UNIVERSITE DE DSCHANG UNIVERSITY OF DSCHANG FACULTY OF AGRONOMY FACULTE D’AGRONOMIE ET DES AND AGRICULTURAL SCIENCES AGRICOLES SCIENCES DEPARTEMENT OF DEPARTEMENT DE AGRICULTURAL GENIE RURAL ENGINEERING UTILISATION D’UN SYSTÈME D’INFORMATION GÉOGRAPHIQUE POUR L’ANALYSE DES PERFORMANCES D’UN RESEAU D’IRRIGATION SOUS PRESSION DANS LES PLANTATIONS DU HAUT PENJA-NJOMBE PAR: KEMNHOU NGUEFANG Gustave Ingénieur des Travaux Agricoles/Licence Professionnelle, Option Génie Rural Mémoire présenté en requis partiel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur de Conception/Master Professionnel, en Agronomie, Option Génie Rural Octobre 2012 1 UNIVERSITE DE DSCHANG UNIVERSITY OF DSCHANG FACULTY OF FACULTE D’AGRONOMIE ET DES AGRONOMY AND SCIENCES AGRICOLES AGRICULTURAL SCIENCES DEPARTEMENT DE DEPARTEMENT OF GENIE RURAL AGRICULTURAL UTILISATION D’UN SYSTÈME D’INFORMATION GÉOGRAPHIQUE POUR L’ANALYSE DES PERFORMANCES D’UN RESEAU D’IRRIGATION SOUS PRESSION DANS LES PLANTATIONS DU HAUT PENJA-NJOMBE PAR: KEMNHOU NGUEFANG Gustave Ingénieur des Travaux Agricoles/Licence Professionnelle, Option Génie Rural Mémoire présenté en requis partiel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur de Conception/Master Professionnel, en Agronomie, Option Génie Rural Encadreurs : Superviseurs: Mr NDOSSE Robert Pr FONTEH Mathias FRU Chef Service Irrigation Chef du département de PHP Génie Rural FASA Mr BOA Appolinaire Mr NJILA Roger Assistant à la FASA Responsable Irrigation 2 PHP-Nord FICHE DE CERTIFICATION DE L’ORIGINALITE DU TRAVAIL Je soussigné KEMNHOU NGUEFANG Gustave atteste que le présent mémoire est le fruit de mes propres travaux effectués dans les Plantations du Haut Pendja-Njombé, région du littoral au Cameroun, sous l’encadrement de Mr NDOSSE Robert et Mr BOA Appolinaire, et sous la supervision du Pr FONTEH Mathias Fru et Mr NJILA Roger. Ce mémoire est authentique et n’a pas été antérieurement présenté pour l’obtention de quelque grade universitaire que ce soit. Noms et Signatures des superviseurs Nom et signature de l’auteur Prof. FONTEH Mathias Fru KEMNHOU NGUEFANG Gustave Date : Date : Mr. NJILA Roger Visa du Chef de Département Date : Date : 3 RESUME Une étude sur l’utilisation d’un système d’information géographique (SIG) pour l’analyse des performances d’un réseau d’irrigation a été menée à la P.H.P (Plantations du Haut Pendja). L’objectif de cette étude était de contribuer à l’augmentation de la productivité de la banane à la PHP par l’amélioration des performances du réseau d’irrigation. Il s’agissait plus spécifiquement, de mettre en place d’un modèle hydraulique du réseau ; d’évaluer et analyser des performances du réseau ; de représenter spatialement les paramètres de performance du réseau et enfin, de proposer des solutions de rénovation/amélioration du réseau. Le modèle hydraulique du réseau a été mis en place par le biais de trois logiciels informatiques (MS Excel 2007, MS Access 2007 et MapInfo 11.0), avec une précision de ±0,01. Pour évaluer et analyser les performances du réseau, des données relevées ont été introduites dans notre modèle ; nous avons pu visualiser le comportement de notre réseau et les conduites défavorisées. De notre modèle, nous avons aussi pu représenter spatialement les performances de notre réseau. Les principaux résultats obtenus ont été les suivants : Un total de 20 517,62 m des conduites ont des rugosités supérieures à 1 mm. A partir des vitesses calculées dans nos tronçons, il en ressort que 4481,18 m des conduites sont surdimensionnées et 11 342 m sont sous dimensionnées. Cela nous fait 15 823,18 m des conduites à remplacer. Par ailleurs, les pipes Koumbe 1, Koumbe 2 et Koumbe 3 sont relevés défaillants car ils génèrent des pertes de charge hors normes (supérieurs aux 10% des pressions de service). Et le pipe Koumbé 2 est considéré plus défaillant que les autres car la hauteur manométrique totale calculée (230,7 m) est supérieure à la hauteur manométrique totale imposée (160,03 m). Ces performances ne sont par satisfaisantes et nous avons proposé pour les améliorer, les solutions suivantes : • Le nettoyage au bouchon racleur des 20 517,62 mètres de conduites entartrés ; Cela est estimé à environ 4 018 700 Fcfa ; • Le remplacement des 15 823,18 mètres de conduites mal dimensionnées. Cela est estimé à environ 1 472 347 000 Fcfa ; • La mise en place sur le réseau de trois suppresseurs, dont un sur chaque pipe. Néanmoins, le remplacement des conduites n’étant pas économique, nous proposons de se limiter au nettoyage et la mise en place des suppresseurs. 4 ABSTRACT A study on the performance evaluation of a pressurized irrigation network using a GIS (geographic information system) was carried out on the P.H.P (Plantations du Haut Pendja). The goal of this study was to improve the productivity of banana on P.H.P. by enhancing the hydraulics of the pressurized irrigation network. The specific objectives is to develop an hydraulic model of the network; evaluate and analyze the performance of the network, spatially represent the performance parameters of the network, and suggest solutions for the improvement of the performances. Hydraulics equations were introduced in Microsoft Excel 2007, data were stored in Microsoft Access 2007 and the spatial representations made using the software Mapinfo 11.0. For the evaluation of the network, the available pressures and the water consumption were noted. These data were introduced in the model and we obtained the behaviour of our network and the pipes put at a disadvantage. From our model, we were able to spatially represent the performance of our network. The principal results show that: a total of 20 517,62 m of the pipes have a friction coefficient higher than 1 mm. The calculations of the water speed in the pipe show that 61,85% (15 823,18 mètres) of the pipes need to be redimensioned. Moreover, the three pipes are considered unsatisfactory because their head loss are higher than 10% of the service pressure. Spatial representation of network performances show that the pressure is inadequate at certain points of three pipes. These performances are not satisfactory and hence, for improvement, the following were suggested : • Cleaning of the 20 517,62 m of pipes with high flow resistance; this is estimated at about 4 018 700 Fcfa ; • Replacement of 15 823,18 m of poorly sized pipes ; this is estimated at about 1 472 347 000 Fcfa ; • The installation of three pressure regulators in the network, with one on every pipe. The replacement of pipes is not cost effective. We just suggest to do the cleaning and the installation of pressure regulators. 5 REMERCIEMENTS Les mots me paraissent toujours bien radins quand vient le moment d’être reconnaissant et de dire merci à ceux qui, avec sollicitude, patience et dévouement, vous ont guidé et aidé. « Bien malheureux celui qui évalue la quantité de bien qu’on lui fit. » Ainsi donc, l’intervention de nombreuses personnes, que ce soit à travers un appui scientifique ou un soutien moral et affectif, a été nécessaire pour l’aboutissement de ce mémoire. Je tiens ici à les en remercier très sincèrement. Je rends grâce au Dieu Tout Puissant sans qui rien n’est possible ici bas. Je remercie et rends grâce au Seigneur et sauveur Jésus-Christ qui chaque jour veille sur ma vie. Je ne saurais évaluer la quantité de grâces reçues malgré mon état de pécheur. Je souhaite témoigner toute ma reconnaissance au Professeur Fonteh Mathias Fru, chef de département de Génie Rural, et à Monsieur NJILA Roger, assistant au Département de Génie Rural, Université de Dschang, qui ont accepté de superviser ces travaux. Au cours de nos rencontres, j’ai pu apprécier, outre leur gentillesse et leur disponibilité, leurs qualités pédagogiques et leurs remarques constructives. Je dis merci à toute la structure confortable et le collège d’enseignants de la FASA, particulièrement aux enseignants du département de Génie Rural, pour leurs cours et leurs conseils édifiants, qui nous ont guidés tout au long de notre formation Je tiens à remercier Monsieur Armel FRANCOIS, Directeur général de la P.H.P, pour avoir accepté de me recevoir dans sa structure dans le cadre de ce stage académique. Je remercie Messieurs : Thierry GERARD, Directeur des services techniques, Hilaire TSIMI ZOA, Directeur des ressources humaines, pour l’accueil chaleureux à nous réservé au sein de la structure. Je dois beaucoup à Monsieur NDOSSE Roger, qui m’a guidé durant ce stage et a assuré la direction de cette étude. Pour ses conseils et son soutien en toutes circonstances, son amitié, je lui exprime ici toute ma reconnaissance. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à monsieur BOA Appolinaire, qui a contribué à la direction de cette étude. Je le remercie pour la documentation mise à ma disposition. 6 Je remercie également THOME Patrick Gervais, qui m’a fait bénéficier de ses compétences dans le domaine de l’agronomie en général. J’ai largement apprécié sa bonne humeur et sa disponibilité de tous les instants. Je remercie également BEDJEME OWONO David Arnold, NGO OUM Ruth Edwige, MBOUMA BASSOGLOG Biko et WOGA Clovis, pour leur esprit de fraternité et d’amitié; ils ont tous été de sympathiques camarades de stage et compagnons de travail. Je suis très reconnaissant à Emmanuel KUNTZ, pour m’avoir sauvé des nombreux bugs et caprices de mon ordinateur ; je le remercie vivement pour sa disponibilité dont il a fait preuve à mon égard. Je dis merci à tous les membres de ma famille pour leur soutien moral et affectif. Je pense particulièrement à mon grand père TCHAKOUNANG Daniel, ma grand-mère NAHA Anne, mon père Joseph KEMNHOU, ma mère Louise KADIEU, mes frères et sœurs Serge, Marguerite, Marleine, Hubert et Jean Marie ; un merci tout spécial à mon oncle TCHAKOUNANG Appolinaire, qui a cru en moi et à grandement contribué à mon orientation pour le choix de l’option Génie Rural. Je remercie également les familles NKOUATHIO et NOUPA, pour l’amour et le soutien affectif témoignés à mon égard durant mes études à l’université de Dschang. Je tiens aussi à ne pas oublier mes camarades de la 15ème promotion FASA, et spécialement ceux de la 15ème promotion Génie Rural, avec qui on a toujours eu des relations de fraternité, d’entente, de respect mutuel et avec lesquels on a passé des moments agréables et inoubliables durant ces 5 années d’études. Un merci particulier est adressé à mes amis et grands frères DJAKOU YOPO Rodrigue, MBOUEDA KOUGANG Ghislain, KAMSU GUEMMOGNE Fabrice et KUEKAM Menest, qui ont toujours été pour moi d’un soutien affectif et ne manquent jamais de conseils à me prodiguer. Je remercie également tous les fidèles de la paroisse catholique universitaire Saint Justin, spécialement les membres du groupe « Les Fils de Notre Dame des Grâces Divines », pour tout ce que nous avons vécus ensemble sur les sentiers de la foi chrétienne. 7 Par leur gentillesse et leur disponibilité, je remercie tout le personnel des services techniques, plus particulièrement ceux de l’irrigation qui ont grandement contribué à rendre ce travail vraiment agréable. Merci aussi aux personnes qui de près ou de loin m’ont aidé au cours de mon stage ; je ne citerai personne de peur d’en oublier. 8 DEDICACES : A mes parents, Monsieur KEMNHOU Joseph et Madame KADIEU Louise épouse KEMNHOU 9 TABLE DES MATIERES LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………..……….. ix LISTE DES FIGURES……………………………………………………..………….x LISTE DES SYMBOLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES………………..xi CHAPITRE 1 : INTRODUCTION……………………………………………………1 1.1. Contexte de l’Étude……...………………………………………….....…………..1 1.2. Problématique ……………………………………………………..….…….……..2 1.3. Objectifs de l’Etude…………………...…………………………...……….……...3 1.4. Importance de l’Étude……………………………………………………....…….4 1.5. Limites de l’Etude…………………………………………………...………..……4 2. CHAPITRE 2 : REVUE DE LA LITTÉRATURE ……………………………..…..5 2.1. Le Bananier ………………………….………………………………….….….…..5 2.1.1. Origine et dispersion du bananier……………………………………..5 2.1.2. Classification du bananier……………………………………………...5 2.1.3. Morphologie du bananier………………………………………………6 2.1.4. Ecologie du bananier…………………………………………………...7 2.1.5. Importance de l’Irrigation pour la culture du bananier……………..8 2.2. Les Systèmes d’Irrigation………………..……………………….…….…………8 2.3. Les Réseaux sous Pression……………………..…….…………………….…....11 2.3.1. Généralités…………..………………….……………………….……..11 2.3.2. Les calculs hydrauliques des réseaux sous pression…….……...…...11 2.3.3. Analyse d’un réseau sous pression existant………..…………..…….14 2.3.4. Amélioration d’un réseau sous pression……..………………..……..14 2.4. Amélioration des Canalisations et des Branchements…..…..…………………15 2.4.1. Réhabilitation des canalisations……...……………...……………......15 2.4.2. Techniques de nettoyage et de curage……………...…..…………….16 2.5. Les Indicateurs de Performances des Réseaux…………………………………19 2.6. Les Modèles Hydrauliques…………………………………………………........20 2.7. Les Systèmes d’Information Géographique……………..………….………….23 2.7.1. Introduction……………………………..…………….………………23 2.7.2. Les Composantes des SIG……………………..……..…………….....23 10 3. CHAPITRE 3 : MATERIELS ET METHODES………………………………….. 27 3.1. Présentation de la Zone d’Etude……………………...………………….……...27 3.1.1. Localisation de la plantation……………………...………….……….27 3.1.2. Les sols………………………………...……………………….………27 3.1.3. Le climat……………………………………………………….……….28 3.2. Description Sommaire du Système d’Irrigation de la P.H.P. Njombé………..29 3.2.1. Les stations de pompage………………………………………………29 3.2.2. Canalisations Principales ou « pipes »……………………………….30 3.2.3. Le réseau de distribution……………………………………………...31 3.3. Les Différents Supports Disponibles…………………………………………….33 3.3.1. Schémas des pipes et leurs équipements…...…………….…………..33 3.3.2. La fiche caractéristiques des conduites principales……....…………33 3.3.3. La base de données graphique………………...………………….…..33 3.4. Mise en place d’un modèle hydraulique du réseau …………………….…...…33 3.5. Evaluation et analyse des performances du réseau………………….………....36 3.6. Distribution spatiale des paramètres de performance du réseau……………..37 3.7. Rénovation/amélioration du réseau……………………..……………………....37 CHAPITRE 4 : RESULTATS ET DISCUSSIONS…………….…………….…....38 4.1. Modèle Hydraulique du Réseau………………………………………….……..38 4.2. Evaluation et Analyse des Performances du Réseau……………...….………...47 4.2.1. Analyse des vitesses dans les tronçons de conduites...…….………...47 4.2.2. Analyse des rugosités dans les tronçons…...……………….………...49 4.3. Distribution spatiale des performances…...………………………….…….…...54 4.4. Rénovation/amélioration du réseau……………...………………….……….….55 CHAPITRE 5 : CONCLUSIONS ET RECOMMENDATIONS…...……………..57 5.1.Conclusions……………...….……….……………………………………………..57 5.2.Recommandations...………….……………...……………………………………58 5.2.1. Recommandations à la P.H.P...………………………….………………..58 5.2.2. Recommandations pour des recherches futures……….………………...58 BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………………5 11 LISTE DES TABLEAUX Tableaux Page 2.1 : Groupes d’indicateurs de performance….…………………………………..…20 4.1: Equipements du réseau et leurs symboles……………………............................42 4.2: Présentation des réseaux à dimensionnement non économique….....................53 12 LISTE DES FIGURES Figures Page 2.1 : Représentation de l’organisation du bananier et de ses rejets…................…..06 2.3 : Racleur mécanique……………………………………………………….……...18 2.2 : Tringlage mécanique………………………..…………………………………...18 3.1 : Image satellitaire traitée de la zone d’étude et carte du Cameroun………….27 3.2 : Graphe de la pluviométrie et de l’ETP de Loum……………………………..28 3.3: Electropompe en station de pompage koumbé 1…………………………….....29 3.4: Motopompe (pompe thermique) en station de pompage Koumbé 2………….30 3.5 : Piquage pour ilot 13 sur le pipe koumbé 1…………………...………………...31 3.6: Tige d’arroseur micro jet à ailette jaune…………………..…………………...32 4.1: Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 1………………………………………………………………………………………...38 4.2 : Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 2……………………………………………………………...…………………………39 4.3: Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 3………………………………………………………………………………………...39 4.4: Eléments de représentation du modèle physique des données sous MS Access 2007…………………………………………………………………………………….40 4.5 : Représentation des paramètres hydrauliques du pipe koumbé 1 dans Access à partir d’Excel…………………………………………………………...………..……41 4.6 : Pipe Koumbé 1 représenté dans Mapinfo………………………………...……43 4.7 : Carte du pipe Koumbé 2 représentée dans MapInfo………………….………44 4.8 : Carte du pipe Koumbé 3 représentée dans MapInfo……………………….…45 4.9 : Carte du réseau complet Koumbé représentée à partir de MapInfo………...46 4.10 : Analyse thématique du pipe koumbé 1 en fonction des vitesses dans les tronçons…………………………………….………..………………………………...47 4.11 : Analyse thématique du pipe koumbé 2 en fonction des vitesses…………….48 4.12: Analyse thématique du pipe koumbé 3 en fonction des vitesses dans les tronçons……………..…………………………………….…………………………...49 4.13 : Répartition des rugosités des conduites sur le pipe koumbé 1……………....50 4.14: Représentation des rugosités sur le pipe koumbé 2……………………..……51 13 4.15 : Représentation des rugosités sur le pipe koumbé 3……………………..…...52 4.16 : Distribution des performances de pression le long du réseau koumbé………………………………………………………………………………...54 4.17: Distribution des performances de débits le long du réseau koumbé……...................................................................................................................55 14 LISTE DES ABBREVIATIONS CDC : Cameroon Development Coorporation CNRTL : Centre National de Ressources Textiles et Lexicales DST : Direction des Services Techniques FAO : Food and Agricultural Organisation FASA : Faculté d’Agronomie et des Sciences Agricoles Fcfa : Franc de la Communauté Financière d’Afrique G.W.P : Global Water Partnership HMT : Hauteur Manométrique Totale m : mètre mcE : mètre de colonne d’Eau mm : millimètre ODBC : Open Database Connectivity OMS : Organisation Mondiale de la Santé PDC : Pertes de Charges Cumulées pH : Potentiel d’Hydrogène PHP : Plantation Haut Penja SIG : Système d’Information Géographique SPM : Société des Plantations de Mbanga 15 4. CHAPITRE 1 : INTRODUCTION 4.1. Contexte de l’Étude Les bananiers (Musa spp) sont cultivés dans plus de 120 pays sur les cinq continents et sur plus de 10 millions d’hectares (FAO, 2011). Les fruits qu’ils produisent, les bananes, sont le principal fruit à faire l’objet d’échanges internationaux et également le plus populaire à travers le monde. Elles sont le premier fruit exporté en termes de volume, bien qu’elles ne se placent qu’à la seconde place derrière les agrumes en termes de valeur (FAO, 2011). En termes de valeur brute de production, les bananes représentent, par ordre d'importance, la quatrième culture vivrière du monde après le riz, le blé et le maïs (Lassoudière, 2007). Au Cameroun, la banane-dessert est produite de façon locale par les petits producteurs, et de façon industrielle par les agro-industries. Cette production industrielle est principalement destinée à l’exportation et l’accent est mis sur une production de qualité et en quantité. Pour cela, il y a nécessité d’une bonne maîtrise et gestion des pratiques culturales dont celle de l’irrigation qui s’avère indispensable en région subtropicale. L’irrigation peut être totale où supplémentaire. En irrigation totale, l’eau est apportée artificiellement pour tous les besoins de la culture. C’est le cas dans les régions ou il n’y a pas de précipitations durant toute ou une partie de la saison culturale. L’irrigation supplémentaire est pratiquée dans les zones où la culture peut se développer avec les précipitations naturelles seulement, mais de l’eau supplémentaire améliore les rendements et la qualité (Fonteh et Assoumou, 1996). Au Cameroun, l’agriculture irriguée est pratiquée à petite et grande échelle ; les sociétés telles que la société des Plantations du Haut Pendja (PHP), la Société des Plantations de Mbanga (SPM), Del Monte et la Cameroon Development Coorporation (CDC), premiers producteurs de banane y font recours à grande échelle pour une production continue (toute l’année), alliant ainsi la quantité à la qualité. Ces sociétés se sont imposées dans la plupart de nos régions du littoral et du sud-ouest comme une composante importante de l’économie. De nombreux matériels et équipements sont utilisés dans les réseaux d’irrigation de ces sociétés. La qualité et le niveau de performance de ces matériels sont des facteurs essentiels de l’efficacité et de la durabilité des systèmes d’irrigation qu’ils constituent (Boa, 2005). Ceci exige un 16 énorme paquet de connaissances scientifiques et techniques à prendre en considération dans la conception, la programmation, la maintenance et la gestion d’un système d’irrigation. Plusieurs nouvelles technologies, telles que la télédétection, les systèmes d’information géographiques (SIG), sont maintenant disponibles, applicables aux systèmes d’irrigation et peuvent significativement améliorer la gestion de l’irrigation. Les projections de population mondiales indiquent qu’au cours des 25 années à venir, il faudra de la nourriture pour encore 2 ou 3 milliards de personnes (G W P, 2005). L'eau est de plus en plus perçue comme une contrainte majeure pour la production alimentaire, équivalent sinon plus cruciale que la pénurie de terre. L'agriculture irriguée est déjà responsable de plus de 70 % de toutes les extractions d'eau (plus de 90 % de toute l'utilisation à la consommation de l'eau) (G W P, 2005). Même avec une estimation de 15-20 % de besoins additionnels d'eau d'irrigation au cours des 25 années à venir - ce qui est probablement minoré - , de sérieux conflits sont susceptibles d’arriver entre l'eau pour l'agriculture irriguée et l'eau pour les autres utilisations des hommes et de l'écosystème. La conférence de Rio de Janeiro de 1992 a suscité une prise de conscience mondiale plus aiguë des menaces qui pèsent sur l’environnement et sur les ressources naturelles ; dont l’eau douce en particulier. Selon Lieunang (2011), ces plans d’eau douce constituent en effet des réserves pour l’humanité. Il ya donc lieu d’utiliser de manière efficiente et rationnelle les ressources en eau disponibles. Selon FAO, (2011), par exemple, sur la quantité totale d’eau disponible sur la surface de la terre, 97,5 % est de l’eau salée et seulement 2,5 % est douce. Sur cette quantité d’eau douce, 99 % est sous forme de glaciers, icebergs ou souterraine et seulement 01 % est disponible pour les 07 milliards d’habitants et les nombreux milliards d’autres formes de vie. Avec cette ressource limitée d’eau douce et la compétition croissante pour cette ressource, l’agriculture irriguée se doit d’améliorer l’utilisation des ressources en eau. Ainsi donc, conscient de cela, les plantations du Haut Pendja (PHP) se doivent de mettre de plus en plus l’accent sur une gestion efficiente des ressources en eau disponibles. 4.2. Problématique Le siècle actuel est marqué par une crise globale de l’eau. Le fait selon lequel les droits d’accès à l’eau ont été taxés par l’État a contribué à accroitre les charges de production des bananes à la PHP. Ainsi donc, pour y faire face, la PHP a entrepris d’améliorer son réseau d’irrigation afin d’utiliser de manière plus efficiente les 17 ressources en eau disponible. Cela contribuerait aussi à réduire les charges liées à l’irrigation et même d’améliorer les rendements. Le réseau d’irrigation de la PHP est équipé en aspersion et couvre une superficie d’environ 2500 ha. On a remarqué que sa gestion et son suivi sont sujets à plusieurs contraintes de plus en plus difficiles à gérer. Ceci surtout si l’on considère l’introduction de nouvelles technologies, conduisant à un changement du comportement du réseau. Par ailleurs, les situations de mise en valeur, les conditions d’exploitation des équipements et le poids de la composante énergie dans la mobilisation, le transport et la distribution d’eau ne correspondent plus aux schémas pris en compte aux moments de la conception. Le réseau ne peut plus satisfaire en période de pointe la totalité des débits des prises appelées à fonctionner simultanément, ils sont saturés. Cela peut être limité à une branche plus sollicitée au détriment des autres pour lesquelles la pression et le débit deviennent totalement insuffisants. Cela contraint les gestionnaires à adopter des règles, souvent empiriques, pour la distribution, avec en général le seul souci de limiter les consommations d’énergie, sans pour autant offrir un service de qualité. C’est dans ce contexte que Chick (2009), a travaillé sur la mise en place d’une base de données géographique, comportant un module d’alimentation et de mise à jour des données cartographiques et numériques, et un module du bilan hydrique permettant de calculer les dates et les durées des irrigations à l’échelle de chacun des lots desservies par le réseau. Nous savons que l’analyse des performances est un moyen permettant d’améliorer le niveau de service d’un réseau d’irrigation et l’efficience d’utilisation des ressources disponibles. Il est ainsi donc question pour nous de compléter la base de données géographique, de façon à l’utiliser pour simuler le fonctionnement du réseau, suivre, évaluer et effectuer une distribution spatiale des performances du réseau. Cela pourra permettre entre autres de localiser les branches défavorisées, adapter les règles de gestion, programmer des interventions au niveau du système… Les gestionnaires pourront ainsi localiser les surconsommations, les pertes d’eau au niveau des parcelles....C’est ce qui va servir de base à notre étude. 4.3. Objectifs de l’étude L’objectif global de cette étude est de contribuer à l’augmentation de la productivité de la banane à la PHP par l’amélioration des performances du réseau d’irrigation, en utilisant un SIG pour l’analyse des performances du réseau. Pour atteindre cet objectif, les objectifs spécifiques suivants sont proposés : 18 • Mise en place d’un modèle hydraulique du réseau ; • Évaluation et analyse des performances du réseau ; • Représenter spatialement les paramètres de performance du réseau ; • Proposer des solutions de rénovation/amélioration du réseau. 4.4. Importance de l’Étude Notre étude est importante sur plusieurs aspects : • Elle fournira un ensemble de données nécessaires pour une meilleure gestion du réseau d’irrigation ; • Elle pourra permettre de mieux maitriser les SIG ainsi que ses applications à l’irrigation ; • Elle permettra aux gestionnaires de l’irrigation de choisir rapidement les options à appliquer pour offrir un service de qualité ; • L’amélioration du réseau d’irrigation permettra d’utiliser de façon efficiente les ressources en eau disponibles ; • Elle peut servir de base à d’autres industries de l’irrigation qui voudront utiliser les SIG pour la gestion de leur système d’irrigation 4.5. Limites de l’Etude Le fait que notre période de mise en stage ne coïncide pas avec celle de la campagne d’irrigation de la société constitue un grand handicap en ce sens que nous ne collectons pas les données sur le terrain pendant la période où tout le staff et le matériel d’irrigation sont mobilisés pour la campagne. Tout ceci fait en sorte que l’on n’a pas la possibilité de vivre toutes les réalités de l’irrigation et les données collectées souffrent de quelques insuffisances. Ces différentes contraintes ont été la raison pour laquelle nous n’avons pas assez répété les événements d’irrigation pour la collecte. L’étude s’est limitée à l’analyse des performances le long du réseau primaire. On aurait pu analyser les performances au niveau des stations de pompage et peut être le long du réseau secondaire. Mais l’insuffisance de manomètres et l’absence de compteurs gas-oil au niveau des groupes alimentant les électropompes n’a pas permis cela. La prise des données devrait normalement se faire le long de tous les piquages pour une meilleure précision de l’étude, mais, faute de ressources humaines et de matériels disponibles, nous avons du prendre les données juste sur quelques piquages. 19 5. CHAPITRE 2 : REVUE DE LA LITTÉRATURE 5.1. Le Bananier Le bananier est une plante monocotylédone herbacée et vivace de grandes dimensions (pouvant atteindre 15m de hauteur), cultivé essentiellement pour son fruit consommé frais ou cuit. Il appartient à la famille des Musacées et au genre Musa. Le terme « banane », apparu en 1602, vient du portugais banana, emprunté, selon les uns, à une langue bantoue ; selon les autres, à un mot arabe signifiant « doigt ». Le fruit a d’abord été désigné sous les noms de « pomme de paradis » et « figue des jardins » (CNRTL, 2011). 5.1.1. Origine et dispersion du bananier Le bananier est originaire de l’Asie du Sud-Est, où il est retrouvé de l’Inde à la Polynésie (Simmonds, 1962) et son centre de diversification semble être la Malaisie ou l’Indonésie (Daniells, 2001). Il s’est propagé vers l’Afrique de l’Ouest il y a au moins 2500 ans. Son implantation aux Amériques s’est d’abord faite par la République Dominicaine en 1516 grâce à des plants en provenance des îles Canaries, et s’est poursuivie vers l’Amérique Centrale et du Sud. Ainsi, depuis des millénaires, les migrations humaines et les échanges de matériel végétal ont introduit le bananier dans des situations écologiques très différentes sur tous les continents (Lassoudière, 2007). 5.1.2. Classification du bananier Les bananiers appartiennent à l’ordre des Scitaminales ou Zingibérales et à la famille des Musaceae. La famille des Musaceae comporte trois genres : Musella, Ensete et Musa D’un point de vue botanique, le genre Musa se divise en deux grands types : les variétés comestibles à fruits charnus et les espèces sauvages. Ces dernières, séminifères à fruits non comestibles sont toutes diploïdes (AA et BB). Si les bananiers sauvages sont tous diploïdes, les variétés cultivées actuellement sont généralement des clones triploïdes stériles et aspermes (AAB et ABB) d’où leur adaptation à plusieurs milieux écologiques. En bref, les bananiers peuvent être classés comme suit : Règne Végétal Division Spermatophytes Sous division Angiosperme 20 Classe Monocotylédones Ordre Scitaminales Famille Musacées Genre Musa Sous-genre Eumusa Espèces Musa acuminata (AA) Musa balbisiana (BB) 5.1.3. Morphologie du bananier Le bananier est une plante monocotylédone herbacée et vivace de grandes dimensions, cultivée essentiellement pour son fruit consommé frais ou cuit (bananier plantain). L’appareil végétatif du bananier est composé d’une tige souterraine appelée bulbe, souche ou rhizome ; ce bulbe porte à son pourtour latéral des œilletons qui se développent en rejets. Il émet en outre jusqu’à la floraison un grand nombre de racines qui restent le plus souvent groupées dans la couche des 30 cm superficiels du sol (CNRTL, 2011). Le bananier est une plante géante dont le pseudo-tronc est formé par l’emboîtement des gaines foliaires (Champion, 1963). Une représentation du bananier nous est donnée sur la figure 2.1. 21 Source : Champion, 1963 Figure 2.1 : Représentation de l’organisation du bananier et de ses rejets 5.1.4. Ecologie du bananier Le bananier est une plante de climat tropical humide, appréciant une hydrométrie élevée et un bon ensoleillement mais craint les vents et les variations brusques de température. En cas d’humidité très faible, on peut y remédier en irriguant ou en déclenchant la nébulisation sous serre. Des durées d’insolation de 1900 à 2300 heures par cycle sont exigées par la plante. Le système radiculaire est traçant et superficiel (Walali et al., 2003). La plante exige un sol profond, fertile et léger. Les sols argileux ne conviennent pas du tout à la culture, surtout lorsqu’ils sont mal drainés (Wikipédia, 2011). Le bananier peut tolérer l’eau d’irrigation d’une qualité allant jusqu’à 350mg de chlorures par litre et jusqu’à 1,5g de sels totaux par litre. En effet, des taux élevés de 22 salinité ont pour effet le retard de la floraison et la diminution du rendement. Le bananier est très sensible au déficit hydrique. Les facteurs climatiques ci-après agissent sur le comportement de la plante et par ricochet sur le rendement. Il s’agit de : -L’eau Le bananier est une plante exigeante en eau. Pour couvrir ses besoins, un apport d’eau de 120 à 160 mm/mois est nécessaire à la plante dans les régions tropicales (climat chaud et humide). Selon Passaka (1985), le bananier peut supporter de déficits de saturation relativement élevés ; les flétrissements des limbes sont des moyens de défenses de dernières minutes. -La température Pour un bon développement du bananier, on estime que la température moyenne optimum doit être comprise entre 25-28°C. La température moyenne idéale pour la culture du bananier est de 27°C (Paulo et al., 1977). La croissance du bananier est grandement réduite à une température < à 16°C (Champion, 1963). -L’insolation Une insolation de 1800 à 2400 heures par cycle est considérée suffisante pour la plante. Champion (1963), rapporte qu’un faible éclairement n’interrompt pas la sortie des feuilles et leur déroulement, mais celles-ci restent chlorotiques. -Le vent Les vents violents entraînent la chute des bananiers ; car, possèdent un bulbe et un système racinaires superficiels. En effet, un vent d’une vitesse de 80 km/h entraîne une destruction complète de la bananeraie ; lorsque cette vitesse avoisine 60 km/h, on enregistre des pertes considérables de production. Il est donc conseillé d’utiliser des brise-vent dans la culture du bananier. -Le sol Le bananier est commercialement cultivé sur différents types de sols à topographies variées (Paulo et al., 1977). Le bananier exige un sol profond, fertile, léger, meuble et bien aéré. Les sols argileux (et mal drainés), trop superficiels (moins de 60 cm de profondeur), ayant un horizon compact sont déconseillés pour la culture du bananier. Il se comporte bien sur des sols ayant un pH compris entre 6 et 7.5 mais, supporte des sols à pH légèrement acide de 5-5.5. Il craint la dessiccation du sol et doit vivre dans un milieu bien aéré (Passaka, 1985). 23 5.1.5. Importance de l’irrigation pour la culture du bananier A travers ses exigences évoquées plus haut, le bananier est une culture exigeante en eau. Si ses besoins en eau sont comblés et la culture bien conduite, il fournit des rendements satisfaisants (Atangana, 2004). A titre d’illustration, la production de la banane passe de 147, 5 tonnes pour une parcelle non irriguée à 202, 7 tonnes pour la même parcelle irriguée. Biangue (1994), dans le même ordre d’idées souligne que : • Le bananier bien irrigué présente des troncs turgescents, vigoureux, avec une grande résistance contre le vent et contre certaines maladies ; • Avec l’irrigation l’épandage d’engrais est possible même en saison sèche ; • La durée de vie économique d’une parcelle irriguée est plus grande que celle d’une parcelle non irriguée ; • L’irrigation favorise une production continue du bananier ; • L’irrigation améliore la qualité du fruit, augmente la longueur et la grosseur des doigts de banane, aboutissant à l’obtention des grades supérieurs (extra, 1) et la formation de gros régimes (15 à 18 mains). 5.2. Les Systèmes d’Irrigation Selon Wikipédia (2012), l’irrigation est l’opération qui consiste à apporter artificiellement de l’eau à des végétaux cultivés pour en augmenter la production, et permettre leur développement normal en cas de déficit d’eau induit par un déficit pluviométrique, un drainage excessif ou une baisse de nappe, en particulier dans les zones arides. Selon Clément et al. (2011), il existe 2 types de systèmes d’irrigation : L’irrigation de surface et l’irrigation sous pression. En irrigation de surface, l’eau est envoyée dans les champs de façon gravitaire. Le sol est utilisé comme milieu de transport pour faire parvenir l’eau d’un bout à l’autre du champ. Or en irrigation sous pression, l’eau est envoyée sous pression là ou les plantes en ont besoin. Dans le monde, l’irrigation de surface est la plus pratiquée, elle couvre 80% des systèmes utilisés dans le monde tandis que l’irrigation sous pression en couvre 20%. Irrigation de surface Irrigation par submersion Selon Loua, (2004), l’irrigation par submersion ou par inondation se pratique en recouvrant le sol d’une couche d’eau plus ou moins épaisse, et en la laissant séjourner 24 pendant le temps nécessaire pour qu’elle s’infiltre à la profondeur utile au développement des cultures. Ce système est applicable lorsque le terrain présente une pente nulle ou très faible (inférieure à 02%). La submersion se pratique de trois façons différentes : La submersion naturelle, la submersion artificielle simple et la submersion artificielle avec écoulement continu (Loua, 2004). Irrigation par infiltration (irrigation par rigoles) Répartie dans un ensemble de rigoles, l’eau y reste sans déborder et s’infiltre latéralement, humidifiant ainsi toute la masse de terre comprise entre les rigoles. Théoriquement, une rigole d’infiltration doit pouvoir s’humecter sur toute sa longueur et à la profondeur exigée par les plantes cultivées. La profondeur et la largeur humectées dépendent de la nature du sol. Irrigation sous pression Irrigation goutte à goutte L’irrigation goutte à goutte est l’application de l’eau au sol à de très faibles pressions à travers des émetteurs. L’eau est fournie aux émetteurs par des tuyaux. Ces tuyaux sont disposés le long des lignes de culture de telle manière que les émetteurs fournissent l’eau directement au pied des plants. L’eau est délivrée à de basses pressions, environ 1 à 3 atmosphères. La fourniture du système peut être dotée d’équipements d’injection de fertilisants qui le feront directement dans l’eau. Les sédiments peuvent facilement bloquer l’ouverture des émetteurs qui sont très petits. Raison pour laquelle l’eau à utiliser dans un système goutte à goutte doit être filtrée. C’est un système très couteux à cause des équipements qu’il nécessite. Il est économique pour les cultures à grande valeur économique dans des endroits ou l’eau est rare et chère (Wikipédia, 2012). Irrigation par aspersion En irrigation par aspersion, l'eau parvient aux cultures d'une façon qui imite la chute naturelle de la pluie, grâce à l'utilisation de divers appareils de projection alimentés sous pression, choisis et disposés de façon à obtenir la répartition la plus uniforme possible de la pluviométrie (Loua, 2004). Il note aussi que bien que l'aspersion soit théoriquement créditée d'une excellente efficience, les chiffres observés dans la pratique se situent entre 55 % et 85 % essentiellement en fonction de la maîtrise technique des irrigants. 25 WILEY et al. (1985) trouvent que l’irrigation par aspersion est versatile en fonction de la nature et la topographie du terrain, raison pour laquelle il est soit fixe, soit mobile. Ainsi donc, deux modalités finalement différentes sont utilisées dans l’irrigation par aspersion. Il s’agit : De l’irrigation sur-frondaison : L’eau tombe sur les feuilles sous forme de pluie avant d’atteindre les racines. L’inconvénient majeur de ce système est la perte d’eau par évaporation et par effet du vent ; De l’irrigation sous frondaison : L’eau tombe sur les racines et remonte physiologiquement jusqu’aux feuilles, les perches et les arroseurs sont installés sous la canopée. Ici il n'y a pas de pertes d’eau par évaporation mais les tiges des plantes font obstruction au jet d’eau ; Le quadrillage des asperseurs a conduit au fil des décennies à des variantes successives, allant dans le sens d'une diminution des exigences en main-d’œuvre. Selon Loua (2004), deux variantes essentielles subsistent à l'heure actuelle : La couverture totale en tuyaux, appelée plus simplement couverture totale, le champ est entièrement couvert de rampes semi-fixes (c'est-à-dire fixes pendant la saison d'arrosage, et déplaçables entre deux saisons). En cours de saison, on déplace manuellement les cannes munies de leurs asperseurs d'un poste à l'autre le long de la rampe. La couverture intégrale de tuyaux et d'asperseurs, plus simplement appelée couverture intégrale. Le champ est cette fois couvert en permanence, durant la saison d'irrigation, non seulement par les canalisations, mais par les cannes et les asperseurs. La seule manipulation à effectuer en cours de saison consiste alors à ouvrir et fermer des vannes, qui alimentent successivement les rampes ou ensembles de rampes constituant chaque poste d'arrosage. 5.3. Les Réseaux Sous Pression 5.3.1. Généralités L’eau, pour pouvoir être utilisée, doit être acheminée jusqu’à son lieu d’utilisation. Cela se déroule dans un canal de distribution sous pression. C’est un ensemble de canalisations connectées les unes aux autres. Il a pour but principal d’acheminer l’eau vers les différents usagers. Ainsi, on distingue deux types de réseaux : les réseaux maillés et les réseaux ramifiés (Wading, 2006). 5.3.2. Les calculs hydrauliques des réseaux sous pression 26 Le théorème de Bernoulli Selon Moussa (2010), pour deux points 1 et 2 d’une canalisation en charge, le principe de la conservation de l’énergie entre les deux points 1 et 2 s’écrit : 2 P1 V1 P2 V2 Z1 + + α1 = Z2 + + α2 + ∆H 1−2 ρg ρg 2g 2g (1) Avec : Z1 et Z2=cotes des points 1 et 2 (m) ; P1 et P2 = pressions du liquide aux nœuds 1 et 2 (m) ; V1 et V2 = vitesses moyennes du liquide aux points 1 et 2 ; g= accélération de la pesanteur (m/s2) ; α est un nombre adimensionnel qui ne dépend que de la répartition des vitesses dans la section, celle-ci n’étant pas la même pour les écoulements laminaires et turbulents. Lorsque l’écoulement est turbulent, le profil de vitesses est aplati, α est voisin de 1 (1,05<ν< 1,10) ; ∆H1-2=perte d’énergie ou de charge globale entre les deux sections. La vitesse moyenne Généralement, la vitesse de l’eau (V) dans les canalisations est donnée par la formule : V= 4Q ΠD 2 (2) Avec Q=débit fictif dans le tronçon (m3/s), D=diamètre interne de la conduite(m), V=vitesse moyenne dans le tronçon (m/s). Les pertes de charge L’écoulement d’un fluide réel dans une conduite représente une des applications classiques de l’hydrodynamique théorique et expérimentale. La maîtrise de ces écoulements pour le calcul du fonctionnement des réseaux d’eau est indispensable. On distingue deux types de perte de charge : - La perte de charge linéaire représentant l’énergie perdue entre les deux points, - La perte de charge singulière qui intervient lorsque l’écoulement uniforme est localement perturbé. Les pertes de charge linéaire 27 Les pertes de charge linéaire sont dues d’une part, au frottement des filets d'eau en mouvements les uns sur les autres, et d’autre part, à leurs contact avec les parois internes tout au long de la conduite. D’après les formules générales d’hydraulique, l’écoulement de l’eau dans une conduite cylindrique est généralement donné par la formule de Colebrook (Moussa, 2010) ∆H = λLU 2 (3); 2 Dg ∆H λU 2 J= = L 2Dg (4) λ est un coefficient de perte de charge. Il est sans dimension et est fonction du nombre de Reynolds et de la rugosité de la paroi. (Parfois appelé f) L est la longueur de la conduite D le diamètre U la vitesse moyenne J la perte de charge par unité de longueur On pourra également utiliser les tables de Lechapt et Calmon en 1965 en remplaçant la formule de Colebrook par une formule approchée de la forme : J = L.QM .D − N (5) où L, M et N sont des constantes pour une rugosité donnée. Pour des valeurs de vitesse comprises en 0.4m/s et 2m/s, cette formule conduit à des écarts relatifs inférieurs à 3% par rapport à la formule de Colebrook. La formule d’Hazen et Williams est également souvent utilisée : J= 10,69Q1,85 1,85 C HW D 4,87 (6) Coefficient de Hazen et Williams fonction de k. 28 Le calcul des pertes de charge peut s’effectuer aussi à partir de la formule de Darcy qui est la suivante : J= 64bQ 2 Π 2 D5 (7) avec b=0,000507 + 0,00001294/D pour les conduites en service. Les pertes de charges peuvent aussi être calculées à partir de la formule de Manning Strickler (Moussa, 2010): J= 10,29LQ 2 K S D16 / 3 (8) Avec : Q le débit transité par la conduite en m3/s, L la longueur de la conduite en m, D le diamètre de la conduite en m et Ks le coefficient de Manning Strickler Les pertes de charge singulière La perte de charge singulière, localisée dans une section de la conduite, est provoquée par un changement de direction et d’intensité de la vitesse. Comme pour les pertes de charge linéaire, les pertes de charges singulières se traduisent par la relation : KV 2 ∆H = 2g (9) K est fonction des caractéristiques géométriques et du nombre de Reynolds. La valeur de K est donnée pour les différents cas les plus classiques dans des tableaux. Généralement, les pertes de charges linéaires sont estimées à 10% des pertes de charge linéaires. Cela nous donne les pertes de charges totales égales aux pertes de charge linéaires multiplié par 1,1. Le nombre de Reynolds Le nombre de Reynolds (Re) est non dimensionnel (donc sans unités). Il combine 3 caractéristiques importantes de l’écoulement et du fluide : la vitesse, la densité et la viscosité. 29 Un nombre de Reynolds de 2000 ou moins indique un écoulement en régime laminaire tandis qu’un nombre de Reynolds de 4000 ou plus, indique un écoulement turbulent. Pour calculer les deux types de régimes observés, on utilise la formule suivante : Re = ρVD 4ρQ = µ µπD (10) Où µ, D, V, Q et ρ sont respectivement la viscosité dynamique du liquide (en Poiseuils), le diamètre de la canalisation (m), la vitesse du liquide (m.s-1), le débit (m3/s) et la masse volumique du liquide (kg.m-3). Le coefficient de rugosité La rugosité définit l’état de la surface interne de la conduite. Elle décrit son degré d’aspérité, et peut avoir ou non une unité selon les auteurs qui l’utilisent dans les formules de calcul des pertes de charge (Ahbari, 2011) . En régime turbulent l'état de la surface devient sensible et son influence est d'autant plus grande que le nombre de Reynolds (Re) est grand. Tous les travaux ont montré l'influence de la rugosité et on s'est attaché par la suite à chercher la variation du coefficient λ en fonction du nombre de Reynolds (Re) et de la rugosité k du tuyau. La formule de Colebrook est actuellement considérée comme celle qui traduit le mieux les phénomènes d'écoulement en régime turbulent. k 2,51 = −2 log + λ 3,7 D Re λ 1 Avec : (11) k = indice de rugosité (mm) λ = coefficient de perte de charge, Re = nombre de Reynolds D = diamètre intérieur (mm) 30 L'utilisation directe de cette formule demanderait, du fait de sa forme implicite, un calcul par approximations successives ; on emploie aussi en pratique des représentations graphiques (abaques). 5.3.3. Analyse d’un réseau sous pression existant L’analyse d’un réseau sous pression existant intervient lorsqu’il faut déterminer sa capacité face à une augmentation de la demande ou une extension du réseau. Les débits soutirés, les pressions disponibles, les altitudes des piquages, ainsi que les diamètres des conduites sont des données. L’analyse consiste à déterminer par calcul la vitesse dans chaque conduite, les pertes de charges, la rugosité, la pression aux différents nœuds et de faire des modifications nécessaires pour les conformer aux normes préétablies (Zoungrana, 2002). 5.3.4. Amélioration d’un réseau sous pression C’est l’adaptation de l’ensemble station de pompage-réseau à des exigences nouvelles, une augmentation de la surface desservie par exemple. Elle nécessite comme pour la création d’un réseau neuf, de comparer les différentes solutions possibles : Doublement de certains tronçons, augmentation des hauteurs de refoulement ou de surpression à la station principale, création de nouveaux suppresseurs. La méthode Labye a été adaptée pour résoudre ce problème : • Les débits dans les tronçons à remplacer sont calculés de la même manière que pour un réseau neuf, puis distribués entre la conduite existante et la nouvelle à créer en fonction des rugosités éventuellement différentes des deux canalisations ; • Le prix d’un tronçon renforcé sur toute sa longueur par une nouvelle canalisation de diamètre unique est représenté, en fonction de la perte de charge sur le tronçon, par une série de points correspondant chacun à un diamètre différent (Boa, 2007). 5.4. Amélioration des Canalisations et des Branchements Une fois les tronçons à risque identifiés, il est question de choisir le meilleur traitement à apporter pour améliorer notre réseau. Le choix se pose entre le renouvellement, le nettoyage et la rénovation des conduites. La prise de décision à ce niveau dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels on peut citer : La nature des dégradations constatées, l’incidence sur l’environnement, les contraintes locales, les couts financiers…Essayons de comprendre en détails les différents procédés utilisés. 31 5.4.1. Réhabilitation des canalisations Le dictionnaire Larousse définit la réhabilitation comme étant l'ensemble des opérations qui permettent de maintenir en état de fonctionnement un matériel susceptible de se dégrader, soit par réparation de l'ouvrage faillé, soit par un renouvellement total du matériel. Selon Ajuste et al. (2004), la réhabilitation consiste en une remise en état d’une conduite dégradée en vue de restituer les propriétés initiales ou bien d’en améliorer certaines. La réhabilitation de réseaux doit impérativement apporter : • Une technique performante et garantie ; • Une économie significative par rapport à la pose de canalisation en tranchée ; • Une faible gêne de l’environnement. Différentes techniques de réhabilitation existent et sont nombreuses. La plupart sont spécifiques à un problème donné et à l’objectif visé. Les procédés de réhabilitation abordés concernent principalement les conduites non visitables : o Tubage : * Tubage sans contact ; * Tubage à contact uniforme ; o Chemisage ou revêtement par membrane ; o Projection au mortier de ciment ; o Les revêtements internes au mortier ciment ; o Les traitements par injection ; o Revêtement en résine époxy. Pour chaque procédé de réhabilitation, une fiche technique précise le domaine d’application et les critères de choix en fonction de l’état du réseau et des contraintes environnementales. 5.4.2. Techniques de nettoyage et de curage Les techniques de nettoyage et de curage peuvent intervenir à différents stades de l’exploitation d’un réseau: - Opération classique d’entretien pour éliminer les dépôts et incrustations épaisses, formées sur les parois internes de la canalisation ; 32 - Opération précédant toute technique de réhabilitation, dans le but de préparer la canalisation à recevoir ce type de travaux. Toutefois, l’opération de nettoyage n'est possible que si la canalisation supporte les pressions engendrées, c’est-à-dire si le nombre de fuites recensées n'est pas élevé (Ajuste et al., 2004). En effet, il est inutile de nettoyer une canalisation sur laquelle une intervention ultérieure est à prévoir pour réparer les fuites engendrées par ce nettoyage. Avant de choisir la technique de nettoyage adéquate, il est nécessaire d’envisager un plan d’action, dans le but d’estimer efficacement les risques et les contraintes relatives à cette opération. Les principales techniques de nettoyage sont entres autres : · La purge ; Son objectif est l’élimination des dépôts boueux ou oxydes peu incrustants. La mise en oeuvre, simple et peu onéreuse, consiste après isolement du tronçon à nettoyer, à ouvrir en bout de ce réseau une vidange ou un poteau d’incendie. L’accélération de la vitesse de déplacement de l’eau dans la conduite permet une élimination satisfaisante de ces dépôts. Cette méthode ne s’applique généralement qu’à des conduites dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 mm. · Le nettoyage par introduction d’un mélange air-eau ; La limite de la purge des conduites réside dans la difficulté à générer des débits et des vitesses d'écoulement convenables dans les conduites de diamètre moyen ou grand, dans les zones de faible pression ou encore dans les conduites tuberculisées (fonte grise, fonte ductile, etc.). Le nettoyage eau-air-eau est une technique développée qui permet de palier cette difficulté (Ajuste et al., 2004). La méthode consiste à injecter de l'air filtré par saccades dans la conduite par une bouche d'incendie. Cet air injecté se déplace à travers le courant d'eau et y provoque de la turbulence. Chaque bulle qui se déplace est suivie d'un vide qui se remplit immédiatement avec l'eau environnante. Ce phénomène provoque un effet pulsatoire de l'eau de rinçage, entraînant pratiquement tous les dépôts amovibles de la conduite. L'air et l'eau y compris les dépôts solides sont éjectés à une bouche d'incendie se trouvant à l'autre extrémité de la conduite nettoyée. · L‘hydrocurage par tête rotative ; L’objectif est d’éliminer superficiellement les dépôts facilement décrochables. La technique consiste à introduire dans les conduites une tête rotative d’hydrocurage, procédé largement utilisé dans le cas de curage de canalisation assainissement. 33 Généralement, elle nécessite la mise hors service du tronçon à traiter ; une excavation est réalisée au départ de la partie de conduite à nettoyer. Une coupe suffisante de la conduite est réalisée pour permettre l’introduction de la tête rotative. Avant la remise en route du tronçon, une purge du réseau traité est nécessaire afin d’évacuer toutes les particules décrochées. · Le nettoyage par racleur souple ; L’objectif est d’éliminer les dépôts boueux et oxydes de manganèse, parfois conjugués avec des oxydes de fer (Ajuste et al., 2004). Cette technique est généralement utilisée pour la réhabilitation de conduite en fonte sans dépôt dur. Cette technique utilise un bouchon racleur dont le corps est constitué d’une mousse de polyuréthane souple, qui présente à l’avant une forme ogivale. · Le nettoyage mécanique. L’objectif est le détartrage et l’élimination d’une part importante des nodules de fer résistants, ainsi que des dépôts boueux et oxydes de manganèse. Deux méthodes différentes peuvent être citées : - Tringlage mécanique ; Cette technique met en œuvre dans la canalisation un outil racleur en acier, de forme spéciale. Celui-ci est entraîné en rotation et poussé de l’extérieur par l’intermédiaire de tringles flexibles en acier. Lors du passage de l’outil, les particules sont détachées de la conduite, broyées puis évacuées par un courant d’eau venant à contre sens de la marche de l’outil, assuré par l’ouverture d’une vanne en aval de l’excavation de départ. Cette technique nécessite l’exécution d’une excavation, afin de sectionner la conduite et permettre ainsi l’introduction de l’outil racleur. La remise en eau intervient après désinfection de la conduite et rinçage. La longueur qui peut être traitée en une seule fois par cette technique (distance entre la gare d’entrée et la gare de sortie) est égale à 300 mètres au maximum. 34 Outil racleur Conduite Source : Ajuste et al., 2004 Figure 2.2 : Tringlage mécanique - Raclage mécanique. Cette technique met en œuvre un outil de ramonage mû par l’eau du réseau, refoulé à fort débit (70 l/s pour une conduite de refoulement). Ce débit assure à la fois la progression de l’appareil, le décollement des dépôts et l’évacuation des particules détachées. L’appareil est constitué : - D’un propulseur qui assure la progression de l’outil dans la conduite et le décollement des dépôts, - Des couteaux qui procèdent au raclage de la canalisation et orientent vers la paroi des jets d’eau, projetés par le propulseur, Source: Ajuste et al., 2004 Figure 2.3 : Racleur mécanique 5.5. Les Indicateurs de Performances des Réseaux Ce sont des valeurs permettant de décrire et quantifier la performance d’un réseau tout en tenant compte des objectifs établis pour ce système. Il est important de s’assurer que les indicateurs sélectionnés décriront effectivement le niveau de performance du réseau en relation avec les objectifs établis pour ce système. Afin de déterminer le degré 35 de satisfaction lié, un flux systématique et temporel de données collectées ou mesurées sur les paramètres clés du réseau doit être comparé avec les valeurs critiques de ces données. Selon Bos et al., 2005, cette comparaison peut être faite de 2 façons : • Présenter les données sous forme de ratio comportant les à la fois les valeurs mesurées et les valeurs attendues du paramètre clé ; • Présenter les données (collectées ou mesurées) et comparer les paramètres mesurés avec les valeurs attendues de ce paramètre clé. Généralement, il est recommandé de présenter les valeurs sous forme de ratio avec la valeur mesurée du paramètre au numérateur. Les valeurs de chaque paramètre à mettre au dénominateur peuvent être divisées en quatre groupes : * Les valeurs critiques : Elles quantifient un processus physique. Le rendement baisse si elle est dépassée. Exemple : La salinité de l’eau d’irrigation a une valeur critique dont le rendement est réduit si elle est dépassée. Ce type de valeur est utilisé si le processus évalué peut être déterminé physiquement ; * Les valeurs attendues : Valeurs du paramètre mesurable que l’on aimerait obtenir. Elles doivent être basées sur le niveau de service du système. Elles sont généralement utilisées si une décision humaine y est impliquée (Bos et al., 2005) ; * Les valeurs d’intrants : Permettent de quantifier les produits en comparaison aux intrants utilisés pour la ressource clé. Dans ce groupe, on ressort les efficiences classiques,… * Les valeurs totales sont utilisées pour quantifier la fraction actuelle (pourcentage) utilisée de la ressource totale disponible. Cela nous permet de ressortir quatre types d’indicateurs de performance comme présenté dans le tableau 2.1 à la page suivante . 36 Valeur de l’indicateur de performance Type d’évaluation Processus physique actuel tel qu’une valeur critique affecte négativement le rendement ou la durabilité dans une aire donnée. Comparaison classique d’une situation Valeur actuelle/valeur attendue physique actuelle avec une valeur attendue. Valeur des produits/Valeur des intrants Évaluation de l’efficience avec laquelle une ressource (eau, terre,…) est utilisée. utilisés Les efficiences classiques d’irrigation font partie de ce groupe. Évaluation de la fraction (pourcentage) de Valeur actuelle/valeur totale ressources utilisée. Source : Bos et al., 2005 Valeur actuelle/valeur critique Tableau 2.1 : Groupes d’indicateurs de performance Généralement, pour un réseau d’irrigation sous pression, les paramètres permettant d’évaluer les performances prennent en compte les rugosités des conduites, les pressions mesurées, les débits distribués, les consommations énergétiques… 5.6. Les modèles hydrauliques Les modèles hydrauliques des réseaux d’eau sont l’une des plus récentes technologies d’un processus de développement qui a commencé, il y a déjà longtemps, lorsque le premier système de ce genre a été construit. De nos jours, ces modèles se présentent comme un élément essentiel dans la planification, le diagnostic et la gestion opérationnelle d’un système de distribution d’eau capable de servir en qualité, quantité et fiabilité (Franscisco, 2002). Un modèle permet l’analyse, plus ou moins précise, du comportement statique et dynamique d’un système réel. Les résultats obtenus sont dépendants des paramètres du modèle et, par conséquent, de la qualité des données utilisées. Le développement d’un modèle est un processus complexe, qui est soumit à plusieurs sources potentielles d’erreurs. Nous essayerons tout d’abord de mieux comprendre les notions liées à la modélisation hydraulique. Notion de modèle 37 Selon Wikipédia (2012), le terme modèle synthétise les deux sens symétriques et opposés de la notion de ressemblance, d’imitation, de représentation. En effet, il est utilisé pour désigner : • Soit un concept ou objet considéré comme représentatif d’un autre (exemple : le « modèle réduit » ou maquette, le « modèle » du scientifique), déjà existant ou que l'on va s'efforcer de construire ; • Soit un objet réel dont on va chercher à donner une représentation, que l'on va chercher à imiter (exemple : le « modèle » du peintre, le « modèle » que constitue le maître pour le disciple). Le premier sens est le sens original. Le second sens dérive de la pratique des architectes et ingénieurs (puis des scientifiques) consistant à construire d’abord un prototype, concret ou conceptuel, qui servira de « modèle » à une construction réelle : le modèle est ainsi devenu, en outre, l’assemblage de concepts représentant de manière simplifiée une chose réelle déjà existante (objet, phénomène, etc.), en vue de la comprendre, d’en prédire le comportement, etc. Le modèle constitue ainsi une représentation possible du système pour un point de vue donné. Notion de modèle hydraulique Le modèle hydraulique est une représentation d’un réseau d'eau, qui permet de connaître, après équilibrage hydraulique, les paramètres de fonctionnement de ce réseau, en particulier le débit, le sens de circulation et la perte de charge dans les conduites ainsi que la pression en chaque point (Rossman, 2000). Cela se fait par la résolution d'équations différentielles ou intégrales souvent non linéaires. En régime dynamique, il renseigne également sur le marnage des réservoirs et le mode de fonctionnement des pompes et organes de régulation. En effet, l'équilibrage hydraulique d'un réseau revient à rechercher, pour une distribution des diamètres fixés sur les tronçons, la distribution des débits qui vérifie l'équation de continuité aux nœuds et l'équation d'équilibre des charges aux mailles (Rossman, 2000). 38 5.6.1. Les Différents Types de Modélisation D’après Zug et al. (2010), on distingue généralement trois grands types d’approches pour la mise au point de modèles : L’approche statistique ou empirique, l’approche conceptuelle et l’approche déterministe ou mécaniste. - Avec l’approche empirique, on cherche à lier les différentes variables ou grandeurs du système à partir de séries de données expérimentales en utilisant des techniques statistiques telles que les régressions simple ou multiple, linéaire ou non linéaire, sans chercher à comprendre les mécanismes réellement en jeu. Cette méthode a pour avantage d’utiliser les données de terrain pour modéliser, mais a pour inconvénient de nécessiter beaucoup de données pour pouvoir effectuer une analyse statistique complète ; - Avec l’approche conceptuelle, on cherche à établir des relations aussi bonnes que possible entre les entrées et les sorties du système à travers un ensemble de variables d’états qui peuvent ou non, avoir un sens physique. Cette méthode a pour inconvénient de nécessiter des mesures précises sur les entrées et les sorties du système et d’avoir une bonne compréhension du système en place ; - Avec l’approche mécaniste, on cherche à décrire par les équations de la mécanique, de l’hydraulique, de la chimie et de la biologie, l’ensemble des phénomènes qui se produisent dans le système considéré. Son inconvénient est le fait selon lequel les équations généralement ont été obtenues dans des conditions précises, qui ne répondent pas aux conditions dans lesquelles se produit la modélisation. Cette méthode serait la plus appropriée si tous les facteurs mis en jeu dans le système étaient maitrisés ; Des trois approches, la méthode empirique semble la meilleure car elle permet de modéliser à partir des données récoltées sur le terrain. Les approches conceptuelles et mécanistes sont limitées en ce sens qu’on ne maitrise jamais tous les facteurs mis en jeu sur le terrain. Khelil (2006), quant à lui, nous présente deux régimes de modélisation : • La modélisation en régime statique : C'est la représentation d'une situation stationnaire pour des conditions définies déterminées et constantes dans le temps ; • La modélisation en régime dynamique : C'est la représentation dans l'espace et dans le temps du fonctionnement de l'ensemble des éléments du réseau. 39 5.7. Les Systèmes d’Information Géographique 5.7.1. Introduction Matheron (2003), défini un système comme un ensemble d’éléments matériels ou immatériels (hommes, machines, méthodes, règles, etc.) en interaction transformant par un processus des éléments (les entrées) en d’autres éléments (les sorties) ; ce système est dit opérant. Le système d’information (SI) est composé d'éléments divers chargés de stocker et de traiter les informations relatives au système opérant afin de les mettre à la disposition du système de pilotage. Wikipédia (2011b), définie l'information géographique (IG) comme l'ensemble de la description d'un objet et de sa position géographique à la surface de la terre. Selon Quodverte (1994), l’IG est la représentation d'un objet ou d'un phénomène réel, localisé dans l'espace à un moment donné. Wikimédia (2012), défini un système d’information géographique (SIG) comme un outil informatique permettant d’organiser et présenter des données alphanumériques spatialement référenciées, ainsi que de produire des plans et des cartes. Ses usages sont divers et couvrent les activités géomatiques de traitement et diffusion de l’information géographique. 5.7.2. Les composantes du SIG Un SIG est constitué de cinq (5) composantes majeures : Les logiciels ; les données ; les matériels informatiques ; les savoir-faire ; et les utilisateurs Les domaines d’application des SIG Les domaines d'application des SIG sont aussi nombreux que variés. Citons cependant, de façon non exhaustive : • Irrigation (management des systèmes d’irrigation,…) • Tourisme (gestion des infrastructures, itinéraires touristiques) • Marketing (localisation des clients, analyse du site) • Planification urbaine (cadastre, POS, voirie, réseaux assainissement) • Protection civile (gestion et prévention des catastrophes) • Transport (planification des transports urbains, optimisation d'itinéraires) • Hydrologie • Pédologie (évaluation des terres,…) • Forêt (cartographie pour aménagement, gestion des coupes et sylviculture) • Géologie (prospection minière) 40 • Biologie (études du déplacement des populations animales) • Télécommunications (implantation d'antennes pour les téléphones mobiles) Analyse des réseaux et SIG Les réseaux sous pression sont mis en place pour assurer une adduction efficiente et sécurisée en eau. Le rôle des SIGs dans l’analyse des réseaux sous pression est de pourvoir des données pour lesquelles une analyse est mise en place. Cependant, les logiciels SIGs courants ne répondent pas de manière adéquate aux besoins de la communauté d’ingénieurs car ils n’ont pas été conçus pour parfaire les fonctionnalités nécessaires de gestion du réseau (Ennis et al., 2002). Ainsi donc, généralement, les ingénieurs utilisent des données provenant des SIGs pour modéliser, analyser, planifier et même concevoir les réseaux sous pression. Les données, pour faire l’analyse, sont généralement exportées dans une application informatique spécialement conçue pour l’analyse du réseau sous pression. Malgré que les efforts de mise à jour aient montré le succès des analyses en ingénierie à partir des SIGs, les ingénieurs restent toujours réticents à adopter et utiliser cette technologie. Cela peut s’expliquer par la complexité de plusieurs logiciels de SIGs. Ensuite, les ingénieurs sont formés généralement sur des solutions de Conception Assistée par Ordinateur et ne sont pas disposés à apprendre un nouveau logiciel juste pour modéliser un réseau hydraulique. Mais malgré cela, la nécessité s’impose de plus en plus et les SIGs sont de plus en plus intégrés dans les analyses en ingénierie. Modélisation Hydraulique et Systèmes d’Information Géographique Selon Ennis et al. (2002), les modèles informatiques de simulation hydraulique représentent les moyens les plus effectifs et viables pour l’évaluation des réponses d’un système à différentes stratégies de gestion. Et pour être effectifs, ces modèles requièrent des données spatiales et d’infrastructures hydrauliques, facilement disponibles sous systèmes d’information géographique (SIG). Les SIG pourvoient des fonctions pour le développement et la préparation d’informations spatiales pertinentes pour les modèles de réseau, ainsi que des fonctions pour faciliter l’affichage graphique des résultats. Ainsi, l’association des modèles hydrauliques de réseaux avec les SIGs est généralement utilisée pour des technologies de simulation. 41 6. CHAPITRE 3 : MATERIELS ET METHODES 6.1. Présentation de la Zone d’Étude 6.1.1. Localisation de la plantation La structure dans laquelle l’étude a été menée mené est la PHP exploitant environ 3000 ha de bananeraies et d’ananeraies bien répartis en plantations, plantation , dont celles celle de Njombé. Une localisation de la plantation est donnée sur la figure 3.1. Source : Google Earth, 2012. Figure 3.1 : Image satellitaire traitée de la zone d’étude et carte du Cameroun Les plantations de Njombé font partie de la zone de production de la PHP ; elles occupent une superficie moyenne en culture et ce pour l’année 2011 d’environ 2000 ha (Nsongo, 2011).. Cette superficie est répartie en unités de production appelées secteurs. Njombé couvre une superficie de 260 Km² et est situé entre 4° 30’ et 4°40’ de latitude Nord et 9°30’ et 9°45’ de longitude Est. L’altitude moyenne est de 140 m. Elle est limitée au Nord par Penja, au Sud par Mbanga, à l’Ouest par Tombel et à l’Est par le Nkam. La plantation est située dans l’arrondissement de Njombé-Penja, Njombé Penja, département départeme du Mungo, province du Littoral, le long de la route principale MbangaMbanga Nkongsamba. Nkongsamba 6.1.2. Les sols Les sols de Njombé ont été décrits et classifiés localement comme étant des terres sur cendres volcaniques anciennes. Ces sols sont appelés Andisols et constituent le nouvel ordre qui fut ajouté en 1990 aux 10 ordres de la Soil taxonomy. La plupart des 42 sols connus actuellement sous le nom d’andisols appartenaient antérieurement au sousordre des Andepts dans l’ordre des Inceptisols. Leurs noms contenaient le radical andepts ; il s’agissait des antrandepts , des dystrandepts, des hydrandepts et vitrandepts. Les radicaux « and », « ando » ou « andi » proviennent du mot japonais ando signifiant sol sombre, cette couleur étant la caractéristique typique des sols développés sur cendrés volcaniques. 6.1.3. Le Climat Le climat de Njombé est de type équatorial avec une longue saison de pluie de Mars à Novembre et une courte saison sèche qui s’étend de Novembre à Février. Ce climat est chaud et humide, résultant des températures élevées et d’une humidité relativement forte (25 à 30°C et 80% respectivement). Suite au manque de données complètes sur les stations automatiques de Njombé pendant les sept dernières année l’on a été obligé de prendre les données de la station automatique de Loum. Ces données ont été les seules disponibles et portent sur les ETP et les précipitations hebdomadaires de l’année 2001. La figure 3.2 nous illustre le déficit en eau (pluviométrie < Etp) en saison sèche, ce qui explique toute la nécessité de la présence du vaste réseau d’irrigation mis en place par le groupe PHP-SBM pour pallier au stress hydrique des bananiers qui pourrait compromettre les objectifs de production fixés. 350 ETP et Pluies (mm) 300 250 200 ETP (mm) Pluies (mm) 150 100 50 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 Semaines Figure 3.2 : Graphe de la pluviométrie et de l’ETP de Loum 43 6.2. Description Sommaire du Système d’Irrigation de la PHP Njombé Le réseau d’irrigation de la PHP-Njombe est divisé en trois grandes parties : 6.2.1. Les stations de pompage L’ensemble du réseau de Njombe est alimenté au moyen de cinq (05) stations de pompage (Koumbe 1, Koumbe 2, Koumbe 3, Trou et lac Dia-dia) qui refoulent de l’eau à l’aide de 18 électropompes et 3 motopompes. Les électropompes sont pour la plupart des pompes centrifuges de pression nominale de 16 bars débitant 200 m3/h à 230 m de HMT et à une vitesse de 1486 trs/min ; les motopompes, pour la plupart, sont caractérisées par un moteur de 12 cylindres avec une puissance de 337 chevaux et une pompe constituée de 5 roues de diamètre 330 mm débitant 240 m3/h à 240 m de HMT et à une vitesse de 1800 trs/min. Toutes ces pompes se ressourcent dans le cours d’eau Moumbe, le lac Dia-Dia et le puits Dia-Dia profond d’environ 50 m. La pression de fonctionnement des motopompes est de 24 bars pour celles de la station Koumbe et variant entre 13 et 17 bars pour celles du Trou et du Lac. Figure 3.3: Electropompe en station de pompage koumbé 1 44 Figure 3.4: Motopompe (pompe thermique) en station de pompage Koumbé 2 3.3.2 Canalisations principales ou « pipes » Le transport de l’eau des stations de pompage aux plantations est assuré par des conduites en acier ou en PVC et dont les diamètres varient entre 200 et 700 mm. Ces conduites sont soit enterrées, soit posées à même le sol, soit mises à découvert par le phénomène d’érosion ; leur interconnexion donne la possibilité d’un maillage, ce qui permet une utilisation continue même en cas de défaillance d’un tronçon ou d’indisponibilité d’une station. Pendant la campagne d’irrigation chaque « pipe » fonctionne de façon individuelle formant ainsi un réseau ramifié. Ces différents réseaux ramifiés s’étendent sur une distance totale d’environ 40 Km équipés chacun d’un ensemble d’ouvrages et d’équipements qui facilitent leur gestion et leur manipulation. Il s’agit : Des ventouses, des vannes de vidange (petites et grandes), d’une protection cathodique (lutte contre la corrosion), des vannes de sectionnement, des manomètres, des piquages de conduites de plus petit diamètre pour desservir les îlots d’irrigation. Ces piquages sont constitués de régulateur de pression, des limiteurs de débit, des boites à crépines, des compteurs d’eau, des manomètres et des filtres suivant le système parcellaire aval. 45 Figure 3.5 : Piquage pour ilot 13 sur le pipe koumbé 1 3.3.3 Le réseau de distribution Le réseau définit un ensemble d’ouvrages et équipements qui assurent le transport de l’eau depuis le piquage jusqu’aux arroseurs. Ce réseau se caractérise par deux modes d’irrigation : Sur frondaison et sous frondaison. Il est constitué de canalisations secondaires en acier galvanisé ou en polyéthylène généralement de diamètre 120, 150 ou 160 mm, des canalisations tertiaires ou antennes de diamètre 120 mm, des canalisations quaternaires ou rampes de diamètre 50 mm, des perches ou des mâts et des arroseurs (canons, asperseurs, micro asperseurs). - L’irrigation sur frondaison Dans ce mode d’irrigation les arroseurs sont situés au dessus des bananiers. Font partie de ce mode, la couverture totale à canons et la couverture intégrale à asperseurs. La couverture totale à canon est le dispositif le plus ancien utilisé par le Groupe et qui sert de base pour l’installation des autres dispositifs. Les canons qui le constituent se caractérisent par un débit de 60 m3/h, une pression de service de 5,5 bars, une portée de 54,4 m, une potentialité d’arrosage de 0,5 ha par canon et une pluviométrie de 10 mm/h. Sa densité de recouvrement est de 60 à 100 positions par îlot; soit un écartement de 72 ou 78 m sur les lignes de mâts et 66 ou 73 m entre les lignes de mâts (72 m*66 m 46 ou 78 m*73 m). L’arrosage par canon a cet avantage qu’il facilite le contrôle de l’irrigation malgré le coût élevé de l’énergie de pompage. La couverture intégrale à sprinklers (21*21) se caractérise par des arroseurs de mono ou double buses avec comme caractéristiques un débit de 1,48 m3/h en mono buse et 1.9 m3/h en double buse, une pression de 4 bars, une pluviométrie de 3,36 mm/h. L’évaporation et le vent sont les principaux inconvénients de l’irrigation sur frondaison. Comparé au dispositif précédent, la couverture intégrale à asperseurs coûte moins chère en terme d’énergie de pompage. - L’irrigation sous frondaison Deux systèmes existent dans l’exploitation : les asperseurs en couverture intégrale 12*11 et les micro-jets. La couverture intégrale est faite d’arroseurs à deux buses. C’est un système de basse pression (2,5 bars) à l’asperseur pour un débit unitaire de 0,42 m3/h et une portée de 9,5 m par asperseur. Ce système est très sensible au vol et difficile à suivre pendant l’arrosage à cause de sa densité très élevée soit 200 à 250 arroseurs par îlot. Le micro jet comme l’illustre la figure 3.6 ci-dessous est utilisé dans les plantations en touffes et en lignes jumelées. La figure 3.6 présente une tige d’arroseur micro jet à ailette jaune Figure 3.6: Tige d’arroseur micro jet à ailette jaune 47 Les arroseurs utilisés sont de type RONDO auto régulant. Les caractéristiques d’un micro asperseur sont : un débit de 30 l/h et une pression de service variant entre 1,5 et 3,5 bars pour une portée comprise entre 2 m et 3 m. Bien que ce système soit économique en terme d’eau et d’énergie il en est pas moins vrai qu’il exige un suivi particulier en terme de maintenance à cause du colmatage régulier des arroseurs et surtout des régulateurs de pression caractérisés par de très petites buses. 6.3. Les Différents Supports Disponibles 6.3.1. Schémas des pipes et leurs équipements Ces schémas des pipes, présentés en annexes, nous donnent une vision générale du réseau et facilite la compréhension de son fonctionnement, surtout lors de l’isolement d’un secteur. Sur ce plan figurent : • Les diamètres et les matériaux des conduites, • Les piquages de chaque ilot ; • Tous les équipements et appareils liés au fonctionnement du réseau (vannairs, vannes de sectionnement, vidange,…) ; • Les changements de diamètre ; • Les détails des différentes stations de pompage. 6.3.2. La fiche caractéristique des conduites principales : SPNP version 2 du 16/02/2001 La fiche présentée à l’annexe 2, donne les caractéristiques des différents « pipes » et leurs antennes. Il y figure aussi les tronçons, leurs longueurs, les diamètres et l’épaisseur approximative des conduites, les différents piquages aval, leur côte et les pressions estimées nécessaire à ces piquages. 6.3.3. La base de données graphique Créée en 2010 par Hermann Chick, lors de son stage d’insertion professionnelle, elle comporte des modules permettant la mise à jour des données et le calcul du bilan hydrique. 6.4. Mise en Place d’un Modèle Hydraulique du Réseau La modélisation hydraulique de notre réseau doit nous permettre d’y effectuer des simulations et des projections. Nous avons donc mis en place des outils permettant le calcul des paramètres de performance du réseau. Il est question pour nous de calculer 48 les paramètres suivants : Déficit relatif de pression par prise, probabilité de satisfaction des prises, efficience technique de distribution. À partir des débits appelés ou désirés sur chaque nœud, et du débit initial au sortir de la station de pompage, les débits entrants sont calculés par soustractions progressives des débits des piquages au débit initial. Ces débits nous permettent de déterminer les vitesses dans les conduites, ainsi que le nombre de Reynolds. Les pressions disponibles à chaque piquage nous permettent de déterminer les pertes de charges dans les tronçons ainsi que les cotes piézométriques et la hauteur manométrique. Connaissant les pertes de charges, nous pouvons déterminer le coefficient de pertes de charges. À partir du nombre de Reynolds et du coefficient de pertes de charges, nous pouvons déterminer l’indice de rugosité des conduites. Pour cela, nous avons procédés de la manière suivante : a) Les formules pour les calculs ont été intégrées sous MS Excel de façon à pouvoir calculer de façon automatique nos valeurs. Ces formules sont les suivantes : Vitesses moyennes dans chaque tronçon : Les vitesses sont calculées à partir du débit fictif de tronçon, en utilisant la formule suivante (2) : Pertes de charge : Sachant que pour chaque tronçon, on a la formule suivante : Pavd = Pamd + Z am − Z av − J Avec : Pavd = pression aval disponible(m), Pamd = pression amont disponible(m), Zam = cote amont (m), Z av = cote aval (m), J = pertes de charge dans le tronçon (m) ; Cela nous permet de déterminer les pertes de charge qui sont : J = Pamd + Z am − Z av − Pavd Le calcul de l’indice de rugosité nécessite de calculer préalablement le coefficient de pertes de charge dans chaque tronçon en fonction de la vitesse d’écoulement, de la perte de charge, de la longueur et du diamètre intérieur, ainsi que le nombre de Reynolds à partir des formules suivantes : Coefficient de pertes de charges : A partir des formules (3) et (4) pour les calculs des pertes de charges unitaires et totales, on en déduit le coefficient de pertes de charges : 49 λ= 2 JDg 1,1LV 2 Nombre de Reynolds : Il est calculé à partie de la formule (9) ; Connaissant le nombre de Reynolds et la perte de charge dans un tronçon, on peut alors procéder au calcul de l’indice de rugosité des conduites. Celle-ci est déterminée à partir de la formule (10) 1 2,51 k = 3,7 × D − 1 2 λ Re λ 10 Cela nous donne A partir des pressions nécessaires, on détermine les cotes piézométriques et les hauteurs manométriques totales : La hauteur manométrique totale de la station est obtenue en faisant la différence entre la cote piézométrique amont retenue et la cote géométrique de la station de pompage tandis que les écarts de pression sont les différences entre les pressions disponibles et les pressions nécessaires. * * * , Z amn ) Z amr = max ( Z amd La cote piézométrique amont retenue est : * avec : Z amr = cote piézométrique amont retenue (m) En ce qui concerne les cotes piézométriques, elles sont calculées à l’aide des formules suivantes : • cote piézométrique aval nécessaire * Z avn = Pavn + Z av * Avec : Z avn = cote piézométrique aval nécessaire (m), Pavn = pression aval nécessaire (m), Z av = cote aval (m) • côte piézométrique amont nécessaire * Z amn = Pamn + Z am Avec : * Z amn = côte piézométrique amont nécessaire (m), Pamn = pression aval nécessaire, Zam = côte amont (m) 50 • côte piézométrique amont disponible Z*amd =Pamd+Zam * Avec : Z amd = cote piézométrique amont disponible (m), Pamd = pression amont disponible (m), Zam= altitude du nœud amont ; Toutes ces formules, insérées sous Excel ont partie de notre modèle. b) Choisir et créer dans MapInfo, des symboles représentant les différents équipements du réseau (vannairs, piquages,…) ; c) Créer sur Word, les thématiques des équipements du réseau ; d) Retrouver dans la base de données existante, les données sur les pipes et les équipements (longueurs, épaisseurs,…) ; e) Fixer une échelle de mise en page des cartes ; f) Faire apparaitre sur des couches dans MapInfo, les différents pipes ainsi que les équipements du réseau ; g) Créer une connexion entre MS Excel et MS Access ; ainsi qu’une requête mise à jour sous Access afin de pouvoir effectuer une mise à jour automatique des données ; h) Créer une connexion entre la base de données MS Access et les couches de MapInfo. 6.5. Évaluation et Analyse des Performances du Réseau ; Nous avons utilisé notre modèle hydraulique pour effectuer une analyse des performances de notre réseau. Pour cela, la démarche suivante a été adoptée: • Relevés des pressions et des consommations volumétriques au niveau de chaque piquage, relevés des pressions et des consommations énergétiques au niveau des stations de pompage. Nous avons utilisé pour cela des manomètres qui ont été insérés au niveau des prises de manomètre de chaque piquage. Les relevés ont été effectués sur chaque pipe, après qu’il est été complètement isolé des autres ; • Introduction dans notre modèle sous Excel, des données collectées, de façon à pouvoir permettre les calculs de nos paramètres ; • Différentes analyses thématiques sous Mapinfo tronçons à problèmes. 51 afin de faire apparaitre les En cas de surpression dans une station de pompage (hauteur manométrique imposée inférieure à la hauteur manométrique calculée), le réseau est considéré comme défaillant. Celui-ci nécessite en effet d’être renforcé afin d’optimiser son fonctionnement hydraulique et par conséquent, ses coûts de pompage. Si les pertes de charge totales dans le pipe sont inférieures à 10 % de la pression de service en station de pompage (hauteur manométrique totale calculée) et qu’il y a insuffisance de charge dans un piquage (pression disponible inférieure à la pression nécessaire), on procède à l’installation d’un suppresseur afin d’augmenter la pression disponible au piquage et réduire ainsi la pression à la station de pompage. Si les pertes de charge totales dans le pipe sont supérieures à 10 % de la pression de service en station de pompage et qu’il y ait ou non insuffisance de charge dans un piquage, on procède à la réduction de celles-ci. En tenant compte du coût élevé de l’énergie dans notre pays, ZOUNGRANA (2002) idéalise la vitesse d’écoulement de l’eau entre 0,8 et 1,5 m/s. Cela fera que les tronçons dont les vitesses sont supérieures à 1,5 m/s ou inférieures à 0,8 m/s doivent être remplacés. La borne supérieure de l’indice de rugosité de l’acier rouillé étant de 1 mm, les conduites dont l’indice de rugosité est supérieur à 1 mm nécessitent un curage. 6.6. Distribution Spatiale des Paramètres de Performance du Réseau Les paramètres de performances issus de notre analyse sont représentés de façon à apparaitre sur notre modèle. • Calculer les performances du réseau en termes de débits et de pressions. Nous déterminerons les quotients pressions disponibles/pressions nécessaires et les quotients débits disponibles/débits nécessaires. Nous savons que les performances sont bonnes lorsque les ratios sont supérieurs ou égaux à 1 ; et mauvaises lorsqu’elles sont comprises entre 0,1 et 0,9. • Ajouter à notre base de données, les performances réelles de notre réseau ; • Faire apparaitre sur couches dans MapInfo, ces paramètres de performance ; • Effectuer des analyses thématiques afin de pouvoir représenter les piquages défavorisées,… 52 6.7. Rénovation/Amélioration du réseau Les propositions de rénovation et d’amélioration de notre réseau découlent directement des résultats de notre analyse des performances et de la distribution spatiale des paramètres de performances. 53 CHAPITRE 4 RESULTATS ET DISCUSSIONS 4.5. Modèle Hydraulique du Réseau Les différentes formules, ainsi que les caractéristiques des tronçons de chacun de nos pipes, ont été introduites sous des classeurs dans MS Excel, en utilisant un classeur pour chacun des pipes de notre réseau. Nous avons ainsi obtenues les classeurs Excel présentés sur les figures 4.1, 4.2 et 4.3 : Figure 4.1: Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 1 54 Figure 4.2 : Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 2 Figure 4.3: Eléments du classeur Excel utilisé pour les calculs hydrauliques sur Koumbé 3 55 Dans la base de données Access déjà crée, nous avons ajouté des tables représentant les pipes Koumbé 1, koumbé 2 et koumbé 3. Le modèle physique des données sous Access est représenté sur la figure 4.4 suivante : Figure 4.4: Eléments de représentation du modèle physique des données sous MS Access 2007 Les feuilles de calculs Excel ont ensuite été liées à la base de donnée Access et des requêtes mise à jour ont été crées afin de pouvoir effectuer des mises à jour automatiques des données. Les feuilles de calcul Excel sont alors représentées sous forme de table dans la base de données. Une représentation des paramètres hydrauliques du pipe koumbé 1 dans Acces à partir d’Excell est présentée sur la figure 4.5. 56 Figure 4.5 : Représentation des paramètres hydrauliques du pipe koumbé 1 dans Access à partir d’Excel Nous avons par la suite créé une connexion de type ODBC (Open DataBase Connectivity) entre la base de données et le logiciel MapInfo Professionnal 11.0, afin de pouvoir représenter le réseau sur couches. Les différents symboles représentant les différents équipements du réseau ont été choisis et créés dans Mapinfo. Les différents équipements, leurs symboles ainsi que leurs thématiques sont présentées dans le tableau 4.1 57 Désignation Description Symbole équipement Aussi appelées ventouses, elles servent à évacuer ou faire entrer de l’air dans le pipe. Elles sont généralement situées aux points hauts du pipe. Vannes permettant Vidange d’évacuer de l’eau des conduites. Généralement situées aux points bas du pipe. Vannes permettant d’isoler Vannes de un tronçon de conduite, en sectionnement cas de travaux de maintenance à effectuer sur le tronçon. Ce sont les nœuds d’où Piquage sont alimentés les différents ilots d’irrigation ainsi que les stations de conditionnement des fruits. Tableau 4.1: Equipements du réseau et leurs symboles Vannairs Les cartes sont mises en page sous Mapinfo à une échelle de 1/ 30000 (1cm sur la carte correspond à 3 km). Les dites cartes sont créées sous MapInfo à partir de nos tables présentes sous MS Access. Les différentes cartes obtenues pour chacun des trois pipes ainsi que le réseau, sont représentées sur les figures 4.6, 4.7, 4.8 et 4.9. 58 Figure 4.6 : Pipe Koumbé 1 représenté dans Mapinfo 59 Figure 4.7 : Carte du pipe Koumbé 2 représentée dans MapInfo 60 Figure 4.8 : Carte du pipe Koumbé 3 représentée dans MapInfo 61 Figure 4.9 : Carte du réseau complet Koumbé représentée à partir de MapInfo 62 4.6. Evaluation et Analyse des Performances du Réseau 4.6.1. Analyse des vitesses dans les tronçons de conduites Nous avons établis des fiches pour les relevés des pressions, consommations d’eau au niveau des piquages et de la station de pompage. Les relevés ont été effectués sur chaque pipe après qu’il soit isolé des autres. Des exemplaires de fiches pour les relevés sont présentés en annexe. Les données ainsi collectées ont été introduites sous notre modèle et différentes analyses thématiques ont été faites afin de faire ressortir les tronçons à problèmes. Les résultats des différentes analyses thématiques concernant les vitesses sont représentées sur les figures 4.10, 4.11 et 4.12. Figure 4.10 : Analyse thématique du pipe koumbé 1 en fonction des vitesses dans les tronçons La figure 4.10 nous montre que sur le pipe koumbé 1, seuls les tronçons allant de la station de pompage jusqu’au piquage de l’ilot 12 ont des vitesses comprises entre 0,8 et 1,5 m/s. Les tronçons allant du piquage ilot 12 jusqu’au piquage de l’ilot 26bis ont des vitesses inférieures à 0,8 m/s. Cela représente une longueur cumulée de 3363,18 m. Sachant que notre pipe a une longueur de 8517,62 m, cela nous donne environ 40% 63 de la longueur du pipe avec des conduites à remplacer par des conduites de diamètres plus petits. Figure 4.11 : Analyse thématique du pipe koumbé 2 en fonction des vitesses La figure 4.11 nous montre que sur le pipe koumbé 2, seuls les tronçons allant du piquage ilot 33 au piquage de l’ilot 15, et ceux allant du piquage de l’ilot 19 au piquage SAB2, ont des vitesses comprises entre 0,8 et 1,5 m/s. Les autres tronçons ont des vitesses supérieures à 1,5 m/s. Cela représente une longueur cumulée de 6672,6 m. Sachant que notre pipe a une longueur de 10216,8 m, cela nous donne environ 65% de la longueur du pipe avec des conduites à remplacer par des conduites de diamètre plus grand. 64 Figure 4.12: Analyse thématique du pipe koumbé 3 en fonction des vitesses dans les tronçons La figure 4.12 nous montre que, sur le pipe koumbé 3, nous remarquons que seul le tronçon allant du piquage de l’ilot 4 au piquage de l’ilot 4bis a une vitesse remplissant les normes. Nous avons donc les tronçons allant du piquage ilot 4 jusqu’au piquage ilot 37, qui ont des vitesses inférieures à 0,8 m/s, et le reste avec des vitesses supérieures à 1,5 m/s. Cela nous donne 4669,4 m de conduites à vitesses supérieures à 1,5 m/s et 1118 m de conduites à vitesses inférieures à 0,8 m/s. Ces chiffres représentent des pourcentages respectifs de 68,18% et 16,32%. De façon générale, nous remarquons que notre réseau koumbé, d’une longueur totale de 25583,42 mètres, comporte 15823,18 mètres (environ 62%) de conduites à remplacer. Celà est énorme et nous montre à quel point notre réseau est défectueux. 4.6.2. Analyse des rugosités dans les tronçons Toujours à travers notre modèle, nous avons analysés les rugosités dans nos tronçons. Les cartes et les résultats obtenus sont représentés sur les figures 4.13, 4.14 et 4.15. 65 Figure 4.13 : Répartition des rugosités des conduites sur le pipe koumbé 1 Nous constatons ici que toutes les conduites de koumbé 1 ont des rugosités supérieures à 1. Il faut noter que le tronçon allant de la station de pompage jusqu’au piquage de l’ilot 5bis a une rugosité de 2 mm. Cela représente une longueur de 2577 m, soit un pourcentage de 30,25%. Les tronçons compris entre le piquage de l’ilot 5bis et le piquage de l’ilot 10 ont des rugosités entre 1,5 et 1,75 mm. Cela représente une longueur de 1397,4 m, soit un pourcentage de 16,4%. Les autres tronçons ont des rugosités comprises entre 1,25 et 1,5 mm. Cela représente une longueur de 3978 m, soit un pourcentage de 46,7%. Nous pouvons donc dire que l’urgence du nettoyage concerne d’abord 30,25% du pipe, ensuite 16,4% et enfin les 46,4% restant. Etant donné que la limite supérieure de l’indice de rugosité pour les conduites en aciers est de 1 mm, nous pouvons affirmer que notre pipe est complètement entartré car comme nous le remarquons sur la figure 4.13, toutes les conduites ont des rugosités supérieures à 1 mm. 66 Figure 4.14: Représentation des rugosités sur le pipe koumbé 2 De la figure 4.14, nous constatons que toutes les conduites de koumbé 2, à l’exception des tronçons allant du piquage SAB1 au piquage de l’ilot 17, et ceux allant du piquage de l’ilot 36 au piquage S_Nys, ont des rugosités supérieures à 1. Celà représente une longueur de 9258,4 m, soit un pourcentage de 90,62% de la longueur totale qui est entartrée et nécessite un curage. Il faut noter que les tronçons allant du piquage de l’ilot 35 jusqu’au piquage de l’ilot 15, avec le tronçon du piquage ilot 35 au piquage ilot 36 ont une rugosité comprise entre 1,75 et 2 mm. Cela représente une longueur de 4520,6 m, soit un pourcentage de 44,24%. Les tronçons compris entre le piquage de l’ilot S_Ba et le piquage de l’ilot S_Bas, et entre la station de pompage et le piquage de l’ilot YB2, ont des rugosités entre 1,5 et 1,75 mm. Cela représente une longueur de 3321,2 m, soit un pourcentage de 32,5%. Le reste des tronçons (i17-i20, i20-i19, i19-S_Bas), ont des rugosités comprises entre 1 et 1,5 mm. Cela représente une longueur de 1416,5 m, soit un pourcentage de 13,87%. Nous pouvons donc dire que l’urgence du nettoyage concerne d’abord 44,24% du pipe, ensuite 32,5% et enfin les 13,87% restants ; et seuls 09,38 % de la longueur du pipe ont une bonne rugosité. 67 Figure 4.15 : Représentation des rugosités sur le pipe koumbé 3 De la figure 4.15, nous constatons que le long du pipe koumbé 3, seuls les tronçons allant du piquage de l’ilot 5 au piquage de l’ilot 4 ; le tronçon allant du piquage de l’ilot 3 au piquage de la station S_KB ; le tronçon allant du piquage de l’ilot 2 au piquage php1 et enfin le tronçon allant de la station de pompage à l’ilot php1 ; ont des rugosités supérieures à 1. Celà représente une longueur de 2741,6 mètres, soit un pourcentage de 40,03% de la longueur totale (6849 m). Ladite longueur est celle à nettoyer. Il faut noter qu’aucun des tronçons du pipe koumbé 3 n’a une rugosité comprise entre 1,5 et 2 mm. Les tronçons compris entre le piquage de l’ilot 2 et le piquage JT3, ont des rugosités entre 1,25 et 1,5 mm. Cela représente une longueur de 1064,6 m, soit un pourcentage de 15,54%. Le reste des tronçons (i4-i5, i3-S_KB, i1St_pomp), ont des rugosités comprises entre 1 et 1,25 mm. Cela représente une longueur de 1677 m, soit un pourcentage de 24,49%. Nous pouvons donc dire que l’urgence du nettoyage concerne d’abord 15,54% du pipe, ensuite les autres 24,49%. Il faut aussi remarquer que 59,97% de la longueur du pipe ont une bonne rugosité. Cela fait du pipe koumbé 3 le moins entartré de tout notre réseau. 68 A partir des hauteurs manométriques totales calculées, ainsi que des pertes de charges dans les pipes et les hauteurs manométriques de nos pompes en station, nous avons pu déterminer que nos pipes ont des dimensionnements non économiques tels que Station de pression de 10 % pression de pertes de charge Type de pompage service (m) service (m) totales du réseau (m) dimensionnement Koumbe 1 230,05 23 25 Non économique Koumbe 2 160,3 16,3 390,7 Non économique Koumbe 3 230,05 23 138,3 Non économique présentés dans le tableau 4.2 suivant : Tableau 4.2: Présentation des réseaux à dimensionnement non économique Selon Boa (2005), le dimensionnement économique du réseau est celui pour lequel la perte de charge est inférieure ou égale à 10 % de la pression de service. Cette assertion permet d’identifier les réseaux Koumbe 1, Koumbe 2 et Koumbe 3 comme non économiques en terme de dimensionnement car présentant des pertes de charge hors norme (10 % de la pression de service inférieure aux pertes de charge totales du réseau) comme le montre clairement le tableau 4.2. Le tableau B de l’annexe 4 nous montre que le pipe koumbé 2 est considéré comme défaillant car la hauteur manométrique totale imposée est de 160,03 mètres tandis que la hauteur manométrique totale calculée est de 230,7 mètres. Une comparaison entre les résultats obtenus de calculs classiques (sous Excel) et ceux obtenus à partir de notre modèle nous montrent que notre modèle a une précision de ±0,01car toutes les valeurs obtenues à partir du modèle sont arrondies à deux décimales depuis la base de données. Notre base de données ne fait pas apparaitre de chiffres à plus de deux décimales. 69 4.7. Distribution spatiale des paramètres de performances Toujours à partir de notre modèle, nous avons calculé les performances au niveau de nos piquages, en termes de débits et de pression. Nous avons calculés cela seulement pour les piquages dont nous avons relevés les débits et pressions réelles. Les performances calculées étaient les quotients de pressions disponibles sur pressions nécessaires ; ainsi que les quotients de débits disponibles sur débits nécessaires. Après analyse thématique, les cartes obtenues sont représentées sur les figures 4.15 et 4.16. Figure 4.16 : Distribution des performances de pression le long du réseau koumbé De la figure 4.15, nous remarquons que, sur le pipe koumbé 1, il y a insuffisance de pression à partir du piquage de l’ilot 8 ; sur le pipe koumbé 2, il y a insuffisance de pression à partir du piquage de l’ilot 35 et enfin, sur le pipe koumbé 3, il y a insuffisance de pression à partir du piquage de l’ilot 3. Le tableau 4.2 et la figure 4.15 nous font penser que les pertes de charges surévaluées sont à l’origine des insuffisances de charge dans plusieurs de nos piquages. celà est encore mis en évidence par le fait selon lequel la majorité de nos conduites sont entartrées comme présenté sur les figures 4.13, 4.14 et 4.15. 70 Figure 4.17: Distribution des performances de débits le long du réseau koumbé La figure 4.17 ci-dessus nous montre que les performances de notre réseau en matière de débits sont bonnes ; car seul le piquage de l’ilot 4bis est défaillant. 4.8. Rénovation/amélioration du réseau A partir des analyse et distribution des performances de notre réseau, nous avons essayé de proposer des axes de solutions pour la rénovation/amélioration de notre réseau. Ainsi donc, étant donné que sur notre réseau, les pertes de charge totales sont supérieures aux 10% des hauteurs manométriques totales calculées, ainsi que compte tenu des performances de pression au niveau des piquages, nous proposons l’installation d’un suppresseur sur chacun des pipes de notre réseau. Sur le pipe koumbé 1, le suppresseur sera installé au niveau du piquage de l’ilot 8 ; sur le pipe koumbé 2, il sera installé au niveau du piquage de l’ilot 35 et sur le pipe koumbé 3, il sera installé au niveau du piquage de l’ilot 3. L’urgence est au niveau du pipe koumbé 2, car la hauteur manométrique totale calculée est supérieure à la hauteur manométrique imposée. Notre analyse a révélée que sur notre réseau, nous avons 15823,18 m de conduites à remplacer, avec 4481,18 m de conduites sur dimensionnées et 11342 m de conduites sous dimensionnées. Ainsi donc, l’urgence du remplacement concerne les 11342 m de conduites sous dimensionnées. Nous remarquons aussi que nous avons 18275,3 m de conduites à nettoyer, avec l’urgence du nettoyage concernant d’abord 7097,6 m, ensuite 4718,6 m et enfin les 71 6459,1 m restants. Etant donné que beaucoup de conduites à nettoyer doivent être remplacées, cela nous donne 7137,98 m de conduites à nettoyer si le remplacement des conduites est effectué. Les résultats de l’étude menée par Boa (2005) ont montré que les couts d’achat, de transport et de pose du mètre linéaire de conduite d’acier sont évalués à 93 050 Fcfa ; et le cout de nettoyage du mètre linéaire de conduite d’acier est évalué à 563 Fcfa. Cela nous permet d’estimer financièrement le remplacement des conduites à 1 472 346 899 Fcfa, et le nettoyage à 4 018 682,74 Fcfa. Tout cela nous donne un total de 1 476 365 585 Fcfa juste pour le nettoyage et le remplacement des conduites. Cette estimation financière de l’amélioration du réseau n’est pas économiquement profitable pour la structure. Etant donné que la rugosité diminue légèrement le diamètre interne, et par ricochet, peut affecter la vitesse dans les conduites, il serait mieux d’effectuer d’abord un curage de toutes les conduites entartrées et de refaire l’analyse des performances afin de savoir à nouveau le comportement du réseau. Nous pouvons donc dire que remplacer les conduites n’est pas économique au vue de notre estimation. Un tableau récapitulatif des tronçons à remplacer et de ceux à nettoyer est présenté en annexe 5. 72 5. CHAPITRE 5 CONCLUSIONS ET RECOMMENDATIONS 5.1. Conclusions Sur la base de la méthodologie utilisée et de l’analyse des résultats, nous pouvons conclure que : Le modèle a été mis en place à partir de nos trois logiciels (MS Excel 2007, MS Access 2007, MapInfo Professionnel 11.0. des connexions ont été établies entre les logiciels en utilisant une connexion de type ODBC pour connecter MapInfo et Access et puis une requête mise à jour a été établie entre Access et Excel. Le modèle ainsi constitué a une précision de ± 0,01. L’analyse du réseau existant a montré une disparité existante au niveau des rugosités des conduites. On constate que tout le pipe koumbé 1, 90,62% du pipe koumbé 2 et 40,03% du pipe koumbé 3 ont des rugosités de coefficients supérieurs à 1 mm. Cela nous fait un total de 20 517,62 m de conduites à nettoyer. Tout cela équivaut à 80,2% de la longueur totale du réseau (25 583,42). A partir des vitesses calculées dans nos tronçons, il en ressort que 17,15 % (4481,18 m) des conduites sont surdimensionnées et 44,33 % (11 342 m) sont sous dimensionnées. Cela nous fait 61,85% (15 823,18 m) des conduites à remplacer. Il serait souhaitable de procéder à une modification de leurs dimensions, avec un regard davantage porté sur les conduites sous dimensionées car celles-ci causent beaucoup de perte en énergie et induisent par conséquent des coûts élevés de pompage. Par ailleurs, les pipes Koumbe 1, Koumbe 2 et Koumbe 3 sont retenus défaillants car génèrent des pertes de charge hors normes. Par ailleurs, le pipe Koumbé 2 est considéré plus défaillant que les autres car la hauteur manométrique totale calculée (230,7 m) est supérieure à la hauteur manométrique totale imposée (160,03 m). La représentation spatiale des performances du réseau nous a révélé des défaillances du réseau en matière de pression disponibles. Ces performances ne s’avèrent par satisfaisantes et nous proposons pour les améliorer les solutions qui suivent : • Le nettoyage au bouchon racleur des 20 517,62 mètres de conduites entartrés ; avec une urgence mise d’abord sur les 7097,6 mètres de conduites dont les rugosités sont 73 comprises entre 1,75 mm et 2 mm. Cela devra permettre de réduire leurs rugosités et de les ramener à des valeurs acceptables (inférieures à 1 mm). Il faut toutefois noter que plusieurs des conduites à nettoyer doivent être remplacées ; et que l’on ne se retrouve qu’avec 7137,97 mètres de conduites à nettoyer si le remplacement est effectué. Cela est estimé à environ 4 018 700 Fcfa ; • Le remplacement des 15 823,18 m de conduites mal dimensionnées, avec une urgence mise sur les 11 342 m de conduites sous dimensionnées. Cela est estimé à environ 1 472 347 000 Fcfa ; • La mise en place sur le réseau de trois suppresseurs, dont un sur chaque pipe. Les suppresseurs seront installés au niveau des piquages des ilots 8, ilot 35 et ilot 3 sur les pipes koumbé 1, koumbé 2 et koumbé 3 respectivement. 5.2. Recommandations 5.2.1. Recommandations à la P.H.P Etant donné que le remplacement des conduites ne s’avère pas être rentable car il est financièrement élevé, nous recommandons à la P.H.P ne se limiter au nettoyage et à l’installation des suppresseurs. Après cela, refaire l’analyse du réseau afin de voir comment ajuster ; La nécessité de mettre en place un modèle de simulation automatique (en utilisant Epanet par exemple) du réseau s’impose, ceci pour pouvoir simuler et prévoir facilement le comportement du réseau ; La P.H.P. devrait penser à s’équiper de plus de manomètres et de doter les stations de pompage de compteurs gas-oil au niveau des groupes électrogènes. 5.2.2. Recommandations pour des recherches futures Une approche plus élargie devra être envisagée pour une économie des coûts de pompage plus élevés. En effet, une étude intégrant l’analyse des conduites secondaires et des équipements sur les pipes pourrait permettre d’avoir plus de précision sur les défaillances de notre réseau. Les performances en station de pompage (consommations de gas-oil) seraient aussi les bienvenus si l’on dispose du matériel nécessaire ; Une estimation financière des pertes liées à la dégradation du réseau devrait être faite ; elles seront comparées aux couts de rénovation dudit réseau afin de savoir si cette option est réellement économique ; 74 Pour améliorer la précision du modèle, on devrait penser à développer des modules de calcul des différents paramètres hydrauliques dans MS Access ; cela fera que l’on n’ait plus besoin d’utiliser le logiciel MS Excel dans notre modèle. 75 BIBLIOGRAPHIE Abdelaki C., Zerouali M., 2012. Modélisation d’un réseau d’assainissement et contribution à sa gestion à l’aide d’un système d’information géographique-Cas du chef lieu de commune de Chetouane-Wilaya de Tlemcen Algerie. Larhyss Journal, 10 :101-113. Ahbari, A. 2011. Etude d’alimentation en eau potable d’un lotissement centre Boulmane Dadès. 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Document technique, Anjou Recherche, Nancy, France, 152pp. 79 ANNEXES 80 Annexe 1: Schéma des équipements sur "pipe" de la P.H.P. 81 Annexe 2 : Caractéristiques des conduites principales d'irrigation SPNP version 2 du 16/02/01 Piquage Tronçon avai 22-V11(400) Epaisseur nominal approximative (mce) nécessaire (mm) conduite (mm) Piquage aval (mce) 390 400 12 154 longueur tronçon Cote aval Pression estimée Diamètre 23s-22 22 485 400 12 148 90 23-23s 23s 1 400 12 148 60 V12(400)-23 23 635 400 12 148 95 78 400 12 145 Piq.Djou.-V12(400) ANTENNE DJOUNGO 27-27bis 27bis 313 200 12 140,33 110 24s-27 27 17 200 12 141,33 110 24-24s 24s 469 250 12 141,33 50 Piq.Djou.-24 24 624 250 12 148,33 115 482 400 12 146,33 V13(300)-PiqDjou ANTENNE PLATEAU DIA DIA Red-V13(300) 153 500 18 145 Bret.Dia-Red. 936 300 5 146 ANTENNE BOUBA SAB3-SAB2 SAB2 264 200 12 209,15 98 21bis-SAB3 SAB3 88 200 12 205,52 98 21-21bis 21bis 214 300 12 212,52 67 Sab1-21 21 3 300 12 215 70 15-SAB1 SAB1 469 300 12 215 84 20-15 15 219 400 12 167 110 Piq.Boub-20 20 511 400 12 167 126 1 400 12 167 19-V11(400) 82 Piq.Boub-19 19 19s-Piq.Boub V9(400)-19s 19s V9(400)-V8(500) 6 400 12 167 267 400 12 167 150 400 12 171,22 6 400 12 177 609 500 5 177 105 50 PALMERAIE-PLATEAU 16-V9(400) 18-16 16 137 500 5 198,43 104 32-18 18 593 500 5 200,12 95 1314 500 5 177 146 500 5 198,58 800 500 5 194 32-V9 Bret.Dia(V18)-32 32 31-Bret.Dia 106 33-31 31 288 500 5 219 56 34-33 33 411 500 5 210 81 Piq.36-34 34 459 500 5 193 114 ANTENNE P.OUEST 35-36 36 683 200 12 212 97 35s--35 35 10 50 12 197 110 Piq36-35s 35s 1 250 12 197 20 Réd.500-Piq36 1675 500 5 197 St.Pomp-Réd.500 2357 600 18 111 St.Pomp- 88 PIPE1 17-V8(500) 150 400 12 177 16s-17 17 326 400 12 182 95 14-16s 16s 587 400 12 208 30 13bis-14 14 14 400 12 187 132 13-13bis 13bis 5 400 12 187 111 12--13 13 492 400 12 187 97 83 11--12 12 310 400 12 177 115 11s-11 11 153 400 12 175 120 10-11s 11s 150 400 12 169 50 V400H-10 10 280 400 12 171 110 605 500 18 175 9-V400H 8--9 9 149 500 18 167 111 7--8 8 347 500 18 163 113 5s-7 7 115 500 18 139 115 6-5s 5s 30 500 18 135 20 5bis-6 6 544 500 18 134 113 St.Pomp.--5bis 5bis 2370 500 18 124 98 PIPE3 Direction-37 37 247 250 12 144 101 35s-Direction Direction 150 250 12 144 35 4-35s 35s 673 250 12 152 40 4-4bis 4bis 844 200 8 112 109 5--4 4 231 300 12 117 103 3--5 5 1050 300 12 115 135 3bis-3 3 3 300 12 112 90 3s-3bis 3bis 3 300 12 112 90 hôpital-3s 3s 426 300 12 112 20 réd.-hôpital hôpital 93 300 12 112 50 49 400 12 112 2-red piq.PHP--2 2 543 400 12 112 82 PH2-PHP3 PHP3 70 200 12 125 122 PHP1-PHP2 PHP2 927 200 12 126 90 piq.PHP-PHP1 PHP1 31 200 12 112 100 570 400 12 112 892 400 12 108 1-piq.PHP St.Pomp.--1 1 84 95 DIADIA TROU-LAC 28-26 26 12 400 12 145 125 SAR2-28 28 392 400 12 145 100 25-SAR2 SAR2 69 400 12 145 117 30s-25 25 114 400 12 144 100 29-30s 30s 251 400 12 143 20 SAR1-29 29 147 400 12 143 100 30-SAR1 SAR1 77 400 12 142 156 St Ananas-30 30 472 400 12 142 111 Ananas2-St Ananas St ananas 11 400 12 153 50 V400-Ananas2 Ananas2 8 400 12 153 70 4 500 18 153 38-V400 Piscine-38 38 297 500 18 153 70 GENER2-Piscine Piscine 187 500 18 143 50 St p.TROU-Gener2 GENER2 446 500 18 137 58 337 300 12 108 555 300 12 116 Gener1-St p.TROU St.p.Lac-Gener1 GENER1 ST.P.Lac 109 85 107 Annexe 3 : Fiches de relevés pressions et consommation d’eau FICHE DE RELEVE PRESSIONS ET CONSOMMATION D’EAU CONDUITE PRIMAIRE PIPE : DATE : Piqua ge ilot Heur Pressio Index e n compte ur d’eau E Coefficie Poin Pressio nt t de ns sur relev pipe e sur pipe S 86 Pressio n depart station pompa ge Nomb re moteu rs Observati on FICHE DE RELEVE PRESSION ET CONSOMMATION D’EAU STATIONS DE POMPAGE : PIPE : Pompe DATE : Heures Index compteur Coefficient 87 Pression Observations ANNEXE 4 : Calculs hydrauliques des différents pipes du réseau Koumbé 88 Figure A : Calculs hydrauliques pipe koumbé 1 Tron çon piqu age amo nt piqu age aval 2625bi s 25bi s-24 2423 23S_B B S_B B-22 2221bi s 21bi s-21 2117bi s 17bi s-16 16S_SI S_SI -14 1414bi s 14bi s13bi s 13bi s-13 25bi s 26 24 25bi s 24 23 longue ur(m) diamèt re interne (mm) débit amont (m cub/h) 6,78 378 109,8 89,07 378 109,8 546,4 378 109,8 6 378 187,5 472,6 378 187,5 210,5 378 187,5 147 378 187,5 475,1 378 187,5 17bi s 16 325,9 378 187,5 20,86 378 187,5 S_S I 14 145,3 378 187,5 407,9 378 187,5 S_B B 23 22 S_B B 22 21bi s 21 17bi s 16 S_SI 14 14bi s 21bi s 21 déb it ava l(m cub /h) 109 ,8 débi t ficti f(m cub/ h) 109 ,8 vitesse( m/sec) Zam (m) Zav (m) 0,3 146, 6 109 ,8 109 ,8 109 ,8 109 ,8 109 ,8 152 ,5 0,3 148, 4 151 187 ,5 187 ,5 0,3 0,4 151, 2 187 ,5 187 ,5 0,5 153 0,5 164, 4 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 0,5 168 0,5 185, 1 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 187 ,5 0,5 217, 5 209 0,5 0,5 0,5 212, 4 189, 5 Pam d(m) Pav d(m ) J( m) Jc u m 149 ,9 3,3 25 146 ,6 148 ,4 151 1,8 25 12 2,6 11 9,8 1,8 25 11, 4 25 164 ,4 168 3,6 25 17, 1 25 185 ,1 217 ,5 209 32, 4 8,5 3,4 25 212 ,4 22, 9 0,3 120, 0 120, 0 151 ,2 153 13bi s 14bi s 15,03 378 187,5 187 ,5 187 ,5 0,5 189, 2 189 ,5 13 13bi s 9,44 378 187,5 187 ,5 187 ,5 0,5 189, 1 189 ,2 67,5 91,6 24, 2 25 Jcu m en (m CE ) 25, 5 λ(co ef de pdc) Nom bre de Reyn olds Indice de rugosité( mm) 3493 63,3 1025 81,9 1,4 93 25, 5 25, 5 25, 5 2659 3,5 4335 ,1 2045 60,3 1025 81,9 1025 81,9 1425 07,5 1,4 93 25, 5 25, 5 1718 ,8 3858 ,8 25, 5 25, 5 Pn éc am ont Pn éc av al Z* am né c Z* av né c 1,4 Z* am dis p 27 1 Z* am ret 27 1 Zsta t 93 1,4 93 1751 74,0 1751 74,0 1,4 93 1,4 93 5525 ,8 1709 ,7 1751 74,0 1751 74,0 1,4 93 25, 5 25, 5 25, 5 25, 5 2492 ,4 3893 9,9 5590 ,4 1991 ,4 1751 74,0 1751 74,0 1751 74,0 1751 74,0 1,4 25 25, 5 5404 4,3 1751 74,0 1,4 11 1 25 25, 5 8604 7,3 1751 74,0 1,4 97 25 25 25 25 1,4 95 28 0,1 95 1,4 30 1,4 13 2 1,4 30 13 2 93 93 23 9 34 4,4 93 93 30 0,2 11 1 28 6,1 178 93 28 0,1 23 9 34 4,4 HM Tstat 93 30 0,2 25 6,6 30 0,2 93 207, 2 89 13-12 12-11 11S_P O S_P O10 10-9 9--8 12 13 485,3 378 268,7 187 ,5 268 ,7 384 ,2 232 ,2 332 ,2 431 ,0 0,6 11 12 299,9 378 384,2 S_P O 11 299,6 378 469,2 1,1 174, 2 10 S_P O 15,24 378 469,2 469 ,2 469 ,2 1,2 9 10 790 474 556 474 649 8 353,9 474 747,4 649 S_P E 7 101,2 474 846,5 747 ,4 516 ,9 607 ,2 703 ,1 801 ,9 0,8 143 469 ,2 556 8 9 8--7 7 7-S_P E S_P E--6 6-5bis 5bisSt_p omp 6 S_P E 6 565,3 474 846,5 474 973,2 5bis 2577 664 1103, 1 846 ,5 916 ,2 104 4,6 1,3 9,3 846 ,5 846 ,5 973 ,2 5bis St_p omp 0,8 1,0 1,1 1,3 1,4 0,8 181, 5 175 189 ,1 181 ,5 175 85 67,5 9,9 25 85 85 174, 3 174 ,2 100 6,5 85, 8 10 0,1 166, 3 163, 7 140, 7 139, 3 174 ,3 166 ,3 163 ,7 140 ,7 105 100 -3 110 105 2,4 130 110 -3 130 128, 8 126, 8 96 139 ,3 128 ,8 126 ,8 160 85 165 160 13 1,4 14 9,5 3 200 165 4,2 1091 ,8 1359 ,6 753, 4 2168 98,1 3103 84,9 4026 19,9 1,4 39 ,4 36 ,7 25, 5 40, 2 37, 4 36 ,7 37, 4 1249 5,0 4383 55,4 22 ,1 25 ,2 22 ,7 25 ,8 22, 5 25, 7 23, 1 26, 3 370, 8 1693 ,1 459, 5 1404 ,1 25 ,8 7, 3 4, 3 26, 3 7,4 225, 6 3311 ,9 29,2 4,4 11 5 12 0 50 97 1,4 11 0 3851 42,9 4523 53,3 5238 55,2 5974 54,3 1,7 6306 79,5 6825 97,9 5555 98,1 1,6 longueur à nettoyer %age conduites rug hors normes 5154, 4 60,51 50265 1,4 1,3 1,7 1,7 1,7 1,7 2,0 29 6,5 29 5 22 4,2 28 6,1 29 6,5 29 5 26 6,5 26 0 50 28 4,3 22 4,2 11 1 11 3 11 5 20 11 0 11 1 11 3 11 5 27 7,3 27 6,7 25 5,7 15 9,3 11 3 98 20 24 1,8 22 4,8 96 11 5 12 0 11 3 98 28 6,1 29 6,5 29 5 93 27 4,3 27 4,3 93 181, 3 28 4,3 27 7,3 27 6,7 25 5,7 27 1,3 27 3,7 27 0,7 28 4,3 27 3,7 27 6,7 25 5,7 93 191, 3 180, 7 183, 7 162, 7 15 9,3 24 1,8 22 4,8 28 8,8 29 1,8 29 6 28 8,8 29 1,8 29 6 93 93 93 93 93 93 193, 1 203, 5 202 93 195, 8 198, 8 203 HM Tt HMT imp 207, 2 230, 05 93 8517,6 2 longueur à remplacer 3363, 18 %age conduites vit hors normes 39,48 49735 90 Tableau B : Calculs hydrauliques du pipe koumbé 2 Tron çon piqu age amo nt piq uag e aval longu eur(m ) diamè tre intern e(mm) débi t amo nt(m cub/ h) 183, 3 dé bit ava l(m cub /h) 18 3,3 débi t fictif (m cub/ h) 183, 3 vitesse( m/sec) Za m( m) Zav (m) SAB 2SAB 1 SAB 1-17 SAB 1 SAB 2 182,4 200 17 SAB 1 93,3 200 183, 3 18 3,3 17-20 20 17 660,9 300 279, 7 20-19 19 20 211,1 300 19-S_B As S_B asS_B A S_B A-15 S_B as 19 544,6 S_B A S_B as 15 S_B A 15-32 32 32-31bi s 31bi s-31 3133 Pam d(m) Pav d(m ) 1,6 210 ,5 208 ,8 183, 3 1,6 215 ,7 210 ,5 50 18 3,3 236, 32 0,9 169 ,3 215 ,7 40 50 365, 7 27 9,7 327 1,3 168 ,7 169 ,3 50 40 300 895, 2 36 5,7 656, 925 2,6 170 ,5 168 ,7 143,2 400 895, 2 89 5,2 895, 2 2,0 174 ,1 170 ,5 889 500 895, 2 89 5,2 895, 2 1,3 201 ,7 174 ,1 15 576,5 500 985, 6 89 5,2 944, 92 1,3 213 201 ,7 31bi s 32 497,1 500 985, 6 98 5,6 985, 6 1,4 209 ,2 213 31 31b is 426,7 500 985, 6 98 5,6 985, 6 1,4 216 ,4 209 ,2 33 31 282,9 500 985, 6 98 5,6 985, 6 1,4 213 ,8 216 ,4 50 95 95 35 J( m) Jc u m Jcu m en (m CE ) 39 8,3 λ(c oef de pdc ) Nom bre de Reyn olds Indice de rugosit é(mm) no mbr e de can ons Pn éc am ont 30 19, 6 3236 62,7 0,7 98 59 03, 4 37 68, 4 61 12, 4 58 4,2 3236 62,7 0,7 84 98 2781 88,6 1,1 11 0 84 3849 34,3 1,1 12 6 11 0 7733 11,8 1,1 10 5 12 6 1, 7 39 0, 7 55 ,2 39 0, 7 38 6, 7 38 3, 6 38 1, 7 38 1, 7 39 8,3 38 9,1 50 41, 4 7903 51,4 1,5 38 1, 7 36 6, 2 36 6, 2 36 6, 2 36 6, 38 9,1 24 78, 2 32 90, 7 35 07, 8 40 86, 6 61 63, 6322 81,1 1,8 6673 98,4 1,8 11 0 6961 30,7 1,8 10 6 6961 30,7 1,8 6961 30,7 1,8 56 ,4 9, 4 48 ,2 3, 6 12 2, 6 83 ,7 3, 8 7, 2 32 ,4 39 4,2 39 1,0 38 9,1 37 3,3 37 3,3 37 3,3 37 3,3 P né c av al Z* a m né c Z* av né c Z* a m dis p 30 8, 5 29 9, 7 27 9, 3 29 4, 7 27 5, 5 10 5 30 8, 5 29 9, 7 27 9, 3 29 4, 7 27 5, 5 26 5, 7 20 9, 3 21 8, 7 31 5, 2 10 6 26 9, HM Tsta t 30 8, 5 29 9, 7 27 9, 3 29 4, 7 27 5, 5 93 215, 5 93 206, 7 93 186, 3 93 201, 7 93 182, 5 29 6, 7 93 203, 7 32 3 11 0 Zsta t 93 29 6, 7 56 Z* a m ret 93 32 3 32 3 93 230, 0 31 5, 2 31 5, 2 24 8, 93 222, 2 93 155, 8 24 8, 91 2 3334bi s 34bi s-34 34bi s 33 180,6 500 1195 ,8 98 5,6 1101 ,21 1,6 200 ,3 213 ,8 34 34b is 231,8 500 1195 ,8 1195 ,8 1,7 197 ,4 200 ,3 34S_N ys 36-35 S_N ys 34 457,8 500 1195 ,8 1195 ,8 1,7 213 ,5 197 ,4 35 36 13,3 200 1097 ,5 1097 ,5 9,7 199 ,3 213 ,5 35S_N ys S_N ysYB1 YB1YB2 S_N ys 35 669,4 250 1195 ,8 1151 ,565 6,5 201 ,2 199 ,3 YB1 S_N ys 845,2 500 1195 ,8 1195 ,8 1,7 126 ,4 201 ,2 YB2 YB1 133 500 1195 ,8 1195 ,8 1,7 126 126 ,4 YB2St_p omp St_p omp YB2 3178 500 1195 ,8 11 95, 8 11 95, 8 10 97, 5 10 97, 5 11 95, 8 11 95, 8 11 95, 8 1195 ,8 1,7 96 126 longueur conduites à remplacer %age conduites à remplacer 6672,6 35 100 85 ,8 100 227, 7 48 ,5 2, 9 16 ,1 50 98 ,1 74 ,8 0, 4 14 7, 7 35 7, 4 35 7, 4 35 7, 4 35 7, 4 35 2, 1 35 2, 1 35 2, 1 35 2, 1 8 36 4,3 36 4,3 36 4,3 36 4,3 35 8,9 35 8,9 35 8,9 35 8,9 75 48, 5 49 87, 5 25 25, 4 10 56, 7 57, 3 13 47, 6 85 63, 7 35 8,4 8 7777 86,3 1,8 81 56 8445 95,3 1,8 8445 95,3 1,8 11 4 1937 914,7 0,7 97 11 4 1626 704,1 0,8 11 0 97 8445 95,3 1,8 8445 95,3 1,8 8445 95,3 1,7 28 1, 3 81 11 0 32 7, 5 29 6, 3 31 1, 2 8 26 9, 8 28 1, 3 8 26 9, 8 28 1, 3 93 176, 8 93 188, 3 93 32 7, 5 29 6, 3 31 1, 2 29 9, 3 32 7, 5 29 6, 3 31 1, 2 93 234, 5 93 203, 3 93 218, 2 93 32 3, 7 32 3, 7 93 230, 7 10216 ,8 65,310 0775 longueurs conduites à nettoyer %age conduites à nettoyer 3544,2 HM Tt 230, 7 34,689 9225 HM Tim p 160, 03 92 Figure C : Calculs hydrauliques du pipe koumbé 3 Tron çon piqu age amo nt piqu age aval longue ur(m) diamèt re intern e(mm) débi t amo nt(m cub/ h) 62,5 6 62,5 6 déb it ava l(m cub /h) 53, 3 62, 56 déb it ficti f(m cub /h) 58, 4 62, 6 vitesse( m/sec) Zam (m) Zav (m) i37DI DIS_N Y S_N Yi35bi s i35bi s-i4 i4bis -i4 i4-i5 DI i37 353,9 250 S_N Y DI 168,2 250 0,4 145, 2 153, 3 149 ,6 145 ,2 i35bi s S_N Y 306,5 250 62,5 6 62, 56 62, 6 0,4 126, 6 153 ,3 39 i4 i5 i35b is i4bi s i4 289,4 250 67,5 70 67,5 i5 695 300 90 70 i3bis i3 192,7 300 90 90 S_KB i3bi s 109,7 300 126 ,6 114 ,4 117 ,3 115 ,5 112 ,7 115 ,3 67,5 300 114, 4 117, 3 115, 5 112, 7 115, 3 115, 4 39 230,6 83, 4 117 ,5 278 ,6 393 ,2 516 ,9 638 ,8 67,5 200 62, 56 117 ,5 217 ,86 328 ,36 446 ,26 574 ,76 0,6 831 100, 36 117, 5 328, 36 446, 26 574, 76 691, 26 i5-i3 i3 i3i3bis i3bis S_KB S_KB HMK HMK -i2 i2php 1 php 3php 2 HMK S_K B 391,4 300 790 691 ,26 745 ,6 3,1 109, 8 115 ,4 90 i2 HM K i2 143,1 300 790 790 3,1 109 90 400 898, 7 790 2,0 120, 4 109 ,8 109 110 426,7 790 ,0 849 ,8 115 110 php 3 448,9 200 898, 7 898 ,7 898 ,7 8,0 120, 4 i4 php 1 php 2 0,4 1,0 1,3 1,8 2,3 2,7 120 ,4 Pam d(m) Pav d(m ) 90 115 J( m ) Jc u m Jcu m en (m CE) λ(co ef de pdc) Nom bre de Reyn olds Indice de rugosité( mm) Pn éc am ont Pn éc av al Z*a m néc Z* av né c 0, 3 13 8,3 13 8,3 14 1,0 14 1,0 144 33,1 303 67,9 8248 6,1 8837 2,4 0,9 35 10 1 35 180 ,2 25 0,6 13 8,3 14 1,0 166 65,2 8837 2,4 0,9 40 13 7,7 13 6,9 12 3,9 12 1,5 10 7,5 10 0,7 14 0,4 13 9,6 12 6,3 12 3,9 10 9,6 10 2,7 682 8,5 565, 2 179 2,4 315, 7 607, 4 691, 0 1177 40,5 2074 76,1 3280 00,5 4628 68,8 6085 19,9 7520 16,8 0,9 109 40 0,7 103 1,1 135 1,0 90 1,1 90 10 9 10 3 13 5 90 94, 9 96, 7 139, 7 8776 58,5 1,0 94, 9 94, 9 96, 7 96, 7 382, 2 417, 4 9299 63,6 7502 55,5 1,0 82 1,4 122 82 242 ,4 10 9,8 19 1 48, 2 49, 1 6,3 1586 882,9 0,5 90 12 2 210 ,4 24 2,4 0,9 1,1 Z* a m dis p Z* a m ret Zsta t HMT stat 25 0,6 93 157, 6 93 166 ,6 15 3,3 16 5,6 16 5,6 93 72,6 223 ,4 220 ,3 250 ,5 202 ,7 205 ,3 16 6,6 22 3,4 22 0,3 25 0,5 20 2,7 18 1,9 18 4,8 18 5,5 20 2,7 20 5,3 18 1,9 22 3,4 22 0,3 25 0,5 20 5,3 93 88,9 93 130, 4 127, 3 157, 5 112, 3 90 93 93 93 93 191 19 9,8 19 9,8 93 106, 8 21 9 23 5,4 21 9 23 5,4 93 126 93 142, 4 24 2,4 93 149, 4 93 php 2php 1 php 1-i1 i1St_p omp php 1 php 2 480 200 898, 7 898 ,7 898 ,7 8,0 108 120 ,4 115 i1 php 1 i1 637,9 400 959 ,8 107 8,0 105, 5 96 108 130 115 400 898 ,7 100 9,7 2,2 1144 1009 ,7 1133 ,8 105 ,5 170 130 St_p omp 2,5 48, 2 49, 1 5,9 1586 882,9 0,5 100 90 208 21 0,4 22 3 22 3 93 130 48, 2 33, 4 49, 1 34, 0 112, 3 34,4 8473 41,1 9517 01,5 1,3 95 230 ,05 200 ,5 326 ,05 20 8 20 0,5 23 5,5 26 6 23 5,5 26 6 93 1,2 10 0 95 142, 5 173 93 6849 longueurs conduites à remplacer %age conduites à remplacer 5092,4 longueurs conduites à nettoyer 230,6 HMT t 173 74,3524 602 %age conduites à nettoyer 4,528 31671 HMT imp 230, 05 94 ANNEXE 5 : RÉCAPITULATIF DES TRONÇONS DE « PIPE » À REMPLACER ET/OU À NETTOYER 95 Tableau 28 : Récapitulatif des tronçons de « pipe » à remplacer tronçons diamètre actuel 26-25bis 25bis-24 24-23 23-S_BB S_BB-22 22-21bis 21bis-21 21-17bis 17bis-16 16-S_SI S_SI-14 14-14bis 14bis13bis 13bis-13 13--12 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 SAB2SAB1 SAB1-17 19--S_BAs S_BasS_BA 33-34bis 34bis-34 diamètre longueur (mètres) cout de remplacement du mètre(Fcfa) cout de remplacement de la conduite proposé 200 630879 6,78 93050 200 8287963,5 89,07 93050 300 50842520 546,4 93050 300 558300 6 93050 300 43975430 472,6 93050 300 19587025 210,5 93050 300 13678350 147 93050 300 44208055 475,1 93050 300 30324995 325,9 93050 300 1941023 20,86 93050 300 13520165 145,3 93050 300 37955095 407,9 93050 300 1398541,5 15,03 93050 9,44 485,3 200 300 300 300 200 300 400 500 500 400 400 182,4 93050 93050 93050 878392 45157165 16972320 300 500 500 93,3 544,6 143,2 93050 93050 93050 8681565 50675030 13324760 500 500 180,6 231,8 93050 93050 16804830 21568990 96 34-S_Nys 36--35 35-S_Nys S_NysYB1 YB1-YB2 YB2St_pomp i37-DI DI-S_NY S_NYi35bis i35bis-i4 i5-i3 i3-i3bis i3bisS_KB S_KBHMK HMK-i2 i2-php1 php3-php2 php2-php1 php1-i1 i1St_pomp 500 200 250 500 500 500 500 500 457,8 13,3 669,4 845,2 93050 93050 93050 93050 42598290 1237565 62287670 78645860 500 500 500 500 133 3178 93050 93050 12375650 295712900 250 250 250 150 150 150 353,9 168,2 306,5 93050 93050 93050 32930395 15651010 28519825 250 300 300 300 150 500 500 500 289,4 695 192,7 109,7 93050 93050 93050 93050 26928670 64669750 17930735 10207585 300 500 391,4 93050 36419770 300 400 200 200 400 400 500 500 500 500 500 500 143,1 426,7 448,9 480 637,9 1144 93050 93050 93050 93050 93050 93050 13315455 39704435 41770145 44664000 59356595 106449200 15823,18 total 1 472 346 899,00 97 Tableau 29 : Récapitulatif des tronçons de conduites à nettoyer tronçons longueur rugosité 12--11 11-S_PO S_PO-10 10--9 9--8 8--7 7--S_PE S_PE--6 6--5bis 5bisSt_pomp 17--20 20--19 S_BA-15 15--32 32--31bis 31bis-31 31-33 i4-i5 299,9 299,6 15,24 790 143 353,9 101,2 565,3 9,3 2576 1,4 1,3 1,4 1,7 1,7 1,7 1,7 1,6 1,7 2 660,9 211,1 889 576,5 497,1 426,7 282,9 230,6 1,1 1,1 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,1 cout de nettoyage du cout de nettoyage du mètre tronçon 563 168843,7 563 168674,8 563 8580,12 563 444770 563 80509 563 199245,7 563 56975,6 563 318263,9 563 5235,9 563 1450288 563 563 563 563 563 563 563 563 total 372086,7 118849,3 500507 324569,5 279867,3 240232,1 159272,7 129827,8 4 018 682,74 98
