Polycopie AEP

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ALIMENTATION EN EAU POTABLE
NOTES DU COURS

Introduction
Toutes les activités humaines exigent de l’eau pour être exercées.
L’emploi de l’eau implique :
une recherche, un captage, une adduction, une purification,
distribution.
Le captage, l’adduction et la distribution se complètent la plupart du temps de stockages et
d’élévations mécaniques.
I.
ECOULEMENT A SURFACE LIBRE
1. Caractéristiques d’un canal
Section du canal: géométrie du canal dans un plan perpendiculaire à son ax
Tirant d’eau (y): distance de la section libre/au point le plus bas de la section du canal
Section mouillée (S): la partie de la section limitée par les parois et la surface libre.
Largeur au miroir (L): largeur de S au niveau de la surface libre.
Périm
ètre mouillé (Pm): périmètre de la section mouillée en contact avec les parois.
Rayon hydraulique (Rh): Rh=S/Pm
Vitesse moyenne (V): V=Q/S.
Pente du canal (I): géométrie du canal dans un plan perpendiculaire à son axe.
2. Rayon hydraulique (R
H
)et Re
R
H
est le paramètre qui permet de prendre en compte l'influence du frottement du liquide sur les
parois de la canalisation. Plus il est grand plus la section de passage est grande par rapport au
périmètre "frottant".
La perte de charge sera d'autant plu
S : section utile ;
P : périmètre mouillé
Diamètre hydraulique : D
H
= 4 R
H
Adduction des eaux
Toutes les activités humaines exigent de l’eau pour être exercées.
une recherche, un captage, une adduction, une purification,
Le captage, l’adduction et la distribution se complètent la plupart du temps de stockages et
ECOULEMENT A SURFACE LIBRE
Section du canal: géométrie du canal dans un plan perpendiculaire à son ax
e.
Tirant d’eau (y): distance de la section libre/au point le plus bas de la section du canal
Section mouillée (S): la partie de la section limitée par les parois et la surface libre.
Largeur au miroir (L): largeur de S au niveau de la surface libre.
ètre mouillé (Pm): périmètre de la section mouillée en contact avec les parois.
Rayon hydraulique (Rh): Rh=S/Pm
Pente du canal (I): géométrie du canal dans un plan perpendiculaire à son axe.
est le paramètre qui permet de prendre en compte l'influence du frottement du liquide sur les
parois de la canalisation. Plus il est grand plus la section de passage est grande par rapport au
La perte de charge sera d'autant plu
s faible, que le rayon hydraulique sera grand.
P : périmètre mouillé
H
; pour une conduite circulaire ou demi-
circulaire D
Section
mouillée
Périmètre
mouillée
Radier = Fond du canal
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une recherche, un captage, une adduction, une purification,
une
Le captage, l’adduction et la distribution se complètent la plupart du temps de stockages et
Tirant d’eau (y): distance de la section libre/au point le plus bas de la section du canal
Section mouillée (S): la partie de la section limitée par les parois et la surface libre.
ètre mouillé (Pm): périmètre de la section mouillée en contact avec les parois.
est le paramètre qui permet de prendre en compte l'influence du frottement du liquide sur les
parois de la canalisation. Plus il est grand plus la section de passage est grande par rapport au
s faible, que le rayon hydraulique sera grand.
circulaire D
H
= D)

ρ :
masse volumique du fluide [kg/m
vitesse moyenne
 Régime laminaire si R
e
< 1000
Régime turbulent lisse 1000<Re<10
Régime turbulent rugueux Re > 10
3.
Caractéristiques géométriques pour différents types de sections
4. Pente du canal
La pente du canal « I » est l
a tangente de l’angle d’inclinaison du lit par rapport à l’horizontale.
Comme cet angle est généralement très petit, la pente est, en pratique, numériquement égale à
l’angle donné en radians.
• La pente de fond du canal: Jf ,
•
La pente piézométrique ou pente de la surface libre: Jw ,
(
)
( )
12
12
xx
ZZ
I
ff
−
−
−=
masse volumique du fluide [kg/m
3
] ; m = viscosité dynamique (10
-3
pa s
-
1
< 1000
Régime turbulent lisse 1000<Re<10
5
Régime turbulent rugueux Re > 10
5
= écoulement en canaux.
Caractéristiques géométriques pour différents types de sections
a tangente de l’angle d’inclinaison du lit par rapport à l’horizontale.
Comme cet angle est généralement très petit, la pente est, en pratique, numériquement égale à
La pente piézométrique ou pente de la surface libre: Jw ,
3
1
ou poiseuille) ; U =
a tangente de l’angle d’inclinaison du lit par rapport à l’horizontale.
Comme cet angle est généralement très petit, la pente est, en pratique, numériquement égale à

5. Types d’écoulements
Permanent / non permanent : Variabilité dans le temps
Permanent
: profondeur hydraulique et les vitesses moyennes et ponctuelles de l'écoulement du
canal ne varient pa
s dans le temps
Non Permanent :
Inverse de Permanent, profondeur hydraulique
 Uniforme /non-
uniforme : Variabilité dans l'espace
Uniforme
: la profondeur hydraulique et la vitesse restent invariables dans les diverses sections du
canal
Non-uniforme
la profondeur hydraulique et la vitesse
6. Équation d’énergie pour les écoulements à surface libre
Equation de conservation d’énergie
α : coefficient de correction qui tient compte de la non unifor
donnée (comme généralement 1,04<
Permanent / non permanent : Variabilité dans le temps
: profondeur hydraulique et les vitesses moyennes et ponctuelles de l'écoulement du
s dans le temps
Inverse de Permanent, profondeur hydraulique
varie dans le temps
uniforme : Variabilité dans l'espace
: la profondeur hydraulique et la vitesse restent invariables dans les diverses sections du
la profondeur hydraulique et la vitesse
change d'une section à l'autre
6. Équation d’énergie pour les écoulements à surface libre
Equation de conservation d’énergie
α : coefficient de correction qui tient compte de la non unifor
mité de la vitesse dans une section
donnée (comme généralement 1,04<
α <1,14, on suppose souvent α = 1)
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: profondeur hydraulique et les vitesses moyennes et ponctuelles de l'écoulement du
varie dans le temps
: la profondeur hydraulique et la vitesse restent invariables dans les diverses sections du
change d'une section à l'autre
du canal.
mité de la vitesse dans une section

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Écoulement uniforme
La profondeur hydraulique et la vitesse restent invariables dans les diverses sections du canal
Sf : Perte de charge par unité de longueur
Dans un écoulement à surface libre en régime uniforme, la perte de charge par unité de longueur ou
pente hydraulique de l’écoulement Sf est égale à la pente géométrique. Dans ces conditions, les
lignes du fond du canal, de la surface libre d’écoulement et d’énergie sont toutes parallèles.
Équation de Manning
V : vitesse moyenne d’écoulement en mètres par seconde ; Sf : pente de la ligne de charge (m/m),
RH : rayon hydraulique en mètres ; n : coefficient de rugosité de Manning. Dépend que de la nature
des surfaces des parois (Tableaux de Valeurs du coefficient de Manning)
II. ECOULEMENT EN CHARGE
1. Généralités
Définition
Ecoulement en charge : écoulement à section pleine. La section intérieure droite de conduite est
entièrement remplie par la veine liquide.
Formes rencontrées : circulaire, rectangulaire, triangulaire...
La forme circulaire est optimale et plus répandue : répartition homogène de la pression à l’intérieur
du tube
Domaines d’application
• Réseaux de distribution d’eau potable
• Pompes et stations de pompage
• Irrigation (sous pression) : irrigation localisée goutte à goutte, irrigation par aspersion
Variables caractéristiques des EC :
- Débit  : =(,)
- Vitesse moyenne  : =(,)
Types d’écoulements :
- Ecoulements permanents