Lamraoui Rapport

7/31/2019 Lamraoui Rapport

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Ec ole Nationa le de G nie de lEau et delEnvironnement de STRASBOURG Institut Agronomique et Vtrinaire Hassan II

MODELISATION DU RESEAU DASSAINISSEMENT UNITAIRE :

CAS DE LA VILLE DE BOUJAAD

MASTERE SPECIALISE EN MANAGEMENT ET INGENIERIE DES SERVICES

DEAU DASSAINISSEMENT ET DECHET (MISEAD)

Pr 9

Ralis par : M ELLE Laaziza LAMRAOUIEnc adr par : Mr Pierre Jea n DESSEZ

Mme Na rjis ELHAMZAO UI

ojet d 200 e fin dtud e MISEA

Electrowatt Ingnieurs-Conseils Maroc 13, rue Demnate, Rabat

Tl. : (037) 701630 - Fax: (037) 723082E-mail: [email protected]


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Modlisation du rseau dassainissement unitaire : cas de la ville de Boujaad

Rem erc iement

Je tiens remercier, tout dabord, toute lquipe pdagogique de LENGEES, pour

avoir assur la partie thorique de la formation du MISEAD, ainsi que les diffrents

intervenants professionnels.

Je remercie tout particulirement, Monsieur Pierre jean Dessez pour ses directives

et ses orientations et pour le temps quil ma accord.

Je tiens remercier aussi Madame Nargis Elhamzaoui pour sa gnrosit, pour

laide et les conseils quelle ma apports lors des diffrents suivis.

Je remercie galement, toute personne qui a contribu de prs ou de loin la

ralisation de ce travail.

Mastre Spcialis en Management et Ingnierie des Services Laaziza LAMRAOUIdEau dAssainissement et Dchet (MISEAD)


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RESUME

Au Maroc, en gnral, la vrification des rseaux dassainissement unitaires dans le cadre

de leur rhabilitation se ralise par la mthode classique (Caquot).Ces dernires annes, grce au dveloppement des programmes informatiques qui sontbass sur la modlisation dterministe, il est devenu facile de raliser ces vrifications par lebiais de simulation de fonctionnement des rseaux dassainissement.

Dans lobjectif de montrer limportance de ces nouvelles mthodes, on a tudi, dans lecadre de ce travail de fin dtude, une partie du rseau dassainissement de la ville deBoujaad, qui connait des inondations : le collecteur A, C et C15, par la mthode classique etle logiciel de simulation.

La partie de rseau dassainissement tudi se caractrise par des pentes moyennes fortes et des Bassins versants un peu allongs.

Au terme de ce travail, on a aboutit aux rsultats et conclusions suivants :

La vrification par simulation du rseau dassainissement permet doptimiser le rseau parune rduction des diamtres des collecteurs, ce qui a un impact direct sur les cotsdinvestissement raliser. Ce gain a t valu 50% dans le cas de la ville de Boujaad.

Le modle de simulation, comparativement avec la mthode classique, est moins sensibleaux variations des paramtres de base de limpermabilisation et la rugosit. En effet,

dans le cas de notre tude, une variation de limpermabilisation de 10% et de 20%naffecte respectivement les diamtres des collecteurs que de 0% et 17%, le cot de projetde 0% et 7%. De mme, une variation de la rugosit de 60 70 na aucun effet sur lesdiamtres de base des conduites. Par contre avec la mthode de classique, les mmevariations affectent respectivement les diamtres des collecteur de 57% et 66%, et lecot du projet de 20% et 30%, alors que la variation de la rugosit de 70 60 affecte lesdiamtre des collecteurs de 17% et le cot du projet de 20%.

Mastre Spcialis en Management et Ingnierie des ServicesdEau dAssainissement et Dchet (MISEAD)

Laaziza LAMRAOUI


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ABSTRACT

In, Morocco, generally, to verify unitarian networks of purification for their rehabilitation the classicmethod (Caquot) is used. However, these last years, the development of informatics programswhich are based on the determinist modelling, make easier to do those verifications by means ofsimulation.

In the objective to show the importance of these new methods, we studied, in the frame of this endstudys work, a part of the network of purification of the city of Boujaad. The collector A, C andC15 who have known flood, has been verified with booth methods : the classic method of Caquot

and the method based on informatics programs (simulation).The part of the studied network is characterized by average in strong slopes and a little stretchedout ponds hillsides.

In the term of this work, we have reached to the following results and conclusions:

The check by simulation of the network of purification allows to optimize the network by areduction of the diameters of the collectors. This reduction has a direct impact on costs ofinvestment. These gains were estimated at 50 % in the case of the city of Boujaad.

The model of simulation, by comparison with the method classic, is less sensitive to thevariations of the basic parameters of the waterproofing and the roughness. Indeed, in thecase of our study, a variation of 10 % and 20 % of waterproofing, can only lead thereduction of the diameters of the collectors, respectively for 0 % and 17 %, and only 0 %and 7 % on the cost of the project. Also, a variation of the roughness from 60 to 70 has noeffect on the basic diameters of pipes. On the other hand, with the classic method, thesame range of variations affect respectively the diameters of the collector about 57 % and66 %, and the cost of the project about 20 % and 30 %, while the variation of the roughnessaround 70 and 60 lead to the reduction of the collectors diameter for 17 % and the cost ofproject for 20 %.


Laaziza LAMRAOUI


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SOMMAIRE INTRODUCTION 7 CHAPITRE I : GENERALITES ........................................................................................................................ 1 I. PROBLEMATIQUE DE LASSAINISSEMENT EN MILIEU URBAIN EN TEMPS DE PLUIE ................ 1 II. PROBLEMATIQUE ETUDIEE.................................................................................................................. 1 III. METHODOLOGIE .................................................................................................................................... 2 IV. MODELISATION EN ASSAINISSEMENT ............................................................................................... 3 4.1 Dfinition.................................................................................................................................................. 3

4.2 Prsentation et classification des diffrents modles : ..................................................................... 3 CHAPITRE II : COMPARAISON ANALYTIQUE ENTRE LA METHODE CLASSIQUE ET LA

MODELISATION DETERMINISTE........................................................................................ 4 I. LES METHODES HYDROLOGIQUES UTILISEES EN TRANSFORMATION PLUIE-DEBIT AU

NIVEAU DES BASSINS VERSANTS ...................................................................................................... 4

1.1 Transformation pluie -dbit par mthode classique............................................................................ 4 1.1.1 Mthode rationnelle ............................................................................................................................ 4

1.1.2 Mthode de Caquot ............................................................................................................................ 7 1.2 Transformations pluie-dbit par modlisation..................................................................................... 9

1.2.1 Fonction de production ....................................................................................................................... 9 1.2.2 Fonction de transfert ........................................................................................................................ 10

II. LES METHODES HYDRAULIQUES UTILISEES AU NIVEAU DES RESEAUX DASSAINISSEMENT.............................................................................................................................................. 14

II.1 Gnralits............................................................................................................................................. 14 II.1.1 Ecoulement surface libre ............................................................................................................... 14 II.1.2 Ecoulement permanent et non permanent. ...................................................................................... 14 II.1.3 Ecoulement uniforme et non uniforme ............................................................................................. 14

II.2 Calcul hydraulique par la mthode classique.................................................................................... 14

II.2.1 Formule de Maning- Strickler ........................................................................................................... 14 II.3 Calcul hydraulique par modlisation dterministe ........................................................................... 15

II.3.I Formule de Barr de Saint Venant .................................................................................................... 15 CHAPITRE III : ETUDE DE CAS PAR LA METHODE CLASSIQUE ET PAR LA MODELISATION

DETERMINISTE. .................................................................................................................................... 18 I. PRESENTATION DU CENTRE DE BOUJAAD..................................................................................... 18 I.1 Situation gographique et administrative .......................................................................................... 18

I.2 Climatologie ............................................................................................................................................. 18 II. ECOULEMENT DES EAUX PLUVIALES EXTERNES ........................................................................ 19 II.1 Description des bassins versants extrieurs. ................................................................................... 19

II.2 Systme existant de protection du centre contre les inondations.................................................. 19 III. DESCRIPTION DU RESEAU DASSAINISSEMENT EXISTANT ......................................................... 21 IV. VERIFICATION DU FONCTIONNEMENT DU RESEAU PAR METHODE CLASSIQUE ET PAR

MODELISATION DETERMINISTE......................................................................................................... 23 IV.1 Donnes de base. ................................................................................................................................. 23

IV.1.1 Dlimitation des bassins versants ................................................................................................... 23 VI.1.2 Choix des priodes de retour des pluies ......................................................................................... 23 IV.1.3 Prparation des paramtres de la mthode de Caquot ................................................................... 23 IV.1.4 Prparation des donnes pour la modlisation ................................................................................ 24

IV.2 Rsultat de la vrification du rseau par mthode classique.......................................................... 26

IV.3 Rsultat de la vrification du rseau par modlisation (logiciel SWMM) : ..................................... 29


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IV.4 Comparaison des rsultats de la verification du reseau par la methode classique et lamodlisation deterministe :........................................................................................................................ 30

IV.4.1 Analyse des graphiques : ................................................................................................................. 33 V. MESURE DE REHABILITATION POUR AUGMENTER LA CAPACITE HYDRAULIQUE PAR

METHODE CLASSIQUE ET PAR MODELISATION. ........................................................................... 34

V.1 Mesure de Rhabilitation du rseau dassainissement par mthode de Classique...................... 34 V.1.1 Conception des canalisations ........................................................................................................... 34 V.1.2 Conception des Dversoirs dorage ................................................................................................. 35 V.1.3 Travaux de rhabilitation projete. .................................................................................................... 35

V.2 Rhabilitation par modlisation dterministe.................................................................................... 37 V.2.1 Conception du rseau ...................................................................................................................... 37 V.2.2 Conception des Dversoirs dorage ................................................................................................. 37 V.2.3 Les travaux ralis ........................................................................................................................ 37

V. 3 Comparaison des rsultats.................................................................................................................. 39 V.3.1 Comparaison des dbits .................................................................................................................. 39 V.3.2 Comparaison des diamtres ................................................................................................ ............. 40

VI. ESTIMATION DES COUTS DU PROJET ETABLIS PAR METHODE CLASSIQUE ET PARMODELISATION : .................................................................................................................................. 42

VI.1 Cot du projet tudi par mthode classique : ................................................................................ 42

VI.2 Cot du projet tudi par modlisation............................................................................................. 42

VI.3 Comparaison des cots des du rseau projet par les deux mthodes. ....................................... 42 VII. IMPACT DES DONNEES DE BASE SUR LE CHOIX DES DIAMETRES POUR LES DEUX METHODES

............................................................................................................................................. 44

VII.1 L'impact du coefficient de ruissellement et de la rugosit sur le rseau projet par lamthode de Caquot. ..................................................................................................................................... 44

VII.1.1 La sensibilit au Coefficient de ruissellement .............................................................................. 44 VII.1.2 L'Impact du coefficient de Manning Strickler ................................................................................... 48

VII.2 Limpact de limpermabilisation et la rugosit sur le rseau projet par modlisation...... 49 VII.2.1 Limpact de limpermabilisation. .................................................................................................... 50 VII.2.1 Limpact de la rugosit : .................................................................................................................. 52

VII.3 Comparaison de limpact des paramtres de bases tudi pour les deux mthodes. ......... 52 CHAPITRE IV : CONCLUSION ET RECOMMANDATION ........................................................................... 53 I. CONCLUSION........................................................................................................................................ 53 II. RECOMMANDATION............................................................................................................................. 54


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LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 1 : VALEUR DE COEFFICIENT DE RUISSELLEMENT SELON LE TYPE DE SURFACE (I=PENTE ) ................ 5

TABLEAU 2 : VALEUR DE COEFFICIENT DE RUISSELLEMENT SUIVANT LE TYPE D OCCUPATION DU SOL ............... 6

TABLEAU 3: DETERMINATION DES PARAMETRES EQUIVALENTS D ASSEMBLAGE DES BASSINS VERSANTS . ........8

TABLEAU 4 : COEFFICIENTS DE RUGOSITE ................................................................................................. 15

TABLEAU 5: P ARAMETRE DE LA FORMULE DE MONTANA ............................................................................. 24

TABLEAU 6: TABLEAU RECAPITULATIF DES METHODES UTILISES PAR LE LOGICIEL SWMM ............................ 24

TABLEAU 7: TABLEAU RECAPITULATIF DES INSUFFISANCES DES COLLECTEURS : .......................................... 28

TABLEAU 8: TABLEAU DESCRIPTIF DES DEBITS MAXIMUMS ET DES OBSERVATIONS : .................................... 29

TABLEAU 9: DIAMETRES A REALISER COLLECTEUR 15- (METHODE CLASSIQUE ) ......................................... 35

TABLEAU 10 : DIAMETRES A REALISER - COLLECTEUR C (METHODE CLASSIQUE ) ...................................... 36TABLEAU 11: CARACTERISTIQUES DES DEVERSOIRS D ORAGE A REALISER SUR UN RESEAU DIMENSIONNE PAR

METHODE CLASSIQUE ........................................................................................................... 36

TABLEAU 12: DIAMETRE A REALISER COLLECTEUR C15- (MODELISATION )................................................ 38

TABLEAU 13: DIAMETRE A REALISE R COLLECTEUR C- (MODELISATION ) .................................................... 38

TABLEAU 14: CARACTERISTIQUES DES DEVERSOIRS D ORAGE (MODELISATION )........................................... 38

TABLEAU 15: RECAPITULATION DE L IMPACT DU COEFFICIENT DE RUISSELLEMENT , DIMPERMEABILISATION ET DE LA

RUGOSITE SUR LES RESEAUX PROJETES ................................................................................ 38


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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Reprsentation du modle de rservoir linaire . 11Figure 2 : Reprsentation du modle de rservoir non linaire. 12

Figure 3 : Plan de situation.. 18Figure 4: Canaux de protection contre les inondations.20Figure 5 : Schma du rseau dassainissement du centre et de lEst de la ville de Boujaad...22Figure 6 : Schma de pluie de projet double triangle symtrique . 26Figure 7 : Comparaison des dbits (collecteur C) 31Figure 8 : Comparaison des dbits (collecteur C15)... 32Figure 9 : Comparaison des dbits (collecteur A) 33Figure 10 : Comparaison entre les dbits vacuer et la capacit actuelle du collecteur C.. 39Figure 11 : Comparaison entre les dbits vacuer et la capacit actuelle du collecteur A..40Figure 12 : Comparaison des diamtres raliser entre la mthode classique et la modlisation

(CollecteurC15) . 41Figure 13 : Comparaison des diamtres raliser entre la mthode classique et la modlisation

(Collecteur C).. 41Figure 14 : Comparaison des cots totaux des projets calculs par mthode classique et parmodlisation.43

Figure 15 : Comparaison des cots des projets par habitant calculs par mthode classique etpar modlisation..43

Figure 16 : Comparaison des dbits vacuer par le collecteur C15 suivant la variation ducoefficient de ruissellement45

Figure 17 : Comparaison des dbits vacuer par le collecteur C suivant la variation ducoefficient de ruissellement.......45

Figure 18 : Comparaison des dbits vacuer par le collecteur A suivant la variation ducoefficient de ruissellement. 46

Figure 19 : Comparaison des diamtres du collecteur C15 suivant la variation du coefficient de ruissellement46

Figure 20 : Comparaison des diamtres du collecteur C suivant la variation du coefficient deruissellement ..47

Figure 21 : Comparaison des diamtres du collecteur C15 suivant la variation du Coefficient deManning- Strickler .. ...48

Figure 22 : : Comparaison des diamtres du collecteur C suivant la variation du Coefficient deManning- Strickler.......49

Figure 23 : Comparaison des dbits vacuer par le collecteur C 15 suivant la variation du tauxdimpermabilisation ......50

Figure 24 : Comparaison des dbits a vacuer par le collecteur C suivant la variation du tauxdimpermabilisation ......51


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LISTE DES ANNEXES

ANNEXE I : Vrification de fonctionnement du rseau existant

Annexe I-1 : vrification du fonctionnement du rseau par mthode classique

Annexe I-2 : vrification du fonctionnement du rseau par modlisation

ANNEXE II : Rhabilitation du rseau

Annexe II-1 : Rhabilitation du rseau par mthode classique

Annexe II-2 : Rhabilitation du rseau par modlisation

ANNEXE III : Sensibilit

Annexe III -1 : impact des donnes de base de la mthode classique

Annexe III -2 : impact des donnes de base de modlisation

ANNEXE IV : Dtail estimatif et cot de base

ANNEXE V : Calcul des dbits critiques des dversoirs dorage


Laaziza LAMRAOUI


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INTRODUCTION

Actuellement, le Maroc connat un retard norme en matire dassainissement liquide, pourremdier cette situation, le ministre de lintrieur et le ministre de lamnagement du territoire,

de leau et de lenvironnement ont arrt un plan national de lassainissement liquide et de

lpuration des eaux uses pour lhorizon 2015. Parmi les points viss par ce programme, la

rhabilitation et lextension des rseaux dassainissement et en particulier les rseaux unitaires.

Le problme des inondations est devenu de plus en plus grave do la ncessit de trouver des

solutions rationnelles. En effet, titre indicatif, cette anne le Maroc a connu beaucoup

dinondations qui ont dmontr linsuffisance de plusieurs rseaux urbains vacuer les eaux descrues travers le royaume.

La premire des solutions commence en amont au niveau des tudes des rseaux unitaires. En

effet, les ingnieurs Conseils seront appels samliorer et acqurir des nouvelles mthodes

afin de suivre lvolution technique du secteur dassainissement dans le monde, ce qui permettra

de contribuer loptimisation des investissements, lamlioration de la qualit du service de

collecte des eaux pluviales et assurer une gestion adquate des rseaux long terme.

De mme, les cahiers des prescriptions spciales des tudes dassainissement sont appels tenir compte de lvolution technique dans le secteur au niveau mondial et rattraper le retard de

notre pays, par lexigence dutilisation des nouvelles mthodes de dimensionnement ou de

vrification des rseaux dassainissement.

Cest dans cette optique que sinscrit mon projet intitul Modlisation de rseau

dassainissement unitaire : cas de la ville de Boujaad et qui a pour objectif la comparaison des

deux mthodes classiques et numriques utilises pour le redimensionnement des rseaux

dassainissement.

Ltude de cas de la ville de Boujaad a t choisie en raison de son rseau dassainissement

unitaire qui connat des dbordements frquents.

Mastre Spcialis en Management et Ingnierie des Services Laaziza LAMRAOUIdEau dAssainissement et Dchet (MISEAD)


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CHAPITRE I : GENERALITES

I. PROBLEMATIQUE DE LASSAINISSEMENT EN MILIEU URBAIN EN TEMPS

DE PLUIEEn milieu urbain, limpermabilisation des sols entrane une augmentation considrable desvolumes des eaux ruisseles en temps de pluie et par la suite une forte sollicitation des rseauxdassainissement, ce qui induit des dbordements et des inondations en cas de leur sousdimensionnement. Ceci menace la scurit des biens et des personnes ainsi que leur sant ettouche lenvironnement ctoyant lactivit humaine. Les dbordements en cas de rseauunitaire sont trs chargs en polluants des eaux uses car ils entranent avec eux les dptsde matire organique cumule dans le rseau pendant la priode du temps sec. Ceci est trsnfaste pour le milieu naturel et pour la population.

Pour viter tous ces problmes, les gestionnaires des rseaux doivent avoir un bondimensionnement de leur rseau soit en cas de rhabilitation soit en cas dextension. Unebonne valuation des capacits de transite dun rseau ncessite la disposition des modlesadquats de simulation des rseaux et la matrise des formules de calcul convenable la zonedu projet.

II. PROBLEMATIQUE ETUDIEE

Au Maroc, dune manire gnrale, la vrification des rseaux dassainissement unitaires dansle cadre de leur rhabilitation se fait par la mthode superficielle. Or, cette mthode nestdestine que pour le dimensionnement, elle ne permet que destimer le dbit de pointe lexutoire et ne permet en aucun cas de savoir le fonctionnement rel du rseau durant letemps de pluie.

En revanche, grce la rvolution numrique il existe de nouvelles mthodes se basant surdes outils informatiques (logiciels) qui ralisent la simulation des rseaux en prenant encompte le temps parmi les paramtres principaux dans les formules de calculs. Ces mthodesPermettent au concepteur de mieux comprendre le fonctionnement des rseaux en temps depluie. Ce qui facilite la prise des dcisions les plus adquates aux problmes lis aux rseauxdassainissement.

Lobjectif de ce projet est de contribuer lvaluation de lapport de la modlisation dterministe

au niveau des tudes des rseaux dassainissement vis vis aux calculs classiques par lamthode de Caquot.

Pour raliser ce travail, nous avons opt pour ltude du rseau dassainissement de la ville deBoujaad par la mthode classiques et par le logiciel SWMM et dvaluer les avantages et lesinconvnients de ces deux mthodes du point de vue hydraulique et impact sur le cot duprojet.

Mastre Spcialis en Management etIngnierie des Services dEau dAssainissementet Dchet-MISEAD-

1 Laaziza LAMRAOUI


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III. METHODOLOGIE

Ce travail est scind en cinq tapes qui sont:

- Bibliographie ;

- Collecte des donnes ;

- Choix du modle ;

- Analyse des rsultats ;

- Conclusion et recommandation.

Bibliographie : objet du deuxime chapitre, elle traite les mthodes classiques ainsique les mthodes numriques.

Collecte des donnes : Toutes les donnes concernant lassainissement de la ville deBoujaad ont t extraites du diagnostic et de lAPS (Avant Projet Sommaire) qui ont traliss par le bureau dtude EWI-Maroc pour le compte de lONEP (Office National delEau Potable) dans le cadre du projet de la rhabilitation du rseau dassainissement decette ville en 2006.

Choix du modle : Pour raliser la modlisation des rseaux dassainissements, ilexiste plusieurs modles qui ont t dvelopps dans diffrents pays, les plus utilissont : CANOE (modle Franais), MOUSE (modle danois) et SWMM (modleamricain). Ces trois logiciels prsentent beaucoup de ressemblance en ce quiconcerne leurs bases thoriques physiques et mathmatiques, les deux premiers

logiciels (CANOE et MOUSE) sont payant, par contre le logiciel SWMM est disponiblesur le net gratuitement.

Pour notre projet, on sest limit au logiciel SWMM qui au stade de ce travail a permisdatteindre nos objectifs.

Analyse des donnes : elle a t traite dans le chapitre III, les rsultats trouvs par lemodle SWMM et la mthode de Caquot ont t compars aux niveaux techniques etfinanciers.

De mme, une analyse de la sensibilit des deux mthodes aux variations des

paramtres de base a t traite.Conclusion et recommandations : Le chapitre VI a t consacr la conclusion sur lechoix des mthodes convenables aux tudes de rhabilitation des rseaux, et enfin des recommandations pour lutilisation future de la mthode la plus adquate auxtudes des rseaux dassainissement.


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IV. MODELISATION EN ASSAINISSEMENT

4.1 Dfinition

La modlisation est une reprsentation mathmatique simplifie dun phnomne physiquedans le but de comprendre son fonctionnement.

En assainissement urbain, la modlisation est une schmatisation avec une description desrseaux dans un logiciel dans le but de sapprocher au mieux la ralit des phnomneshydrologiques et hydrauliques qui se produisent en temps de pluie depuis le ruissellement

jusqu' lvacuation des eaux.

4.2 Prsentation et classification des diffrents modles :

En gnral, on distingue trois grands types de modles : les modles dterministes oumcanistes, les modles statistiques et les modles conceptuels.

Les modles dterministes : Ces modles considrent que les paramtres et lesvariables dentre et de sortie dcrivant un systme ou son fonctionnement sont lis pardes quations bien dtermines, la modlisation des coulements est ralise enemployant et en rsolvant mathmatiquement les quations gnrales delhydrodynamique. Ces modles fournissent de bonnes rsultats cependant ils exigentune grande quantit de donnes de bases dont lapproximation invitable peut paratreincohrente avec la prcision des rsolution des quation ;

Les modles conceptuels : Ces modles cherchent tablir des relations simplifiesentre les entres et sorties dun systme sans dcrire la ralit physique ils remplacent laloi physique par une fonction de transfert permettant de dduire dun ensemble dedonnes les rsultats correspondant.

En hydrologie, ce type de modle repose sur lanalogie remarque entre lefonctionnement dun bassin et un ensemble de rservoirs interconnects. Ces modlesdonnent aussi de bons rsultats; toutefois ils ncessitent du calage sur chaque sitetudi.

Les modles statistiques : Appel aussi empirique, ces modles cherchent lier lesdiffrents variables ou grandeurs dun systme une partie de sries de donnesexprimentales en utilisant des techniques statistiques. Ces modles ne fournissent pastoujours des rsultats satisfaisants vue que les ajustements sont dpendants de la fiabilitdes mesures.


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CHAPITRE II : COMPARAISON ANALYTIQUE ENTRE LA METHODECLASSIQUE ET LA MODELISATION DETERMINISTE

I. LES METHODES HYDROLOGIQUES UTILISEES EN TRANSFORMATIONPLUIE-DEBIT AU NIVEAU DES BASSINS VERSANTS

I.1 Transformation pluie-dbit par mthode classique

La mthode classique est surtout base sur lobservation et lexprimentation qui ont abouti des formules (modles empiriques) qui sont destins pour la conception des rseauxdassainissement mais aussi utilis pour leur diagnostic dans plusieurs tudes au Maroc.

I.1.1 Mthode rationnelle

Cette mthode permet de calculer le dbit maximum (de pointe) lexutoire dun bassin versantsoumis une prcipitation donne.

La formule rationnelle implique la constance et la rpartition uniforme de la pluie sur le bassinversant elle suppose galement lhomognit spatiale de la nature de la surface rceptricepermettant la dfinition dun coefficient de ruissellement C pour le bassin versant considr.

Les hypothses de base de la mthode rationnelle sont les suivantes :

Im : Intensit de laverse en mm/h est uniforme dans le temps et dans lespacesur lensemble du bassin drain.

Le dbit de pointe Qp en m3/s ;lintervalle de rcurrence du dbit de pointe Qp est le mme que celui de laversede lintensit uniforme i ;enfin le coefficient de ruissellement est invariable dune averse une autre et lona :

[2]k A

n

K k K

n

k K C iiAC t nQQp

=====

11

)(

Avec k A : air (surface) lmentaire dlimit par des lignes dlimit par des lignes isochrone

de ruissellement

: Coefficient de ruissellement correspondant k Ak K

En posant :

=

=n

k k k AC CA

1

On obtient finalement lexpression de la formule rationnelle :


4 Laaziza LAMRAOUI


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Qp = K. C. Im. A ;

K1 = coefficient se rapportant aux units K = 1/3.6 ;

C = coefficient de ruissellement dans la limite 0


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Tableau 2 : valeur de coefficient de ruissellement suivant le type doccupation du sol


6 Laaziza LAMRAOUI

Source : Guide technique de lassainissement, Pg 103

Type doccupation du sol Coefficient deruissellementCommercialRsidentiel :

-Lotissements-Collectifs-Habitat dispers

IndustrielParcs et jardins publicsTerrains de sportTerrains vaguesTerres agricoles :

-Draines-Non draines

0,7 < C < 0,95

0,30 < C < ,500,50 < C < 0,750,25 < C < 0.400,50 < C < 0,800,25 < C < 0,250,10 < C < 0,300,05 < C < 0,15

0,05 < C < 0,130,03 < C < 0,07

b- Intensit

Lintensit dune pluie est le rapport du volume deau tomb pendant une dure donne surune surface donne (unit usuelle : mm/h), la courbe reprsentant la variation de lintensit enfonction du temps est appel hyetogramme.

Lintensit peut tre obtenue partir des enregistrements des mesures laide dun pluviomtreou bien calcule (synthtiser) par la loi de Montana :

bat i = [3] bat h += 1

t ih .= Avec : i : intensit n mm/mn

)t : dure de la pluie (mmh : hauteur total (mm)a et b coefficient dpendant de la rgion gographique et la priode retour.

c- Temps de concentration

Le temps de concentration est le temps que met une particule d'eau provenant de la partie dubassin la plus loigne "hydrologiquement" de l'exutoire pour parvenir celui-ci.

En littrature on trouve plusieurs mthode pour parvenir au temps de concentration, on peutciter:


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3.0

*6.29

=

I A

tcNash : [1]

( )5.03 / 1

..14.0 =

I L Atc [1] Passin

Kirpch :

concentration (minute)

A : surface en (hectare)

ant en compte les possibilits de stockage des eaux sur le

Cette mthode appele aussi mthode superficielle ne sapplique quau milieu urbain ; elle at m r A.Caquot et prsent en octo re, 19 dans un compte rendu lacadmie des sciences de Paris.

La formule est exprime comme suit :

/ [1]

I : pente moyenne du bassin versant en m/m ;C : coefficient de ruissellement ;A : superficie du bassin versant en Hectares ;K .U.W.V dpend des coefficients de Montana a et b :

i :

..01947.0= I Ltc [1] 385.077.0

Avec : Tc : temps de

L : longueur de parcours correspondant au temps de concentration (mtre)

I : pente moyenne des versants (m /m)I.1.2 Mthode de Caquot

La mthode de Caquot permet aussi de calculer le dbit de pointe. Elle reprsente unevolution de la mthode rationnelle en vitant dtre limit par lestimation du temps deconcentration dune part, et en prenbassin versant dautre part.

ise au point pa b 41,

U U V

u AC I K Qbrute / 1 /

/ 1 ...= U w

Qbrute : Dbit de brute en m 3/s ;

6.6 bU 02871 +=

.5.0a

K b=

Avec (0


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Le dbit Brute ainsi calcul doit tre corrig pour avoir le dbit de pointe par un coefficient

dinfluence m dont la formule est :

U M

m

=

2

bbu

.287.01.8. 40

+=

g cheminementhydraulique L en (mtre ou hectomtre) la racine carr de la surface en (mtre carr ouen hectare) quivalente la superficie du bassin versant. Son expression est :

Avec :

M coefficient de lallongement dfinit comme tant le rapport du plus lon

8.0= A

L M


8 Laaziza LAMRAOUI

et 2 M

QbrutemQp .=Ain i la formule de dbit de pointe (corrige)s est :

our les Paramtrs ( A, C, I et M) duroupement. Ces formules, qui diffrent selon que les bassins constituant le groupement sont

en

Ta minati s para s quivalents d mblage des bassins nts.

ource : Encyclopdie de lhydrologie urbaine et de lassainissement, Pg 174

Paramtres Aeq Ceq. Ieq Meq.

a- Assemblage des bassins versants

La mthode de Caquot est valable pour un bassin de caractristiques physiques homognes.Lapplication de cette mthode un groupement de sous bassins htrognes de paramtresindividuels Aj, Cj, Lj (longueur du drain principal), Qpj (dbit de pointe du bassin considrseul), ncessite lemploi de formules dquivalence pg

srie ou en parallle sont exprimes ci-aprs :

bleau 3: Dter on de mtre asse versa

Equivalents

Bassins en srie Aj

Aj

AjCj .

Lj Lj

2

Ij

Aj

Lj

( )

S

Bassins en

parallle Aj AjCj .

Aj

QPj

Qpj Ij.

AjQpj L max..


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Lim tita ion de la mthode :

La me si elle a quelques limites qui sontpportes son domaine de validit, il sagit essentiellement de :

Coefficient de ruissellement suprieur 20%.

on dterministe, la transformation pluie dbit se fait par successionrt.

Ce sous modle permet de dduire la pluie nette de la pluie brute par plusieurs mthodes :

a Mthode dHorton :

Modle empirique de reprsentation de linfiltration sur les sols permables

Le modle dH ltration normale dun sol sous laforme suivante

)(

= capacit dinfiltration du sol satur mm/h e temps positive.

son horizon superficiel ou dans un sol fortement vgtalis, elle convient en revanche trs malpour les sols nus et secs o les problmes dinterface eau /air dans la zone superficielle sontimportant.

b Mthode de Green Ampt :

Ce Modle repose sur des hypothses simplificatrices qui impliquent une schmatisation duprocessus dinfiltration :

mthode de Caquot reste la mthode de base ma

Surface de bassin versant infrieure 200 hectares ;

Pente comprise entre 0.2% et 5% ;

I.2 Transformations pluie-dbit par modlisation

Au niveau de la modlisatide deux sous modle : une fonction de production et une fonction de transfe

I.2.1 Fonction de production

o:

rton consiste exprimer la capacit dinfi

kt

e fc fo fct f +=)(

[1] Avec :

fo = capacit dinfiltration du sol en mm/h fcK = constante d

Limite de la mthode dHorton :Ce modle donne une bonne approximation des courbes dinfiltration dans un sol satur dans

+=)(

1)(t zf hf ho

kst i[6]


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Avec Ks conductivit hydraulique saturation mm/h

Ho =charge de pression en surface (mm)Hf=charge de pression au front dhumidification (mm)Zf =profondeur atteinte par le front dhumidification (mm)

Mthode de SCS :Ce modle empirique dvelopp par le Soil Conservation Service (SCS, 1968), reliant levolume total ruissel depuis le dbut dun vnement pluvial la hauteur totale de pluie. Cetteformule ne comporte quun seul paramtre S : la capacit totale de stockage du sol en mm. Lemodle repose sur lhypothse que le coefficient dcoulement global un instant donn dunvnement pluvieux est gal au taux de saturation des sols :


10 Laaziza LAMRAOUI

SQ

PQ e

e

P =[6]

: Volume total deau ruissel depuis le dbut de la pluie en mm ;

Lexprience montre que Pe est souvent proche de P 0.2*S o P est la pluie brute. Lquationdu SCS scrit donc :

Avec :

e la pluie en mm ;P : Hauteur cumul deau depuis le dbut deQ

S : Capacit maximale de Stockage du sol.

)8.0( SPQ

+=

[6]

La valeur de S

)2.0( 2SP

dpend du type de sol et des conditions antcdentes dhumidit. Ces valeursnt t dtermines exprimentalement pour de nombreux sols aux Etats-Unis et sont tabules

e but de ce sous modle est de transformer les rsultats (pluie nette) de la fonction productionment entrant dans le rseau des collecteurs.

le bassin versant peut tre reprsent par un rservoir avec une entre (pluie

Une quation de stockage reliant linairement le volume stock au dbit sortant :

o(Bras, 1990).

I.2.2 Fonction de transfert

Len un hydrogramme (dbit) dcoule a- Modle de rservoir linaire :

Cest le modle le plus couramment utilis pour les bassins versants urbains vue sa simpliciten terme de paramtre demand (il contient un seul paramtre). Dans ce modle on peutconsidrer quenette) et un vidange (dbit a lexutoire) et une fonction de stockage. Le modle est donc tablien combinant :

)(.)( t QsK t Vs = [1]


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Et lquation de continuit :

)()()(

t Qst Qedt Vsd =

appel lag-time ou temps derponse (S).

Qe(t) : dbit de pluie nette (m3/s) ;

Qs(t) : dbit le

Vs(t) : volume instantan stock dans le bassin versant (m3).

Figure 1 : Reprsentation du modle de rservoir linaire

surface libre, certains chercheurs ont propos dutiliser des modles de stockage non linaire(kidd, 1978).

La mthode du rservoir non linaire est base sur le couplage de lquation de continuit et delquation de Manning-strickler.

Avec K paramtre unique du modle homogne a un temps

xutoire (m /s) ;

e


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b - Modle de rservoir non linaire :Dans le but de mieux reprsenter le caractre non linaire des coulements transitoires

Vs

S


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Cette quation peut scrire sous la forme suivante :

2 / 13 / 5))12(2

11(

.

12sd d d

n Aw

idt

d d +=

(f4) [4]

quation est rsolue, en fonction du temps, selon la mthode itrative newton raphson, afindobtenir la valeur de d2.Une fois cette valeur est connue, le dbit ruissel et calcul par (f2).

tion) jusqu' la fonction du transfert (volution des dbits). Par contre enmthode de Caquot le dbit est instantan et linfiltration est constante (coefficient deruissellement).

L

Dans toutes les mthodes hydrologique utilis en modlisation le temps est un lmentprincipale dans la dtermination des dbits, depuis la fonction de production (volution de lacapacit dinfiltra


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Ou la vitesse V(x,t) et le tirant deau h(x,t) ou encore la cote Z(x ,t) de la surface libre sonttoutes fonctions des seuls paramtres abscisse x ,et le temps t .pour simplifier lcriture cesvariable seront simplement notes : Q,S,V,h,z .

Les quations de Barr de Saint-Venant sont composes dun couple de deux quations auxdrives partielles en x et t, traduisant :

la loi de continuit ou la conservation de la masse.

la loi fondamentale de la dynamique ou la conservation de la quantit de mouvement.

a - Lquation de continuitCette quation exprime le principe de conservation de la masse. Cela revient dire que lavariation de masse de fluide dun lment de volume dv pendant un temps dt est gale lamasse de fluide entrant dans ce volume dduite de la masse de fluide sortante.

q xQ

t S

=

+

[9]

Avec :

q : reprsente un vnement ventuel dbit latrale, par unit de longueur positif ou ngatifselon qu il sagit respectivement dun dbit dapport ou de fuite.

S : la section mouille.

Q : le dbit dans la conduite,

b - Lquation de la dynamique

Cette quation se dduit de la deuxime loi de Newton : le taux de variation de la quantit demouvement dune particule de masse m est gal la somme des forces extrieures agissantsur cette particule. Les forces extrieures agissant sur le volume de contrle sont les forces depression hydrostatique, celles de pression due au changement de la largeur, et celles de gravitet de frottements.

Les formulations les plus classiques sont les suivantes :

[5]

Ou encore :

SQ

qk J I Sg xh

Sg x

SQt

Q.).(..

) / ( 2+=

+

+

SV

qk J I g xh

g xV

V t

V ).1()(

)(+=

+

+


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CHAPITRE III : ETUDE DE CAS PAR LA METHODE CLASSIQUE ETTION DETERMINISTE

TRE DE BOUJAAD

inistrative

PAR LA MODELISA I. PRESENTATION DU CEN

I.1 Situation gographique et adm

Le centre de Boujaad est situ dans la rgion centrale du Maroc, mi-distance entre la ville deKhouribga et celle de Bni Mellal, environ 56 km de Khouribga en direction Est.

Le centre de Boujaad est le chef lieux du cercle du mme non, et une commune urbainedpendant de la province de khouribga.

Figure 3 : Plan de Situation

I.2 Climatologie

Le climat de la zone dtude est de nature semi- aride type continental chaud en t et froid enhiver. La temprature moyenne annuelle de la rgion est proche de 20 C.

Les prcipitations annuelles moyennes sont de lordre de 450 mm et varient dune anne lautre ; les mois les plus pluvieux sont novembre, dcembre et janvier.

BEJAAD


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II. ECOULEMENT DES EAUX PLUVIALES EXTERNES

II.1 Description des bassins versants extrieurs

Le centre de Boujaad est travers par deux principaux talwegs situs respectivement au Nord-Oue t (bassin versant B) et au Nord-Est (bassin vs ersant C). Le premier, nomm oued Khetib,se trouve laval de la confluence de loued Khtib, dont le principal affluent est la chaaba de BirBen Nacer et de oued Mouillah. Ce dernier est contrl par un barrage du mme nom. Quantau second talweg appel oued Ourzaine, initialement situ en dehors du centre, il traverseactuellement le cot Est du centre du fait de lextension de ce dernier.

II.2 Systme existant de protection du centre contre les inondations

La direction des amnagements hydraulique du bassin dOum Rbia a ralis deux canaux deprotection contre les apports externes, un au niveau dOued Khetib et lautre au niveau dOued

Ouarzaine, qui traversent la ville du nord vers le sud. (voir figure 2)Les caractristiques gomtriques de ces canaux sont prsentes ci-aprs :

Canal sur Oued Khetib :

Dbit centennal 25 m3/s

Type Canal rectangulaire en maonnerie

Base 3.80 m

Hauteur 2.00 m

Linaire 1272 mPente radier de 1% 1,3%

Canal sur Oued Ouarzaine :

Dbit centennal 25 m3/s

Type Canal rectangulaire en maonnerie

Base 3.50 m

Hauteur 2.00 m

Linaire 1473 m

Pente radier de 0.8% 1.2%


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Figure 4 : Canaux de protection contre les inondations


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III. DESCRIPTION DU RESEAU DASSA ISSEMENT EXISTANTIN

Le centre de Boujaad est dot dun rseau dassainissement de type unitaire qui couvre unegrande partie de la zone dhabitat et dune station dpuration de type lagunage, nonfonctionnelle depuis plusieurs annes.

Le linaire total de ce rseau slve 62 km avec un taux de raccordement de lordre de 85%.

Dans la ville de Boujaad on distingue trois bassins versants principaux qui couvrent la totalitdu primtre urbain :

Le bassin B : Draine la zone ouest de la ville ; Le bassin C : Draine la partie Est de la ville ; Le bassin A : Draine le centre de la ville, principalement la mdina.

Dans La prsente tude, on sintressera aux rseaux des deux derniers bassins versants (A etC) qui ont le mme exutoire, en comparant les rsultats du diagnostic et du dimensionnementpar les deux mthodes : Caquot et modlisation dterministe (voir figure 5).

Collecteur C : Cest le collecteur principal de la partie Est de la ville de Boujaad, son diamtreest de 400 (en amont) sur 530ml et 600 (en aval) sur 1152 ml. Il prend dpart au Nord-Estdu centre au niveau du quartier Majidi et assainit tous les nouveaux lotissements rcemmentraliss au Nord-Est du primtre urbain, pour se raccorder la fin au collecteur A.

Les collecteurs secondaires et tertiaires sont raliss avec des conduites en 300 et 400, ilstotalisent un linaire denviron 14 908 ml.

Collecteur A : Rcemment ralis par la municipalit, pour renforcer le rseaudassainissement du centre de Boujaad.

Ce collecteur est ralis en section ovodale T200 sur un linaire denviron 1900 ml.

Les collecteurs secondaires et tertiaires sont raliss avec des conduites en BV 300, 400,et 600. Ils totalisent un linaire denviron 13 300 ml.


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Figure 5 : Schma du rseau dassainissement du centre et de lst de la ville de Boujaad


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IV. DEVERIFICATION DU FONCTIONNEMENT DU RESEAU PAR METHOCLASSIQUE ET PAR MODELISATION DETERMINISTE

Le rseau dassainissement existant des deux bassins versants A et C au centre de la ville deBoujaad, constitu des collecteurs dcrits dans le paragraphe prcdent, a t vrifi quant sa capacit vacuer les dbits des eaux pluviales urbaines par les deux mthodes : Classiqueet la modlisation dterministe (logiciel SWMM).

IV.1 Donnes de base

IV.1.1 Dlimitation des bassins versants

La dlimitation des bassins versants existants a t faite suivant les bases classiquesappliques en assainissement et le trac topographique des collecteurs tablis sur terrain.

Les bassins versants drains par les collecteurs primaires et secondaires ont t reports sur

le document topographique lchelle 1/2000.

VI.1.2 Choix des priodes de retour des pluies

Pour un primtre urbain dtermin, les dbits prendre en considration, sont ceuxengendres par les vnements pluvieux contre lesquels on dsire se protger. Une protectiontotale contre les inondations causes par la pluie serait excessive, compte tenu desinvestissements lourds quil faudrait consentir pour satisfaire des besoins caractreexceptionnel. On est donc amen admettre des insuffisances de rseaux pour desvnements pluvieux ayant des priodes de retour T qui dpassent la frquence seuildtermine.

Les priodes de retour admises dans le schma directeur national sont :

- 2 ans en tte des rseaux,

- 5 ans sur les collecteurs secondaires,

- 10 ans sur les missaires principaux.

Pour vrifier la capacit du rseau dassainissement principale de la ville de Boujaad onoptera pour une priode de retour de 5 ans puis de 10 ans.

IV.1.3 Prparation des paramtres de la mthode classique

a- Paramtres hydrologiques (la transformation pluie- dbit par mthode de Caquot)

Les paramtres de la formule de Caquot prcdemment dcrit dans le paragraphe I-1-2 duchapitre II tel que le coefficient de ruissellement, la surface, lallongement et les pentes desbassins versants ont t soigneusement prpars partir du plan de restitution et du plandamnagement.

Pour les paramtres a et b de Montana on a adopt ceux du Schma Directeur NationaldAssainissement Liquide (SDNAL), Zone Nord Atlas, dont les valeurs pour les diffrentespriodes de retour sont les suivantes :


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Tableau 5: Paramtre de la formule de Montana

Priode de retour a b

10 ans

05 ans

02 ans

5.83

4.86

3.89

-0.6

-0.6

-0.6

b Manning ): les pentes des collecteurs et leurs- Paramtres hydrauliques (formule desections ont t apportes par lev topographique du rseau dassainissement existant.

IV.1.4 Prparation des donnes pour la modlisation

La prparation des donnes est ltape la plus difficile en modlisation vue le nombre deparamtres importants dterminer surtout au niveau des bassins versants et vue la difficultdvaluer certains paramtres tels que limpermabilisation.

Dans le tableau suivant on rappelle des mthodes utilises par le logiciel SWMM, qui sontdcrites dans le chapitre II :

Tableau 6: Tableau rcapitulatif des mthodes utilis par le logiciel SWMM

Hydrologie Hydraulique

Fonction production Fonction de transfert


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-Mthode dHorton -Mth

-Mthode de Green linairesAmpt

-Mthode SCS

-Steady Flow Routing : rgime permanent

ode des utilisant le modle :

-Modle donde cinmatique- Modle donde dynamique

- Mthode de Barr de Saint Venant en

rservoirs non

a - Donnes dentre pour la transformation pluie- dbit

Dans la rubrique qui concerne le bassin versant il faut introduire les donnes suivantes :

- La surface du bassin versant ;

- la pente du bassin versant ;

- la largeur du bassin versant qui est gale au rapport de la surface sur la longueur (le pluslong parcours du bassin vessant) ;

- la pente du bassin vessant ;


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- la hauteur du stockage au niveau des dpressions permables ;

- la hauteur du stockage au niveau des dpressions impermables ;

- le pourcentage de limpermabilisation ;

- le coefficient n de Streakler pour les zones impermables ;

- le coefficient n de Streakler pour les zones permables ;- les paramtres dinfiltration pour la mthode dHorton quon a choisi comme fonction de

production vu la disponibilit des donnes .

b - Construction de la pluie de projets

On appelle pluie de projet une pluie fictive dfinie par un hirogramme synthtique etstatistiquement "reprsentative" des pluies relles, bien que jamais observe. Il existe plusieursmthodes pour la construction de cette pluie. Les plus utilises sont la pluie Chicago et la pluied touble riangle.

Dans cette tude nous avons utilis la mthode de pluie double triangle symtrique, qui a tpropose en 1973, par Mr Dbordes, les caractristiques dcrivant cette pluie sont au nombrede cinq :

- la dure totale t3 souvent gale 4 heures ;

- la dure de la priode la plus intense t1 quelque dizaines de minutes ;

- la position de la pointe dintensit par rapport au dbut de pluie. Pour les pluies de doubletriangle symtrique (voir schma) on a :

, s

t2 + t1 / 2 = t3 / 2 oit t2 = (t3 - t1) / 2 ;

- lintensit moyenne pendant la priode de pluie intense I1 ;

- l e de de pintensit moyenne en d hors de la prio luie intense I2.

Le les de I1 et I2 sont les suivantes :s formu

[6]


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Figure 6: Schma de pluie de projet double triangle symtrique

registres ayant caus

Les pluies quon a utilises sont des pluies de dure de 120 min.

I1

i2

t1 t2 t3

On a eu recours aux pluies de projet cause de labsence des pluies endes inondations.

c- Donnes de calcul hydraulique

Dans la rubrique des conduites, les donnes dentre sont la forme et les dimensions(diamtre, hauteur, largeur ), la longueur de la conduite, la rugosit, les cotes radier auniveau des regards et leur profondeur par rapport au terrain naturel.

IV.2 Rsultat de la vrification du rseau par mthode de Classique

Les calculs par mthode de Caquot des dbits engendrs par les bassins versants et leursassemblages ont t faits sur la base des critres de calcul dcrits dans le chapitre II. Ils sontreports dans lannexe I-I ainsi que les tableaux des calculs hydrauliques des collecteurs.

Afin de vrifier la capacit hydraulique du rse t fait premirementau, le calcul hydrologique a pour des pluies de priode de retour de 5ans puis de 10ans.

Pour les deux pluies, les calculs de vrification des capacits dvacuation des eaux pluvialesdes collecteurs rincipaux des deux bassins versants A et C ont rvl plusieurs insuffisances :p


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Une insuffisance totale des collecteurs C15 et C ;

Une insuffisance au niveau aval du collecteur A sur 810ml soit 43% du linaire.

Le calcul a rvl aussi de fortes vitesses dans plusieurs tronons dans le collecteur A et C(voir annexe I-I)

Lensemble des dbits pleine section des collecteurs ainsi que les dbits des eaux pluvialescalcules pour les priodes de retour de 5 ans et de 10 ans sont prsents dans le tableausuivant :


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Modlisation du rseau dassainissement unitaire : cas de la ville de Boujaad la ville de Boujaad

Mastre Spcialis en Management et Ingnierie des Services dEau dAssainissement et Dchet-MISEAD-

28

Tableau 7: tableau rcapitulatif des insuffisances des collecteurs :

Collecteur Tronon Regard I:Pente(m/m)

Diamtre(mm)

existantLongueur Qps(m3/s)

Amont Aval 5 anC15-1 R1 R2 0.027 400 141.5 0.311 2.892 C15-2 R2 R3 0.019 400 75.48 0.260 2.892Collecteur C15

C15-3 R3 R4 0.007 400 155.8 0.158 2.892C-1 R5 R6 0.018 400 464.05 0.254 2.863 C-2 R6 R4 0.014 400 22.3 0.223 3.422C-3 R4 R7 0.053 400 43.5 0.435 6.978C-4 R7 R8 0.012 600 192.7 0.466 6.978C-5 R8 R9 0.014 600 368 0.501 6.978C-6 R9 R10 0.010 600 281.65 0.426 6.978 C-7 R10 R11 0.097 600 227.55 1.328 6.978

Collecteur C

C-8 R11 R12 0.007 600 81.8 0.356 6.978 A-1 R13 R14 0.026 T 200 217.8 12.229 1.533 A-2 R14 R15 0.025 T 200 208.03 11.97 2.403 A-3 R15 R16 0.012 T 200 74.88 8.17 2.644 A-4 R16 R17 0.008 T 200 115.25 6.78 2.836 A-5 R17 R18 0.009 T 200 54.35 7.10 2.850 A-6 R18 R19 0.010 T 200 94.15 7.69 2.869 A-7 R19 R12 0.011 T 200 322.4 7.83 2.899 A-8 R12 R20 0.013 T 200 240.28 8.8 9.845 A-9 R20 R21 0.008 T 200 242.03 6.78 9.845

Collecteur A

A-10 R21 Ex 0.009 T 200 330.85 7.10 9.845


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IV.3 Rsultat de la vrification du rseau par modlisation (logiciel SWMM) :

Priod reto de retour de 5anse de ur de 5ans : En introduisant les donnes de pluie de priode(voir an e1-2) llances quon peutnex . Le logiciel SWMM a ressorti un certain nombre de dfai

rsume mmr co e suit:

- linaire des deuxune insuffisance de la capacit du collecteur C15 et C sur 100% ducollecte vacuer les eauxurs. Par contre le collecteur A parait assez suffisant pourpluviales du bassin versant A ainsi quintercepter les eaux de crues du bassin versant C.

- et C, qui peuventun nombre important de dbordements au niveau des collecteurs C15comme inuer jusqu' troisncer une heure aprs le dbut de laverse et peuvent contheures aprs la fin de laverse, avec un dbit maximum qui atteint 0.76 m3/s.

Priode de retour de 10 ans : La vrification du rseau par simulation a t faite aussi pour lap de retour de 10ans, elle a rvl les mmes insuffisances et les mmes points dedbordement sauf ernie peuvent continuer plus que quatre heures avec un dbitm ma i attei

rio

axi

de

l quque

ntce3/s

s d.

rs1m

L descriptifs des diffrents rsultats de ces deux simulations ainsi que les profils enes tableauxlong des collecteurs contenant les hauteurs deau sont donns dans lannexe 1-2.

L ivant donne un descriptif des dbits maximums entrant dans les jonctions et lese tableau sudbits pleine section des diffrents tronons des conduites, ainsi que les observations faitessur le logiciel SWMM.

Mastre Spcialis en Management et Ingnierie des Services dEaudAssainissement et Dchet-MISEAD-

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Tableau 8: Tableau descriptif des dbits maximums et des observations :

Col I:PenteDiamtre QPS Qmax Qmaxlecteur Regard (m/m) existant(mm)

Longueur (m3/s) (m3/s) (m3/s) Observation

Pr 5 ans Pr 10 ansamont avalR1 R2 0.027 400 141.5 0.31 0.77 1.10

R2 R3 0.019 400 75.48 0.26 0.96 1.25Collecteur C15

Mise en charge ducollecteur puisDbordement au

R3 R4 0.007 400 155.8 0.16 1.10 1.31niveau des regard :R1 , R2 et R3

R5 R6 0.018 400 464.05 0.25 0.36 0.67R6 R4 0.014 400 22.3 0.22 0.82 0.94R4 R7 0.053 400 43.5 0.43 1.81 2.93R7 R8 0.012 600 192.7 0.47 2.00 2.63R8 R9 0.014 600 368 0.50 2.46 3.27R9 R10 0.010 600 281.65 0.43 3.01 4.10

R10 R11 0.097 600 227.55 1.33 3.78 4.99

Collecteur des regard :6 , R4 ,R7,R8

,R9 et R10

C

Mise en charge ducollecteur puisDbordement auniveauR5 , R

R11 R12 0.007 600 81.8 0.36 4.08 5.33R13 R14 0.026 T 200 217.8 12.23 0.36 0.48R14 R15 0.025 T 200 208.03 11.97 0.82 1.10R15 R16 0.012 T 200 74.88 8.17 1.12 1.45R16 R17 0.008 T 200 115.25 6.78 1.38 1.78R17 R18 0.009 T 200 54.35 7.10 1.48 1.92R18 R19 0.010 T 200 94.15 7.69 1.58 2.05


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R19 R12 0.011 T 200 322.4 7.83 1.68 2.20R12 R20 0.013 T 200 240.28 8.80 5.70 7.53R20 R21 6.780.008 T 200 242.03 5.71 7.55

Col

R21 Ex 0.009 T 200 330.85 7.10 5.71 7.56

i

erv au niveau delecteur A

aucun dbordement nmise en charge n'estobsce collecteur

Le collecteur A, intercepte lensemble des dbits engendrs dans le bassin versant A et unepartie de ceux issues du bassin versant C, une partie importante des dbits engendrs auniveau de ce dernier coulent en surface cause de linsuffisance de la capacit descollecteurs C et C15.

.4 Comparaison des rsultats de la vrification du rseau par mthode classique et lamodlisation dterministe

IV

Les vrifications par la mthode classique et par la modlisation ont dmontr linsuffisance durseau principal de la zone Est et de la Medina de la ville de Boujaad (bassins versants A et C ) vacuer les eaux pluviales dune priode de retour de 5 ans et de 10 ans. Ces insuffisancessont concentres sur les collecteurs C15 et C, mais avec une grande diffrence dans les dbits transiter par le rseau entre les deux mthodes, En effet les dbits calculs par la mthodede Caquot sont beaucoup plus grands que ceux engendrs par modlisation qui prend enconsidration la notion du temps dans tous les processus du calcul, depuis la production auniveau des transformations pluie /dbit jusqu lvacuation au niveau du rseau qui se fait aufur et mesure avec un laminage des dbits.


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Sur les figures 7,8 et 9 ci-dessous on a une comparaison entre les dbits de pointe de la

mthode de Caquot, les dbits maximums calculs par modlisation, arrivs au niveau durseau ainsi que les dbits pleine section actuelle de chaque collecteur.

Figure 7 : Comparaison des dbits (c

ollecteur C)


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Figure 8 : Comparaison des dbits (collecteur C15)


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Figure 9: Comparaison des dbits (collecteur A)

IV.4.1 Analyse des graphiques :

Pour les collecteurs C15 et C on remarque que la capacit maximale des conduites estbeau c oup plus infrieure que le dbit maximum calcul par modlisation ; ce dernier estinfrieur son tour de deux trois fois du dbit de pointe calcul par mthode de Caquot.

Concernant le collecteur A on remarque que les dbits de la capacit maximum du collecteursont suprieurs ceux calculs par mthode de Caquot et par modlisation jusquau point delarrive du collecteur C ou la capacit du collecteur A savre infrieure au dbit calcul parmodlisation qui est toujours infrieur au dbit de pointe de Caquot.

Suite aux rsultats prcdents, le changement des diamtres des collecteurs tudis a findaugmenter leur capacit dvacuation des eaux de crues de priode de retour de 10 ans,savre indispensable.

Pour illustrer la diffrence entre les deux mthodes, classique et la modlisation, on valuera,les possibilits damliorer la capacit du rseau dassainissement dans la suite de ltude.


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1/100 de dbit de pleine section la vitesse est suprieure 0.3m/s, quicorrespond au dbit de pointe journalier.

Cette vitesse est voisine de la vitesse de charriage du sable (lments fins de diamtre

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