UNIVERSITÉ D’ÉTAT D’HAÏTI (UEH) FACULTÉ D’AGRONOMIE ET DE MÉDECINE VÉTÉRINAIRE (FAMV) Département du Génie Rural (DGNR) Mémoire de fin d’études Préparé par Samuel JOSEPH Pour l’obtention de son diplôme d’Ingénieur – Agronome Mai 2017 Sujet de Recherche Étude de réhabilitation du système d’adduction d’eau potable de Ferme-Leblanc (4ème section, commune Torbeck) et propositions pour une meilleure gestion de l’eau Plan de la présentation I. Introduction II. Présentation de la zone d’étude III. Méthodologie IV. Résultats et Discussions V. Conclusion et Propositions VI. Remerciement I. INTRODUCTION 1.1. Problématique Le système d’adduction est âgé de 33 ans. L’âge des canalisations est trop élevé ; Les conduites souffrent des problèmes de corrosion, de calcification et d’entartrage ; La capacité de transport du SAEP est trop faible ; La majorité des bornes fontaines ne sont pas alimentées ; Partout sur la conduite principale, il y a des coupures et des fuites ; I. INTRODUCTION 1.1. Problématique Absence d’un horaire de distribution de l’eau ; Le système ne fonctionne pas tous les jours de la semaine ; Mauvais fonctionnement du Comité d’Alimentation en Eau Potable et Assainissement (CAEPA) ; Mauvaise procédure de branchement des abonnés privés sur la conduite principale. I. INTRODUCTION 1.2. Objectifs poursuivis 1.2.1. Objectif général Contribuer au mieux à la satisfaction des besoins en eau potable de la population de Ferme-Leblanc et des zones avoisinantes. 1.2.2. Objectifs spécifiques Analyser le fonctionnement actuel du système d’adduction; Évaluer la performance du système d’adduction ; Étudier les possibilités de renforcer la capacité du système ; Faire des propositions pour une meilleure gestion de l’eau au niveau de ce système d’adduction d’eau potable ; I. INTRODUCTION 1.3. Hypothèse La réhabilitation du système d’adduction d’eau potable de FermeLeblanc permettra de satisfaire le besoin en eau de la population de sa zone d’influence. II. PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE 2.1. Localisation II. PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE 2.2. Climat 2.2.1. Pluviométrie La pluviométrie au niveau de la 4ème section, commune Torbeck Mois J F M A M J J A P en mm 72 96 107 194 321 208 132 190 256 344 190 Cumul 72 168 275 469 790 998 1130 1320 1576 1920 2110 2195 Source : PNUD : Études environnementales et sociales S O N D 85 II. PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE 2.2. Climat 2.2.1. Température Température moyenne à 4ème section, commune Torbeck Mois J T_Min 21 T_Max 28 T_Moy F M A 21.1 22.6 23.2 30 30 31 M J J A 23.3 24.3 24.9 24.8 32 33 33 33 S O 24.3 24.7 21.8 32 32 N D 22 31 28 24.5 25.55 26.3 27.1 27.65 28.65 28.95 28.9 28.15 28.35 26.4 25 Sources : www.meteoblue.com (Météo Torbeck – Météoblue) / [05 janvier 2017] III. MÉTHODOLOGIE 3.1. Les matériels utilisés Un GPS pour la détermination des coordonnées géographiques et altimétriques ; Un caméra numérique pour les prises de photos sur le SAEP ; Un ruban métrique pour les mesures de longueur ; Un ordinateur pour le traitement des données collectées et la rédaction du mémoire ; Les logiciels ArcGIS, DNR-Garmin ; Excel ; Google Earth. Matériels accessoires : Grille de collecte des données, plumes et carnet de notes. III. MÉTHODOLOGIE 3.2. Méthode de travail adoptée 3.2.1. Recherches bibliographiques et documentation Il n’existe pas vraiment des documents qui concernent directement le fonctionnement du SAEP de Ferme-Leblanc. Les documents qui ont été consultés sont les fascicules techniques de la DINEPA et les directives de l’OMS et du MSPP sur les SAEPA et la potabilité de l’eau. La liste des abonnés, les rapports financiers et techniques, la liste des membres du CAEPA. III. MÉTHODOLOGIE 3.2. Méthode de travail adoptée 3.2.2. Visite exploratoire Avoir une vision globale du SAEP, Identifier les personnes qui détiennent les informations nécessaires, planifier l’élaboration de la grille de collecte des données. 3.2.3. Collecte des données Enquête approfondie; rencontre avec le CAEPA; entrevue avec les usagers, les abonnés et les membres de l’ancien comité, consulter le TEPAC et la DINEPA. III. MÉTHODOLOGIE 3.2. Méthode de travail adoptée 3.2.4. Traitement des données Pour analyser le fonctionnement du SAEP, on a fait la description du système, donné sa composition et déterminé les paramètres de fonctionnement du réseau (mesure des débits, des volumes et des temps caractéristiques). Q= 1𝑉 𝑛 𝑗 𝑛 ; 𝑉𝑖 = 𝜋𝐷𝑖2 𝐻𝑖 4 ; 𝑡𝑟 = 𝑉𝑖 𝑄𝑒 ; 𝑡𝑣 = 𝑉𝑖 𝑄𝑠 ; 𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑖 1.808𝐿/𝑠 III. MÉTHODOLOGIE 3.2. Méthode de travail adoptée 3.2.4. Traitement des données Pour évaluer la performance du SAEP, on étudié l’évolution de la population, calculé les besoins en eau et le débit d’approvisionnement de cette dernière, vérifié les paramètres hydrauliques du systèmes (diamètre, vitesse, pertes de charges). Pertes de charges linéaires : 𝑱 = 𝟑.𝟓𝟗𝟐 𝟏.𝟖𝟓𝟐 𝑪𝑯 Pertes de charges singulières : 𝑯𝒔 = 𝑽𝟐 𝑲 𝟐𝒈 𝑳 ∗ 𝑫𝟒.𝟖𝟕 ∗ 𝑸𝟏.𝟖𝟓𝟐 = 0.10*J Les pertes de charges totales : ∆H = J + 0.10*J = 1.10*J 𝒑 La hauteur piézométrique H = Z + 𝝆𝒈 = Z + 𝒑𝒔 III. MÉTHODOLOGIE 3.2. Méthode de travail adoptée 3.2.4. Traitement des données Pour étudier les possibilités de renforcement du système, on a déterminé l’évolution de la capacité du SAEP pour la satisfaction des besoins en eau de la population et mesurer le débit de la source de Leblanc révélée lors de l’enquête. 3.2.5. Rédaction du mémoire Rédaction du document final de l’étude. Formulation des propositions pour une meilleure gestion de l’eau et du SAEP. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.1. La description du SAEP 4.1.1. Historicité Construction en 1984 et a eu ces premières interventions de réhabilitation en 2007 (23 ans plus tard) par le FAES. Pour assurer l’entretient du SAEP après sa construction, un comité de 5 membres présidé par M. Estanor Esta prend en charge la gestion sa gestion. Suite a la création de la DINEPA par la loi cadre du 25 mars 2009, la prise en charge du SAEP a été assurée par ladite institution et en 2012, un nouveau comité gère le système. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.1. La description du SAEP 4.1.2. La composition du SAEP 4 blocs de distribution (Péan, Ferme-Leblanc, Lougout et Moreau). 2 boites captages, 2 bassins de sédimentation, 1 réservoir de stockage, 3 ventouses, 2 brises-charge, 1 chambre de chloration automatique, 11 bornes fontaines. 4.1.3. La gestion du SAEP Un comité de 5 membres ayant à sa tête M. Rénald CALVAIRE. Le comité est aujourd’hui dysfonctionnel. 120 abonnés facturés à 50 Gdes/mois. Redevance qu’ils ne veulent pas payer. Pas d’horaire de distribution d’eau. Il n’y a pas de fonds disponibles pour résoudre les problèmes rencontrés. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.2. Les paramètres de fonctionnement du SAEP Débit de la source de La-Monge Mesuré par la méthode volumétrique (𝑽𝒓é𝒄𝒊𝒑𝒊𝒆𝒏𝒕 = 𝟏𝟖. 𝟗𝟐𝟓𝑳 ; nombre de répétition = 5), le débit moyen de cette source est 3.229L/s. Débit à l’entrée du réservoir Par la même méthode, on a trouvé 2.754L/s à l’entrée du réservoir de stockage. Débit à la sortie du réservoir Toujours par la méthode volumétrique, on a trouvé 4.562L/s à la sortie du réservoir Gain : 1.334L/s sur le débit de la source et 1.808L/s sur le débit entrant. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.2. Les paramètres de fonctionnement du SAEP Mesure du débit de la source de La-Monge Répétitions Volume en L Temps en s Débit en L/s 1 18.925 5.8 3.263 2 18.925 6.01 3.149 3 18.925 5.82 3.252 4 18.925 5.82 3.252 5 18.925 5.86 3.230 Moyenne 3.229 Mesure du débit à l’entrée du réservoir Répétition Moyenne Volume en L Durée en s Débit en L/s 1 18.925 7.00 2.704 2 18.925 6.64 2.850 3 18.925 6.82 2.775 4 18.925 6.89 2.747 5 18.925 7.02 2.696 2.754 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.2. Les paramètres de fonctionnement du SAEP Détermination du Volume du réservoir 𝐷𝑒𝑥 =6.80m ; e = 0.40m ; Profondeur = 3.30m ; Revanche = 0.10m 𝐷𝑖 = Dex – 2*e => 𝐷𝑖 = 6.00m ; 𝐻𝑖 = Pr – Re => 𝐻𝑖 = 3.20m 𝑉𝑖 = 𝜋𝐷𝑖2 𝐻𝑖 4 => 𝑽𝒊 = 90.50𝒎𝟑 = 90 500L Détermination du temps de remplissage 𝑡𝑟 = 𝑉𝑖 𝑄𝑒 => 𝑡𝑟 = 90 500𝐿 2.754𝐿/𝑠 => 𝑡𝑟 = 32 861s = 9h07mn41s Condition : L’eau ne sort pas du réservoir lors du remplissage. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.2. Les paramètres de fonctionnement du SAEP Détermination du temps de vidange 𝑡𝑣 = 𝑉𝑖 𝑄𝑠 => 𝑡𝑣 = 90 500𝐿 4.562𝐿/𝑠 => 𝒕𝒗 = 19 838s = 5h30mn38s Condition : L’écoulement à l’entrée du réservoir est suspendu lors du vidange. Détermination du temps maximal de distribution 𝑄𝑒 = 2.754𝐿/𝑠 ; 𝑄𝑠 = 4.562𝐿/𝑠. En réalité, 1.808L d’eau sort du réservoir par seconde. 𝑡𝑚𝑎𝑥 = 90 500𝐿 1.808𝐿/𝑠 => 𝒕𝒎𝒂𝒙 = 50 055s = 13h54mn15s NB: Le temps de distribution de l’eau au niveau du SAEP ne peut pas excéder cette durée. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Détermination de la taille de la population actuelle Par un recensement, la population de la zone d’influence du SAEP a été trouvé voisine de 4000 habitants. Détermination de la taille de la population future Elle a été calculé par la formule de la population à taux de croissance géométrique 𝑃𝑛 = 𝑃0 (1 + 𝑡)𝑛 . Le taux de croissance interannuel vaut 2.3% (DINEPA, 2013) La population en 2027 (dans 10 ans) sera de 5000 hab. environ. La population en 2037 (dans 20 ans) sera de 6300 hab. environ. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Estimation de la taille de la population actuelle et future Zones Population Taux Population Population en actuelle Po crois. en 2027 2037 Péan 500 0.023 628 788 Leblanc 450 0.023 565 709 Ferme-Leblanc 800 0.023 1004 1261 Surette 250 0.023 314 394 Lougout 1000 0.023 1255 1576 Moreau 1000 0.023 1255 1576 Total 4000 5021 6303 Source : Calcul de l’auteur sur Microsoft Excel IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du besoin en eau de la population actuelle et future La norme de consommation journalière de la population actuelle et à l’horizon 2027 (+10ans) est NCJ = 20L/jr/hab. La norme de consommation journalière pour la population à l’horizon 2037 (+20ans) est NCJ = 25L/jr/hab. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcule des besoins en eau de la population actuelle, en 2027 et en 2037 Zones Populat NCJ Besoin en Populati NCJ en ion actuelle en actuel en on en 2027 en 2027 en L/jr 2027 L/jr/pers L/jr actuelle L/jr/pers Besoin en Populat NCJ en Besoin en ion en 2037 en 2037 en 2037 L/jr/pers L/jr Péan 500 20 10000 628 20 12553 788 25 19698 Leblanc 450 20 9000 565 20 11298 709 25 17728 Leblanc 800 20 16000 1004 20 20085 1261 25 31517 Surette 250 20 5000 314 20 6277 394 25 9849 Lougout 1000 20 20000 1255 20 25107 1576 25 39396 Moreau 1000 20 20000 1255 20 25107 1576 25 39396 Total 4000 80000 5021 100426 6303 Ferme- Source : Calcul de l’auteur sur Microsoft Excel 157584 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du débit d’approvisionnement de la population Le débit d’approvisionnement est fonction : du débit moyen journalier : 𝑸𝑴𝑱 = 𝑩𝒆𝒔𝒐𝒊𝒏 𝒆𝒏 𝒆𝒂𝒖 𝒆𝒏 𝟐𝟎𝟑𝟕 = 𝟏𝟓𝟕 𝟓𝟖𝟒𝑳/𝒋𝒓 du débit de pointe journalier : 𝑸𝑷𝑱 = 𝑪𝑷𝑱 ∗ 𝑸𝑴𝑱 = 𝟐𝟎𝟒𝟖𝟓𝟗. 𝟓𝐋/𝐣𝐫 (1.2≤ 𝑪𝑷𝑱 ≤1.5). NB: Dans le cadre de ce travail de recherche, on a pris 𝑪𝑷𝑱 = 𝟏. 𝟑 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du débit d’approvisionnement de la population Le débit d’approvisionnement est fonction : du débit moyen horaire 𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑃𝐽 𝑇 (T = 43200s) => 𝑄𝑀𝐻 = 𝟐𝟎𝟒𝟖𝟓𝟗.𝟓𝐋/𝐣𝐫 43200𝑠 = 4.74L/s du débit de pointe horaire 𝑄𝑃𝐻 = 𝐶𝑃𝐻 ∗ 𝑄𝑀𝐻 Selon la DINEPA, pour un SAEP dont la population est entre 2000 et 10000 habitants, on a 2≤ 𝐶𝑃𝐻 ≤ 3 Selon la formule du génie rural, 𝐶𝑃𝐻 = 1.5 + D’où, 𝑸𝑷𝑯 = 12.4718L/s 2.5 𝑄𝑀𝐻 = 2.63 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du débit d’approvisionnement de la population Calcul des différents débits QMJ en Zones L/jr 𝑪𝑷𝑱 QPJ en T en QMH en L/jr seconde L/s QPH en 𝑪𝑷𝑯 L/s Péan 19698.025 1.3 25607.4 43200 0.59276 2.63 1.55897 Leblanc 17728.223 1.3 23046.7 43200 0.53349 2.63 1.40307 31516.84 1.3 40971.9 43200 0.94842 2.63 2.49435 Surette 9849.0126 1.3 12803.7 43200 0.29638 2.63 0.77949 Lougout 39396.05 1.3 51214.9 43200 1.18553 2.63 3.11794 Moreau 39396.05 1.3 51214.9 43200 1.18553 2.63 3.11794 Total 157584.2 Ferme-Leblanc 204859 Source: Calcul de l’auteur sur Microsoft Excel 4.74212 12.4718 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du débit d’approvisionnement de la population Le débit d’approvisionnement proprement dit. Selon la DINEPA, les pertes techniques au niveau du réseau de distribution sont comprises entre 10% et 30%. Dans le cadre de cette étude, on prend 20% pour les pertes. Q = QPH + Pertes => Q = QPH + 0.20*Q => Q – 0.20Q = QPH 0.80Q = QPH => Q= 12.4718𝐿/𝑠 0.80 => Q= 𝑸𝑷𝑯 𝟎.𝟖𝟎 Q = 15.5897L/s IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.3. Évaluation de la performance du SAEP Calcul du débit d’approvisionnement de la population Évaluation du débit d’approvisionnement par zone Zones QMH 𝑪𝑷𝑯 QPH Ro Q Péan 0.59276 2.63 1.55897 0.8 1.94871 Leblanc 0.53349 2.63 1.40307 0.8 1.75384 Ferme-Leblanc 0.94842 2.63 2.49435 0.8 3.11794 Surette 0.29638 2.63 0.77949 0.8 0.97436 Lougout 1.18553 2.63 3.11794 0.8 3.89743 Moreau 1.18553 2.63 3.11794 0.8 3.89743 Total 4.74212 12.4718 15.5897 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.4. Vérification des paramètres hydrauliques du SAEP 4.4.1. Vérification des vitesses d’écoulement Selon la DINEPA, Conduite principale : 0.5m/s ≤ V ≤ 1.5m/s ; Conduite de branchement: 0.25m/s ≤ V ≤ 1m/s Des mesures ayant été faites sur le réseau de distribution montrent que: Dans les bornes fontaines (celles qui sont encore alimentées), le débit est de 0.4L/s. Au niveau des branchements privés, il est de 0.13L/s NB: Les vitesses ont été calculées par la relation 𝑉𝑖 = 𝑄𝑖 0.785𝑑𝑖2 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.4. Vérification des paramètres hydrauliques du SAEP 4.4.1. Vérification des vitesses d’écoulement La répartition des débits dans le bloc 1 Péan / Leblanc Zone Type Tronçons D D S en pouce en m en m2 Principale Réservoir - PND1 4 0.1016 Branchement PND1 - BF_K1 1 0.0254 0.00051 Principale PND1 - PND2 4 0.1016 Q Q Q V entrant prélevé restant En en m3/s en m3/s en m3/s m/s 0.0081 0.00456 0.5629 0.0004 0.0081 0.7898 0.00416 0.5136 0.7898 Branchement PND2 - BF_K2 1 0.0254 0.00051 Principale PND2 - PND3 4 0.1016 Branchement PND3 - BF_K3 1 0.0254 0.00051 0.0004 0.0081 1 0.00376 0.4642 0.0004 Estimation des pertes de charges sur les différents tronçons du système CH = 140 Tronçons Réservoir He =3.2 Z en m 340 377 689 604 565 910 5 669 700 861 857 0.003762 1.73052 0.0762 0.003362 5.00068 0.0762 0.002962 3.69962 0.0762 0.002562 4.55473 0.0508 0.001708 0.08508 0.0508 0.001308 6.94514 0.0508 0.000908 3.69633 0.0508 0.000508 1.55082 0.0381 0.000854 16.398 653 190 0.0381 0.000454 3.8773 341.2 3.2 339.858 17.85752 338.602 33.6016 336.698 60.69802 331.197 64.19728 327.128 74.1277 322.117 98.11749 322.024 98.0239 314.384 106.3842 310.318 120.3183 308.612 133.6124 304.08 92.07973 299.815 109.8147 1.90357 5.50075 4.06958 5.01021 0.09359 7.63966 4.06596 1.7059 18.0378 212 PND10 - PND11 PND11 0.1016 P en mCE 1.25592 175 NO - PND10 PND10 1.14175 190 PND8 - PND9 PND9 0.004162 208 PND7 - PND8 PND8 0.1016 H en m 1.34248 224 PND6 - PND7 PND7 1.22044 224 NO - PND6 PND6 0.004562 253 PND5 - NO NO 0.1016 267 PND4 - PND5 PND5 ∆H en m 276 PND3 - PND4 PND4 J en m 305 PND2 - PND3 PND3 Q en m3/s 322 PND1 - PND2 PND2 D en m 338 Réservoir - PND1 PND1 L en m 4.26503 IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.4. Vérification des paramètres hydrauliques du SAEP IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.4. Inventaires des matériels nécessaires 240 PVC de 4 pouces pour le bloc Péan. 350 PVC de 3 pouces pour le bloc Ferme-Leblanc. 380 PVC de 2 pouces pour le bloc Lougout. 260 PVC de 1.5 pouces pour le bloc Moreau. 20 vannes en total pour les bornes fontaines, le réservoir et les deux blocs Lougout et Moreau. 11 coudes en T pour le branchement des bornes fontaines. 8 coudes 45O et 5 coudes 90O pour les différentes déviations de la conduite principale. 5 débitmètres pour les bornes fontaines qui n’en ont pas. 2 drums, 1 PVC de 1 pouce et 1 robinet pour la chambre de chloration automatique. 220 conduites de 3 pouces en aciers galvanisés pour les montagnes de LaMonge et Nan Koton. Les 3 ventouses doivent être remplacées. Des clapets anti-retour en amont des vannes de sectionnement, car il n’y en a pas sur le système. IV. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS 4.4. Coût estimatif de la réhabilitation du SAEP Le coût des matériels nécessaires pour la réhabilitation s’élève à 4,712,353.20 HTG. Le coût des outils nécessaires pour les travaux de réhabilitation est estimé à environ 346,500.00 HTG. Le salaire des ouvriers contractuels est 4,200,000.00 HTG. Le montant total du projet de réhabilitation du SAEP de FermeLeblanc s’élève à environ 10,000,000.00 HTG. NB: La durée de la réhabilitation est de 120 jours (6 mois de 20 jours) V. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 5.1. Conclusion Aujourd’hui, le SAEP ne satisfait que 23% du besoin en eau de la population. Après sa réhabilitation, l’évolution de la capacité du SAEP à satisfaire le besoin en eau de la population est : 57.44% actuellement ; 45.75% dans 10 ans (2027); 29.16% dans 20 ans (à l’horizon de l’étude, en 2037). Malgré la réhabilitation, le SAEP ne pourra pas assurer à 100% la satisfaction du besoin en eau de la population. Ce qui infirme notre hypothèse de travail. V. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 5.1. Recommandations Pour couvrir toute la zone d’influence du SAEP Remplacer les conduites d’adduction et de distribution, les vannes, les coudes etc… Ne pas condamner les bornes fontaines et les bassins de sédimentation afin de pouvoir assurer leur entretien. Utiliser la source de Leblanc pour renforcer la capacité du SAEP. Construire un autre réservoir à Bergeaud afin de pouvoir mettre ensemble les eaux des deux sources. Intensifier les opérations de maintenance sur le SAEP et diminuer le nombre d’abonnés privés. V. CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 5.1. Recommandations Pour une meilleure gestion de l’eau Restructurer le CAEPA et faire des formations pour ce dernier. Réguler le processus des élections pour le remplacement des membres du CAEPA. Établir un horaire de distribution de l’eau. Créer un compte à la CAPOSAC pour gérer les fonds relatifs à la gestion du système. Exiger au plus 15 HTG/mois pour tous les ménages de la zone d’influence du SAEP. Ne pas sectionner la conduite principale sur moins de 10m quand on veut ajouter un branchement privé. Merci de votre attention!!!