h.
De là on peut déterminer la hauteur du château c’est à dire la hauteur à laquelle se trouve au-dessus
du sol.
Hb = Hs + å h – (Zb – Za)
En plaçant le château au point le plus haut, on obtient la valeur maximale de la différence
Zb – Za et par conséquent la hauteur minimale du château. C’est pourquoi il faut essayer cela
étant que possible de placer le château au point le plus élevé. Lorsque Hb £ 0, alors en lieu et
place du château il faut placer un réservoir semi- enterré ou enterré.
De la figure 7, il est également possible de mener la ligne piézométrique des conduites
d’adduction transportant l’eau de la station de refoulement au château. La pression à
développer par les pompes est dans ce cas donnée par la formule suivante :
Hp = hc. ad + (Hb + H0 ) + (Zb – Zp).
- La distribution par refoulement
Très souvent, les points hauts sont les points les plus éloignés de la station de pompage. En
plaçant le château en ces points, nous obtenons ce qu’il est convenu d’appeler système
d’alimentation avec contre réservoir ou avec réservoir flottant. Dans ce cas, le château et la
station se pompage sont situés à des points opposés.
hc.ad ha2-a1
Sh Hc
Hs b
Hpompe a1
c.ad a2
Niveau dynamique Za1 Zb
Zp
0 0
Dans ce système, au moment de la consommation maximale, le réseau est alimenté à la fois
par les pompes et par le réseau. Les dédits d’eau fournis par les pompes et par le château
peuvent être déterminés sur le graphique de consommation et de fonctionnement des pompes.
Connaissant ces débits on peut délimiter la zone alimentée par les pompes et celle par le

10. château. Les hauteurs piézométriques les plus basses sont observées aux points situés sur la
ligne de rencontre des deux flux ligne a – a). Le point le plus critique est celui qui a la côte
piézométrique la plus élevée – soit le point a1.
Connaissant les pertes de charge dans le réseau et les côtes géodésiques, on peut déterminer
la hauteur du château Hc et la chasse des pompes Hp.
Hc = Hs +å hc – a1 – (Zc- Za1)
Hp = hc. ad + å ha2-a1 +Hs+ (Za1 – Zp)
7. Détermination de la capacité du réservoir
La capacité d’un réservoir doit être estimée en tenant compte des variations de débit à l’entrée comme
à la sortie, c’est à dire d’une part du mode d’exploitation des ouvrages situés en amont et d’autre part
de la variabilité de la demande. IL n’est pas question d’équiper un réservoir amortissant les variations
saisonnières. On ne cherche pas en général à amortir les à-coups hebdomadaires de consommation. Le
plus souvent, un réservoir est calculé pour satisfaire aux variations journalières du débit consommé,
en tenant compte bien entendu du jour de plus forte consommation.
Dans les centres ruraux, où les pannes électriques prolongées (1-3) jours sont possibles, les réservoirs
sont dimensionnés tel qu’ils peuvent contenir le débit de consommation de 1,2,3 jours.
Principe de calcul de la capacité d’un réservoir :
Pour déterminer la capacité d’un réservoir, on fait recours au graphique de consommation journalière
et celui du fonctionnement des pompes. Le volume d’eau débité par les pompes de refoulement dans
le réseau est équivalent à la demande journalière. Les heures pendant lesquelles le débit pompé
dépasse le débit demandé, l’excédent rentre dans le château et aux heures, lorsque la demande dépasse
le débit pompé, l’eau du château passe dans le réseau.
Q, m3/h
4 Graphique de consommation
3.5
3
2 2
Graphique de pompage
1
1 0.4 0.5
0.125 0.125
Heures
0h 6 7 11 16 18 22 24

11. LES RESEAUX DE DISTRIBUTION
I. Généralité
Le réseau de distribution d'eau est l'un des principaux éléments d'un système d'adduction
d'eau. Il est lié dans son fonctionnement avec les conduites d'adduction, les stations de
pompage, et les réservoirs de régulation. Le réseau de distribution doit satisfaire aux
exigences suivantes :
- assurer correctement l'approvisionnement en eau de chacun des abonnés en quantité
suffisante et sous la pression nécessaire ;
- garantir une grande fiabilité dans l'exploitation.
Jusque là, dans la pratique d'alimentation en eau, deux types de réseaux sont utilisés : le
réseau ramifié encore appelé réseau non bouclé et le réseau maillé appelé autrement réseau
bouclé.
3
7
1 2
4 5 6
1 2 3
3
Maille III
5 6
Maille I
Maille II
7 8
Lorsque le réseau de distribution d'une agglomération est constitué à la fois de réseaux
ramifié et maillé, le réseau est alors appelé réseau mixte.
Les réseaux ramifiés sont généralement recommandés pour les petites agglomérations où les
raccordements particuliers sont peu nombreux. Ils sont particulièrement adaptés aux systèmes
de bornes fontaines publiques et aux agglomérations où seules les habitations situées sur le
tracé de la conduite sont raccordées. Les réseaux ramifiés ont l'avantage d'être relativement
faciles à concevoir et à réaliser. L'inconvénient majeur de ce type de réseau est sa fiabilité
très limitée car en cas de rupture sur une conduite, tous les usagers en aval se trouvent privés
d'eau.
Les réseaux maillés sont recommandés dans des agglomérations où la plupart des habitations
sont desservies par des branchements particuliers et où une grande fiabilité dans
l'approvisionnement en eau est exigée. Ce type de réseau nécessite l'installation d'une

12. conduite presque dans chaque rue, les raccordements se faisant au niveau des carrefours.
Contrairement aux réseaux ramifiés, le calcul des réseaux maillés est très laborieux. Pour
l'approvisionnement d'une même agglomération, le réseau bouclé sera plus long que le réseau
ramifié, par conséquent plus onéreux.
2. Tracé du réseau de distribution
Sur les 4 phases de conception (tracé, calcul des débits, calcul des pressions et calcul des
diamètres ) celle du tracé est probablement la plus importante, la longueur des conduites étant
le principal facteur de coût d'un réseau de distribution. Le coût d'un réseau est globalement
proportionnel à la longueur totale des conduites : si l'on double la longueur, on en double le
coût.
- La configuration du réseau dépend entre et autre du plan d'urbanisation du territoire à
alimenter, de l'emplacement des grands consommateurs (unités industrielles, gares,
buanderies etc...) des conduites d'adduction, du relief et de l’existence d’obstacles
naturels ou artificiels (cours d’eau, chemin de fer …). Il n'existe quasiment pas de
directives pratiques ni de normes permettant de décider d'un tracé. Pour décider du tracé,
les ingénieurs doivent s'efforcer de réduire au minimum la longueur totale des conduites
et de les installer dans des endroits faciles d'accès pour les travaux, généralement le long
des rues.
3. Calcul du réseau
Le calcul du réseau a pour but de déterminer les diamètres économiques des conduites et les
pertes de charge. Pour le calcul d’un réseau, il faut nécessairement seulement connaître la
configuration du réseau, et la longueur de toutes les conduites, mais aussi connaître ou
indiquer les lieux et les volumes d’eau distribués et prélevés.
3.1 Prélèvement d’eau
Le réseau de distribution d’une agglomération présente une multitude pointe de
branchements des abonnés situés à des distances variables les un des autres. La dynamique
des prélèvements et les volumes prélevés sont très variables. Prendre en compte toutes ces
variations dans le calcul du réseau n’est pas possible. Le calcul est mené sur un principe
simple : l’eau distribuée est uniformément repartie sur toute la longueur du réseau, autrement
dit la quantité d’eau distribuée par une conduite est proportionnelle à sa longueur. La
quantité d’eau distribuée par unité de longueur est appelée débit spécifique ou débit linéaire
et est obtenu par la formule suivante :
q Q sp å
= où
l
Q - est le débit total injecté dans le réseau moins ceux des grands consommateurs (usines,
buanderies les douches publiques ….) ;
Sl – longueur totale des tronçons sur lesquels il y a prélèvement, Ainsi on ne tiendra pas
compte des tronçons servant seulement au transport comme les conduites qui traversent les
zones inhabitées ou qui longent les ponts etc.
Le débit d’eau distribué par chaque tronçon (débit en route) est déterminé par la formule
suivante :
q q l r sp= .

13. La somme de tous les débits en route et des débits des gros consommateurs est égal au débit
introduit dans le réseau.
=å +å r g.c. Q q Q
Le Débit spécifique peut être déterminé non pas seulement par l’unité de longueur mais aussi
par l’unité de surface alimentée en eau. Dans ce cas, la valeur du débit spécifique de la ville
ou d’une zone donnée peut être déterminée par la formule suivante :
q Q sp
' ; où
å =
S
SS – Surface habitée de la ville ou une zone alimentée par le réseau. Les débits en route dans
ce cas sont déterminés selon les dimensions de la surface alimentée par le tronçon.
r sp r q = q' .S
Dans la quasi totalité des tronçons, nous aurons deux types de débit : le débit en transite qui
traverse le tronçon sans être distribué ( tr q ) et le débit en route ( r q ), distribué le long du
tronçon. Ainsi, il apparaît que le long d’un tronçon donné le débit va diminuant du début à la
fin. En considérant que dans les limites d’un tronçon, le diamètre doit être uniforme, il faut
donc trouver un débit nominal pour choisir le diamètre de la conduite. Ce débit nominal selon
les cas sera :
- lorsque = 0, r q alors le débit nominal tr q = q = cte , le diamètre est choisi en fonction de ce
débit constant;
-. Lorsque q alors tr = 0, , le débit le long du tronçon va du maximum au début du tronçon à
zéro à la fin. Dans des cas pareils en hydraulique on utilise l’expression des sommes des
pertes de charge dans le tronçon. La valeur des pertes de charge dans le cas de prélèvement
uniforme et régulière du débit r q sur une conduite est 3 fois moindre que celle obtenue en
faisant passer le même débit dans la même conduite. Dans ce cas le débit nominal est :
q = 1 q =
0.58q
3
r r Un tel cas est rencontré seulement dans les tronçons terminaux des réseaux ramifiés. Pour la
plus part des tronçons d’un réseau, la perte de perte sera due au débit de transite et celui en
route. En présence de ces deux débits le débit équivalent à eux peut être déterminé par la
formule suivante :
tr r q = q +aq ; où
a - Coefficient qui dépend du rapport entre le débit de transite et le débit en route du tronçon
donné.
Dans le cas d’une distribution uniforme et régulière le long d’une conduite, la valeur a se
situe de façon générale dans la fourchette de 0.5 à 0.58. En réalité, les points de prélèvement
ne sont pas uniformément repartis sur le tronçon ce qui influe sur la valeur de a.
Généralement pour faciliter les calculs, on prend a= 0.5 ; ainsi nous aurons :
tr r q = q +0.5q

14. Si à chaque noeud du réseau concentrer un certain débit « fictif » égal à la demi somme des
débits en route de tous les tronçons convergents à ce noeud, donc nous aurons un tel schéma
de prélèvement d’eau selon le quel tous les prélèvements se font aux noeuds. Autrement dit,
on admet que le débit en route d’un tronçon donné est divisé en deux et chaque moitié est
affectée à un noeud. Ainsi le débit à un noeud quelconque du réseau sera composé d’un débit
réel concentré à ce noeud et la demi somme des débits en route de tous les tronçons
convergents à ce noeud.
= + ån
Q Q 1
q i g c i 2 1
ri . . ; où
n – nombre de tronçons convergents au noeud donné.
3.2 Préparation du réseau au calcul hydraulique
Pour un réseau prêt pour le calcul hydraulique sont toujours connus sa configuration, les
longueurs des tronçons et les prélèvements aux différents noeuds. Des réseaux prêts pour le
calcul hydrauliques sont donnés ci-dessous :
Pour trouver les débits qi-k dans les n tronçons du réseau peut être utilisée la première loi de
Kirchoff (loi des noeuds) selon laquelle : à un noeud quelconque de conduites, la somme des
débits qui arrivent est égale à la somme des débits en partent.
åqi-k + Qi = 0, où i et k numéros des noeuds
Ainsi les débits arrivant au noeud sont supposés positifs et ceux partant du noeud négatifs. Le
nombre d’équations dans ce cas sera m -1 où m est le nombre de noeuds.
Pour les réseaux ramifiés, toujours n = m – 1 et par conséquent le nombre des équations est
suffisant pour déterminer tous les inconnus qi-k. Si aux noeuds du réseau ramifié alimenté par
une seule source sont données les débits prélevés, donc les débits dans tous ses tronçons sont
calculés de la même manière. Cela découle du fait, que partant du noeud de départ à
n’importe quel autre noeud, il existe un et un seul chemin.
Ainsi pour le réseau ramifié donné ci-dessus, allant du noeud le plus éloigné (8) vers le noeud
1 on peut en additionnant successivement les prélèvements aux noeuds trouver les valeurs
des débits qi-k dans tous les tronçons du réseau. A partir de ces débits peuvent être
déterminés les diamètres économiques.
Pour les réseaux maillés les débits dans les tronçons doivent non seulement satisfaire la
première loi de Kirchoff , mais aussi la deuxième loi de Kirchoff (loi des mailles). Selon cette

15. seconde loi : le long d’un parcours orienté et fermé la somme algébrique des pertes de charge
est nulle.
(åsi-k . qi-k) = 0
Le nombre d’équation est égal au nombre de mailles. Du réseau maillé ci-dessus avec ces
débits aux noeuds, on peut trouver un nombre illimité de variantes des valeurs de débits qi-k
qui satisferaient la 1 ère loi de Kirchoff à tous les noeuds. Cela s’explique par le fait que dans
le réseau maillé entre deux de ses noeuds on peut mener quelques lignes.
Dans l’équation (åsi-k . qi-k) = 0, en plus des débits inconnus qi-k entre aussi les diamètres
inconnus des tronçons di-k du fait que si-k s’exprime en fonction des diamètres. Ainsi en
cherchant à déterminer les diamètres à partir des débits qi-k nous constatons que les valeurs de
qi-k dans les tronçons du réseau à leur tour dépendent des diamètres. Le changement de
diamètre d’un tronçon quelconque entraîne une nouvelle répartition de débits dans tout le
réseau c’est à dire le changement de débits dans tous les tronçons.
Après la répartition préliminaire, on détermine les diamètres économiques en des débits à
l’aide de formules. Ensuite on procède à la répartition des débits jusqu’à la satisfaction de la
deuxième loi de Kirchoff.
3.3 Détermination des pertes de charge dans les réseaux de distribution
La détermination des pertes de charge dans les réseaux de distribution permet de connaître la
pression que doivent développer les pompes ou la hauteur à laquelle doit être la cuve du
château. En considérant l’énorme étendue des réseaux de distribution et relativement la faible
perte de charge locale, pour le calcul du réseau on considère seulement les pertes de charges
linéaires. Dans ce cas les pertes de charge sont directement proportionnelle à la longueur des
conduites, et dépendent de leurs diamètres, type de matériaux des tuyaux, des débits et
peuvent être déterminées par la formule de Colebrook:
2 2
2
k Q l
d m
g
h l
V
d
=l =
8l 0.083
k ; l et
où l - Coefficient de frottement ; k – coefficient de proportionnalité l
= =
g
p
2 d - longueur et diamètre de la conduite, V vitesse d’écoulement de l’eau, Q- débit, m –
exposant dépend du matériau du tuyau.
Les pertes de charge peuvent être également déterminées par :
· Formule de Manning Strickler
2
h= 10 ,29.L
2 16/ 3 .Q
Ks D
Avec Q en m3/s et Ks – coefficient de pertes de charge de Strickler dépendant de la rugosité
interne des parois. Ks peut être remplacé par 1/n où n représente le coefficient de pertes de
charge de Manning
· Formule de William Hazen
1 ,85
h= 10,65.L
1 ,85 4 ,87 .Q
K .D
Avec K – Coefficient de pertes de charge de William Hazen
3.4 La méthode de compensation des réseaux maillés

16. A la répartition préliminaire, les débits aux noeuds vérifient déjà la 1 ère loi de Kirchoff. A
cette étape il est pratiquement impossible que la seconde loi soit satisfaite, c’est à dire que la
somme des pertes de charge dans chacune des mailles soit nulle ou du moins inférieure ou
égale à 0.5 m. C’est pourquoi afin d’obtenir des débits dans les tronçons qui satisferont à la
loi des mailles, on procède à la compensation. La méthode de compensation la plus connue
est celle de Hardy CROSS.
La méthode Hardy CROSS est fondée sur une correction successive des débits dans les
tronçons jusqu’à aboutir aux débits vérifiant la loi des mailles. La correction consiste à
diminuer les débits des tronçons surchargés et à augmenter ceux des tronçons déficitaires.
Pour la détermination de la somme des pertes de charge, sont considérées positives les pertes
de charge des conduites dans lesquelles l’eau circule dans le sens des aiguilles d’une montre
et les pertes de charge sont négatives pour les tronçons dans lesquels l’eau circule dans le
sens contraire des aiguilles.
Le débit de correction est donné par la formule suivante :
Dqj = - Dhj / 2 å(si-k . qi-k)j

17. LE POMPAGE PAR L'ENERGIE SOLAIRE
PHOTOVOLTAÏQUE
1. LES TYPES DE POMPES
Les pompes à eau sont habituellement classées selon leur principe de fonctionnement, soit de
type volumétrique ou centrifuge. On distingue en outre deux manières de faire fonctionner
des pompes, soit par aspiration ou par refoulement.
 Les pompes par aspiration doivent être installées à une hauteur inférieure à 10 mètres
par rapport à l'eau pompée et il faut prévoir un dispositif d'amorçage.
 Les pompes à refoulement sont, soit immergées avec le moteur (forme mono-bloc),
soit avec le moteur en surface (avec arbre de transmission).
1.1. La pompe de type volumétrique
Elle transmet l'énergie cinétique permettant au fluide de vaincre la gravité par variations
successives d'un volume raccordé alternativement à l'orifice d'aspiration et à l'orifice de
refoulement.
Les pompes volumétriques incluent :
- les pompes à vis,
- les pompes à palettes,
- les pompes à piston
- les pompes à diaphragme.
Les deux derniers types sont utilisés dans les puits ou
forages profonds (plus de 100 m). L'entraînement est
habituellement assuré par un arbre de transmission très
long, à partir d'un moteur électrique monté en surface.
Le débit d'eau d'une pompe volumétrique est
proportionnel à la vitesse du moteur. Mais, son couple
varie essentiellement en fonction de la hauteur
manométrique totale (HMT) et est pratiquement
constant en fonction de la vitesse du moteur. C'est
pourquoi ces pompes sont habituellement utilisées pour
les puits et forages à grandes profondeurs et à petits
débits d'eau. On les utilise parfois comme pompes de
surface lorsque le couple de la force est lent et
irrégulier et que le débit demandé est faible, par
exemple pour les pompes à main et les pompes
éoliennes multipales.
Pompe à piston (Jack-pum) :
Utilisée pour de petits débits d’eau et
de grandes profondeurs.

18. 1.2.La pompe de type centrifuge
Elle fournit l'énergie cinétique au fluide par un mouvement de rotation de roues à aubes ou
d'ailettes. Les pompes centrifuges incluent les pompes submersibles avec moteur de surface
ou submergées, les pompes flottantes et les pompes rotatives à aspiration.
Le débit d'une pompe centrifuge varie en proportion de la vitesse de rotation du moteur. Son
couple augmente très rapidement en fonction de cette vitesse et la hauteur manométrique
totale est fonction du carré de la vitesse du moteur. La vitesse de rotation du moteur devra
donc être très rapide pour assurer un bon débit. On utilise habituellement les pompes
centrifuges pour les gros débits et les profondeurs moyennes (<100 m). Ces pompes sont plus
dépendantes de la hauteur du niveau d'eau. Il faut d'ailleurs une vitesse minimum à une HMT
donnée pour obtenir un débit de départ.
Les pompes centrifuges sont très utilisées pour les
applications avec énergie photovoltaïque parce que le
moteur peut fournir une vitesse de rotation rapide à peu
près constante. De plus, l'exhaure de l'eau domestique se
fait traditionnellement à partir de puits, à des
profondeurs de 10 à 50 mètres, qui conviennent bien aux
pompes centrifuges à étages multiples. Ces pompes
peuvent également s'adapter à de petits forages, ce qui
permet de capter les nappes phréatiques profondes qui
ont souvent un niveau d'eau dynamique entre 30 et 100
mètres.
Cette pompe est plus couramment utilisée pour l’exhaure de l’eau domestique ; le moteur
et la pompe s’installent dans le puits ou le forage, à l’abri de coups potentiels.
2. LES CRITERES DE CHOIX D’UNE POMPE SOLAIRE
 Les pompes solaires tirent habituellement l'eau d'un puits ou d'un forage avec un faible
débit. Néanmoins ce débit peut être plus important que la capacité de la nappe à se
générer et le niveau d'eau dynamique de la nappe baissera. L'orifice de la pompe doit
être suffisamment immergé afin d'être toujours sous l'eau. Afin de protéger la pompe
il faut mettre un interrupteur de niveau d'eau qui stoppera la pompe Si elle est au
dessus du niveau d'eau.
 Le niveau d'eau peut aussi varier selon les saisons et les années. Le degré de variation est
difficile à prévoir et dépend de certaines caractéristiques aquifères et du rythme de
pompage. Chaque puits ou forage doit être testé avant d'installer la pompe afin de
déterminer son niveau de tirage.
 Il est possible d'incorporer des batteries pour régulariser le débit sur une période de temps
plus longue. Il est alors possible de mettre une pompe plus petite qui puisera l'eau en
plus petite quantité, d'une manière plus adaptée au tirant d'eau.
 Afin d'augmenter le rendement de la pompe solaire fonctionnant au fil du soleil (c'est-à-dire
sans batterie), il est possible d'ajouter un adaptateur d'impédance (Maximum

19. power point tracker). Cet adaptateur permettra l'opération de la pompe à son point de
charge maximal en diminuant la tension et en augmentant l'intensité de sortie
provenant du champ PV lorsque l'ensoleillement est faible.
 Le moteur d'une pompe solaire peut être un moteur à courant continu (CC) ou à courant
alternatif (CA). Les moteurs à courant continu se branchent directement sur le champ
photovoltaïque et sont, en général, plus simples à faire fonctionner que les moteurs à
courant alternatif. Mais, les pompes CC ont habituellement des balais de commutation
qui doivent être changés périodiquement, ce qui n'est pas facile pour les pompes
immergées. Certains types de moteurs CC sont à commutation électronique et n'ont
pas de balai. Les moteurs à courant alternatif requièrent l'emploi d'un onduleur pour
leur opération photovoltaïque. Mais, les moteurs CA ne requièrent pratiquement pas
de maintenance et s'avèrent souvent plus efficaces que les moteurs CC.
3. DIMENSIONNEMENT D’UNE POMPE PHOTOVOLTAIQUE
3.1 Données de base
Les données suivantes seront nécessaires pour dimensionner la pompe solaire et ses
composants :
· Débit
Le débit (Q) est la quantité d’eau que la pompe peut fournir durant un intervalle de temps
donné. En pompage solaire, le débit (ou le besoin en eau) est souvent exprimé en m3 par jour.
· HMT
La hauteur manométrique totale (HMT) d’une pompe est la différence de pression en mètres
de colonne d’eau entre les orifices d’aspiration et de refoulement. Cette hauteur peut être
calculée comme suit :
HMT = Hg + Pc où
Hg – hauteur géométrique entre la nappe d’eau pompée (niveau dynamique) et le plan
d’utilisation (Hr +Nd)
Pc – Pertes de charge produites par le frottement de l’eau sur les parois des conduites. Pour
les calculs, généralement ces pertes de charge sont estimées au plus à 10 % de la hauteur
géométrique totale.
· Niveau statique
Le niveau statique (Ns) d’un puits ou d’un forage est la distance du sol à la surface de l’eau
avant pompage.
· Niveau dynamique
Le niveau dynamique (Nd) d’un puits ou d’un forage est la distance du sol à la surface de
l’eau pour un pompage à un débit donné. La différence entre le niveau dynamique et le
niveau statique est appelée abattement (Rm).
Conduite Hr
Sol
Niveau statique Ns
Nd
Niveau
dynamique

20. HMT = Profondeur de la nappe d'eau + hauteur du réservoir + pertes de charges
3.2. Calcul de l’énergie quotidienne requise
L'énergie requise pour soulever un certain débit d'eau sur une certaine hauteur pendant une
journée, est calculée à partir des données de débit et de HMT obtenues précédemment et est
exprimée en Watt-heure. Le résultat est fonction d'une constante hydraulique et est
inversement proportionnel au rendement du groupe motopompe utilisé. En général le
rendement des groupes motopompes est de 25% à 45% dépendant du type de pompe et du
moteur. Pour notre dimensionnement nous avons utilisé une valeur de rendement moyen du
groupe motopompe de 35%.
Soient : Eelec - l’énergie requise, CH - la constante hydraulique, Q - le débit d’eau
journalier (m3/j)
L’énergie requise pour la pompe aura pour expression :
E CH x Q x HMT elec =
Rendement du groupe motopompe
où
Eelec – est habituellement exprimé en kWh
CH= g.¶ = 9,81(m.s2). 103 (kg/m3)/3600 (s/h) = 2,725 kg.s.h/m2
3.3. Dimensionnement du générateur solaire photovoltaïque
La dimension du champ est donnée par la formule suivante :
Wc Eelec
Ensolei.l(1 -
Pertes)
=
où
Ensoleil – temps d’ensoleillement le plus faible ;
Pertes – Pertes attribuables à la température et à la poussière estimées généralement à 20 %
Enfin le calcul du nombre de modules consiste à diviser la puissance du générateur (du
champ) par la puissance d’une module (exemple les modules de 50 Wc).