assainissement.pdf

CHAPITREII I-

ASSAINISSEMENT

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

2. Les eaux pluviales (les eaux de ruissellement) : c’est les eaux de ruissellement sur les surface imperméables comme les toitures, les chausses, les trottoirs

Introduction :

D'une façon générale dans tous les endroits ou l'homme réside, et de plus forte raison dans les agglomérations, les eaux de toute nature ne peuvent être

V-

laissées ruisseler naturellement. Elles doivent être dirigées vers le milieu naturel et traité avant leur rejet

Un réseau d’assainissement :

1. Définition

définitif.

2.

II-

La conception conception d’un d’un réseau réseau d’assainissement d’assainissement nécessite varient selon le système on distingue :

Définition d’Assainissement :

Désigne l'ensemble des moyens de collecte, de transport et de traitement d'épuration des des eaux usées et des eaux pluvial avant leur rejet rejet dans les rivières ou dans le sol. III-

L'assainissement doit remplir ces objectifs principaux Assurer l’évacuation et le traitement des eaux usées et des eaux pluvial

•

Minimisant les risques pour la santé et pour l’environnement

des chois chois qui retenu

2.1.. Le système unitaire : 2.1 L’ensemble des eaux eaux usées et des eaux eaux pluviales est collecte par un un réseau unique

objectif de l’assainissement :

•

Les différents systèmes d’évacuation :

A/-Les avantages : avantages  :

Assurer la protection des biens et des personnes jusqu'à une certaine intensité de la pluie.

•

La simplicité

•

L’économie a la conception et a l entretien

•

Il n'y a pas d'erreur de branchement

•

Facilité de réalisation

•

IV-

La classification des eaux :

1. Les eaux usées : sont toutes les eaux qui sont de nature a contamine les milieux dans le quelle elles sont rejeté.

B/-Les inconvénients : •

Risque de dépôt polluant par temps sec

1.1. Les eaux Ussé domestique : domestique  : elle comprend

•

Perturbation du Fonctionnement de la

Les eaux ménagères (les eaux griser) : elles préviennent de la cuisine, la salle de bain.

station d'épuration

∗

∗

•

(à cause de la variation des débits)

Le surdimensionnement du réseau (cumul des débits)

Les eaux vannes (les noires) : elles proviennent des w.c

1.2. Les eaux usées industrielles industrielles : : elles proviennent des usines.

1

2

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

CHAPITREII

Les tuyaux doivent être posés à partir de l'aval, l'emboîtement s'il existe étant

ASSAINISSEMENT

La topographie du terrain (site) nous permet de considérer qu'une seule partie

dirigé vers l'amont, le calage provisoire des tuyaux s'effectuer à l'aide de motte

dont la pente est généralement faible.

de terre tamisée au minimum 0,4 m au dessus de la canalisation, puis le

En fin, le choix du tracé dépend de plusieurs paramètres :

remblaiement se fait à l'aide du tout- venant .

- longueur optimale

VIII- pose de la conduite : la génératrice supérieure de la conduite doit être au

- suivre le réseau de voirie (l’écoulement gravitaire pour éviter les contre

minimum de 0,80 m sous la chaussée.

 pentes et éviter les postes de refoulement). - Converger tous les écoulements vers l'exécutoire (le point le plus bas) - Assurés le branchement gravitaire de toutes les occupations de sol

40cm ≥

Remblais T,V,O

80cm

. - Eviter des pentes importantes en amont du réseau (pour éviter une

terre tamisée

 profondeur de fouille très grande en aval pour éviter les pompes de relèvement

conduuite d'assinaissement

qui coûte très cher. lit de sable

10cm

 NB : voir le tracé en plan 2- le tracé du profit en long:  à partir du profil en long voirie, on trace le profil

en long d'assainissement qui nous permet de déterminer la pente hydraulique du

Schéma de pose de canalisation

réseau dans ce profil en trouve: IX - Tracé du réseau  :

- cote projet

1-Tracé en plan:

- cote radier

Le réseau est l'ensemble des canalisations qui font suite à l'évacuation de

- profondeur

l'eau, un réseau unitaire utilise une seule conduite pour évacuer les eaux usées et

- distance partielle

les eaux pluviales.

- distance cumulées

Un réseau d'assainissement doit assurer:

- pente et diamètre

- la protection contre les inondations (concerne les eaux pluviales)

Les profils en long doivent être tracés de façon à :

-  permettre la protection de la santé publique (concerne les eaux usées)

- minimiser les problèmes d’auto curage en choisissant des pentes

-  préserver le milieu naturel (eaux usées et eaux pluviales après rejet) 

convenable

Le choix du tracé: 7

8

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

Le coefficient de ruissellement dépend de l’étendue relative des surfaces imperméabilisées par rapport à la surface drainée. Est le rapport du volume d’eaux qui ruisselle de cette surface sure le volume d’eaux tombe sur elle Sa valeur est obtenue en tenant compte des trois paramètres suivants : ∗

La couverture végétale,

∗

La pente

∗

La nature du terrain.

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

 ( C moy).

∑ Ci.Ai

C (moy) =

∑ Ai

Intensité de la pluie: L’intensité moyenne de précipitation est la hauteur d’eau tombe pendant une unité de temps

Les aires drainées sont décomposées en aires partielle (toiture, chaussée…) auxquelles les coefficients élémentaires suivant sont appliqués:

Détermination de l’intensité

∗

La détermination de l’intensité de la pluie, comprend différentes étapes de calcul qui sont :

- surface totalement imperméable (Toiture, chaussées)…………………..0,9

Hauteur de la pluie journalière maximale annuelle

-  pavage à large joints………………….0,6 - voies non godronnée………………….0,35 - allées en gravier………………………0,2

Pj =

- surface boisées…………………………0,05

Pjmoy

.exp( u. ln( cv 2 + 1)

2 cv + 1

  (mm)

La méthode peut toute fois être utilisée sans décomposition en aire élémentaire en utilisant les coefficients suivants:

P jmoy : pluie journalière moyenne (mm).

- habitations très denses…………..0,9

Cv

: Coefficient de variation.

- habitation denses………………..0,6 à 0,7

U

: Variable de Gauss.

- habitation moins dense………….0,4 à 0,5

ln

: Log. Népérien.

- quartiers résidentiels…………….0,2 à 0,3 - Squares, jardins, prairie (suivant pente et perméabilité du sol……..0,05 à 0,2 Si le bassin versant est composé de plusieurs surface il faut calculer le coefficient moyen

11

12

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

Fréquence au dépassement (%)

50

20

10

5

2

1

Période de retour (années)

2

5

10

20

50

100

Variable de GAUSS (U)

0

0.841 1.282

1.645 2.057 2.327

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

2 - Lorsque 5km² A < 25 km² :

Pour les ouvrages de drainage, nous adoptons une période de retour de 10 ans. +Calcul de fréquence d’averse : La fréquence d’averse est donnée par la formule suivante : ∗

tc =

Pt(%) = Pj(%) . 3 - Lorsque 25 km² A < 200 km² : P j

: Hauteur de la pluie journalière maximale (mm).

 b

: Exposant climatique.

Pt

: pluie journalière maximale annuelle.

tc

: Temps de concentration (heure).

Temps de concentration La durée t de l’averse qui produit le débit maximum Q étant prise égale au temps de concentration.

Tc

: Temps de concentration (heure).

A

: Superficie du bassin versant (km²).

L

: Longueur de bassin versant (km).

P

: Pente moyenne du bassin versant (m.p.m).

H

: La différence entre la cote moyenne et la cote minimale(m).

∗

tc = 0,127 .

L’intensité horaire

Dépendant des caractéristiques du bassin drainé, le temps de concentration est estimé respectivement d’après Ventura, Passini, Giandothi, comme suit : 1 - Lorsque A < 5 km² :

i : Intensité de la pluie (mm/h). tc : Temps de concentration (heure). P(t) : Hauteur de la pluie de durée tc (mm).

tc = 0,108

Limite d’application 13

14

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

CHAPITREII

la surface totale de bassin versant inférieure a 2 ha l’application de cette méthode nécessite au préalable la détermination des lignes isochrones  NB : les lignes isochrone définies par un certain nombre des points situe a la même distance hydraulique (au même temps de parcoure)

ASSAINISSEMENT

∗ ∗

2.2. La méthode superficielle (méthode de Caquot): a. définition C’est la méthode la plus utilise jusqu’ a ce jour en France, cette méthode a été mise au point par Caquot 1949 sur la base de la méthode rationnelle, dont l’expression suivante

∑ Qj

Li : le parcours hydraulique le plus long du bassin (cas de disposition en série) Ii : pente du bassin •

Allongement des bassins versant : Selon leur disposition (en série ou en parallèle), il est caractérisé par un

u v w Q = K ⋅ I  ⋅ C  ⋅ A ⋅ a

A : Air du bassin

Qj × Lj

Im oy =

versant (km²).

coefficient M tel que :

C : Coefficient de ruissellement. I : la pente moyenne du bassin versant

a =

Q : Débit maximum d’eau pluviale (m 3/s).

 L  A

a : coefficient d’allongement k ,u ,v ,w :sont des coefficients varient selon la fréquence et la région  pluviométrique considérer . en Algérie

L: longueur (en hectomètres) du plus long cheminement hydraulique

Q= 520. I0.2 . C1.11 . A0.83

A: surface du bassin (en hectares)

 b. Principe de calcule : La méthode superficielle conduit a déterminé le débit a partir des caractéristiques physiques de bassin versant c. Détermination des paramètres

d.

•

• • • •

Limite d’application La pente (0.002 ≤ I ≤0.05) m/m Le coefficient de ruissèlement (0.2 ≤ C ≤ 1) La surface totale (A ≤ 200 ha) Le coefficient d’allongement (a ≥ 0.8)

La pente moyenne

la pente moyenne de ce réseau dépend non pas des largeurs de ces tronçons

3. LES DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES :

mais des débits occasionnés par chacun des tronçons.

Les données pluviométriques nécessaires pour le calcul, que nous avons obtenus auprès de la A.N.R.H sont :

15

16

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

•

Pluie moyenne journalière maximale P j =54.74 mm..

•

Exposant climatique b=0.38.

•

Cœfficient de variation Cv=0.44.

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

 b) fréquence d’averse P t (10%) : Pour une durée de T=15mn, on la détermine par la formule :

4. Chois de la méthode la superficie du site est de 1,70 ha on utilise sur la méthode rationnelle pour le calcul des débits des eaux pluviales, qu’est une méthode de convergence

Avec :

 permettant d'optimiser les résultats. NB: le calcul des débits des eaux pluviales est fait dans le tableau N°2

•

t=0.25 h.

•

 b=0.38.

- APPLICATION AU PROJET : •

Calcule l’intensité de précipitation

a) calcul de précipitation journalière :  p

On a :  p j (10%) = Cv

u ln(Cv ×e

 j

2

2

c) l’intensité de l’averse I t : + 1)

Pour une durée de 24 heures :

1

En général pour les routes principales on prends compte de la fréquence

•

décimale (10 ans), donc la variable de Gauss U=1.28 et Cv=0.47 donc :

•

=b-1=0.38-1= -0.68 t= 0.25. =

 p (10%) =  j

1.28 ln(0.47

54.74 (0.47)

2

×e

2

+ 1)

Avec :

=3.67 mm/heurs.

Donc : l’intensité de la pluie est :

Pluie journalière décimale.

+1

Mm / heurs.

17

18

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

Calcule des débits AXE 01R : L= 3569.13 m

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

•

Surface d’apport

Surface 2

(m )

Tronçon Coef ‘C’

Intensité mm/h

Débit (m3/s)

Chaussée

28553.04

0.9

60.97

0.435

Accotement

5353.695

0.4

60.97

0.036

Talus

35691.30

0.3

60.97

0.181

total

0.652

R 1 R 2 R R R R R

Nombre habitants

DOTATION (l/s)

R 2  R R R R R R

Cr

Qmoyj (l/s)

kp

Q pte (l/s)

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

VII. Evaluation des débits des eaux usées 1. Détermination du débit moyen journalier(Q moyj)

La quantité des eaux usées rejetées pare la population et équipements représente 80environ des eaux potables destinées a l’alimentation (on considère donc 20du volume d’eaux potable qui n’atteigne pas le réseau d’égout) L’expiration de calcul du débit moyen est : Qmoyj= (l/s) Avec: D : dotation en potable de consommation estime 150 l/s/hab  N : nombre habitants Cr : coefficient de rejet, estime à 80de la qualité d’eaux potable consommée 2. Détermination du débit de pointe (Q pte) Le débit de pointe Q pte d’eaux usées est le produit de débit moyen journalier par le coefficient de pointe, soit : Q pte= Kp. Qmoyj Kp : est le coefficient de pointe horaire se définit comme étant le rapport du débit maximum pendant l heure la plus chargée ( Qmax.h ) sure le débit moyen journalier .( Q moyj) Soit : kp = Le coefficient de pointe se calcule comme suite kp = 1.5 +  NB: Le résultat obtenu a laide de cette expression reste valable dans le cas ou Q moyj est supérieure a 2.8 l/s .dans le cas ou la valeur est inférieure a 2.8 l/s kp sera égale a 3

3.

RECAPITULATIF DES DEBIT

Tronçon R 1 R 2 R R R R R

Q mx Eaux pluviales

Q pte Eaux usées

Q pte + Qmx (total)

R 2 R R R R R R

VIII. Calcul hydraulique Les calculs découlement basée sur la loi fondamentale suivante Q = V .S Avec Q : débit de pointe (m³/s) S : section du collecteur (m²)

Application ou projet 19

20

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

V : Vitesse d’écoulement dans la conduite (m/s). 1.

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

 La pente maximale de pose des ouvrages est celle qui correspond a une vitesse maximale de 4 m /s afin d’éviter t la formation de dépôts (pierres, terres,

La vitesse d’écoulement

La vitesse d’écoulement définit par chezy comme suite :

…etc.) qui peuvent conduire a l’obstruction des ouvrages, et pour assurer aussi

V = C .R 1/2 .I1/2

l’auto curage.

Avec R H : rayon hydraulique (m)

:

• Section et périmètre mouillés :

Pour les buses,

la section et le périmètre mouillés sont calculés pour une

I : Pente de la conduite (m/m)

hauteur de remplissage égale à :

C : Coefficient de chezy

 Hr=0.75

si 1m

 Nous avons adopte a la formule de Manning ou le coefficient C=1/n .R 1/6 n : coefficient de rugosité

S m=S T - S 1+S 2.

V = K. R 2/3. I1/2 Talque :

 Avec :

K = 1/n

2

S T=R  (section totale de buse)  

K : coefficient de rugosité K : 30 en terre

2

K: 40 en buses métalliques.

S 1 = α .R  /2

K : 50 maçonneries.

 Et : α = 2.arccos R/2/R=2.arcos 1/2

K : 70 bétons (dalots).

α=2 /3

2

S 1 =/3. R

K: 80 bétons (buses préfabriquées). I : pente longitudinale de l’ouvrage.

S 2 =1/2(R/2

R H : Rayon hydraulique 2.

Le rayon hydraulique

S 2 =

• Pente de pose des ouvrages :

21

) (surface de triangle)

  3/2R

22

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

K = 70 : en béton. 2

2

 Donc: S m= R  -/3. R  +

 J : pente longitudinale.

2

S m= 2.31R

2

S m : section mouillée (m ).  Rh : rayon hydraulique = section mouillée /périmètre mouillé.

Pm=PT -Parc Pm=2R- α R Pm=2R-2/3R

 R H  = S m /Pm

Pm=4/3.R

Calcul des ouvrages d’évacuations :

 R H =0.551R

On a: Qs = 70. (0.551R)

.Dimensionnement des ouvrages d’évacuation : Qs =21.73.R  La méthode de dimensionnement consiste à choisir un ouvrage, sa pente puis a vérifier sa capacité a évacuer le débit real, et pour ce la on utilise la formule suivant :

 2/3

 (0.04)

1/2. (

2

2.31)R  = 21.73.R

8/3

8/3

Qs = Qamax 8/3

21.73.R  = 0,08330351 R = 0.124 m.

Qa = Qs

On prend : R 150 mm.

3

Qa : Debit real a evacuee (m  /s). 3

On prend le débit est assuré pour un diamètre = 2R = 300 mm.

Qs : Débit au point de saturation (m  /s). •

 Débit de saturation (Q S ) :

 Le calcul du débit est déterminé par la formule de Manning Strickler :

QS= K.

MANING - STRIKLER

R H2/3. I1/2.Sm

C = (1/n) . R H1/6 Avec : R H : rayon hydraulique (m)

 Avec :

•

I : Pente de la conduite (m/m)

•

C : Coefficient de

V= C [R H. I] ½

K: coefficient de Manning Strickler

23

24

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

Coefficient de ruissellement ‘c’ Le coefficient de ruissellement dépend de l’étendue relative des surfaces imperméabilisées par rapport à la surface drainée. Sa valeur est obtenue en tenant compte des trois paramètres suivants : la couverture végétale, la forme, la  pente et la nature du terrain.

CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

2 - Lorsque 5km² A < 25 km² :

Calcul de fréquence d’averse : La fréquence d’averse est donnée par la formule suivante : •

tc = Pt(%) = Pj(%) . 3 - Lorsque 25 km² A < 200 km² : P j

: Hauteur de la pluie journalière maximale (mm).

 b

: Exposant climatique.

Tc

: Temps de concentration (heure).

Pt

: pluie journalière maximale annuelle.

A

: Superficie du bassin versant (km²).

tc

: Temps de concentration (heure).

L

: Longueur de bassin versant (km).

P

: Pente moyenne du bassin versant (m.p.m).

H

: La différence entre la cote moyenne et la cote minimale(m).

Temps de concentration La durée t de l’averse qui produit le débit maximum Q étant prise égale au temps de concentration. •

tc = 0,127 . Dépendant des caractéristiques du bassin drainé, le temps de concentration est estimé respectivement d’après Ventura, Passini, Giandothi, comme suit :

•

L’intensité horaire

1 - Lorsque A < 5 km² :

tc = 0,108 i : Intensité de la pluie (mm/h). 25

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CHAPITREII

ASSAINISSEMENT

CHAPITREII

tc : Temps de concentration (heure).

ASSAINISSEMENT

< B

P(t) : Hauteur de la pluie de durée tc (mm).

Effectuer la pose des tuyaux de l’avale vers l’amont a fin de respecter la cote de rejet dans l’exutoire •

Positionne des tuyaux en font de tranches dans la pente est sensiblement la même que celle de l’égout •

Prévoir des essais d’étanchéité et d écoulement avant la mise en service du réseau d’assainissement.

Les règles à respecter dans la mise en œuvre

•

Assurer la sécurité des travailleurs : la largeur minimal de tranchée détermines en fonction soit de diamètre de la canalisation soit de la profondeur .comme indiquer dans le tableau suivent

•

•

•

Les regards : Ils sont constitués d’un puits vertical, muni d’un tampon en fonte ou en béton armé, dont le rôle est d’assurer pour le réseau des fonctions de raccordement des conduites, de ventilation et d’entretien entre autres et aussi à résister aux charges roulantes et aux poussées des terres.

LARGEUR MINIMAL DE LA TRANCHEE EN FONCTION DU DIAMAITRE NOMINAL DN Largeur minimal de tranchée (OD + X) (1) (m) DN Tranchée non blindée (mm) Tranchée Β > 600 Β 600  blindée DN OD + 0.40 OD + 0.40 OD + 0.40 225