Réseaux de distribution d'eau : Structure & Hydraulique

Ch 5 : Réseaux de distribution de l’eau
5.1. Introduction :
Les réseaux de distribution constituent l'ensemble du circuit hydraulique
qui permet de ramener l’eau, à partir du ou des réservoirs jusqu’aux
consommateurs (abonnés). C'est-à-dire, fournir le débit maximal avec
une pression au sol (ou charge) minimale compatible avec la hauteur
des immeuble.
5.2. Structure des réseaux :
Les principaux éléments d’un réseau de distribution sont :
- Les conduites.
- Les branchements.
- Les pièces spéciales (coudes, raccordements, vannes, compteurs,
….)
Les conduites de distribution doivent suivre les rues de la ville et sont
posées en terre, généralement sous le trottoir.
5.3. Types des réseaux de distribution :
Selon les liaisons entre les différents tronçons de distribution, on
distingue généralement deux types de réseaux :
Réseaux ramifiés :
Il se caractérise par :
-la circulation de l’eau dans un seul sens (des
conduites principales vers les conduites secondaires,
vers les conduites tertiaires…).
-chaque point du réseau n’est alimenté en eau que
d’un seul coté.
-Ce réseau présente l'avantage d'être économique.
Ses principaux inconvénients : alimentation sans
retour dans les conduites, il manque de sécurité
(en cas de rupture d’une conduite principale, tous
les abonnés situés à l’aval seront privés d’eau.
Réseaux maillés :
Ils sont composés de conduites suivant des
contours fermés permettant une alimentation en
retour. Les risques de perturbation de service sont
ainsi réduits.
Ainsi, chaque point du réseau peut être alimenté en
eau de deux ou plusieurs cotés.
noeud

Ce type de réseau présente les avantages suivants : plus de sécurité dans
l’alimentation (en cas de rupture d’une conduite, il suffit de l’isoler et
tous les abonnés situés à l’aval seront alimentés par les autres conduites)
et une répartition plus uniformes des pressions et des débits dans tout le
réseau.
Il est par contre plus couteux et plus difficile à calculer.
Eventuellement, on peut utiliser d’autres types de réseaux :
- Réseau mixte : est un réseau maillé comportant en cas de besoin,
quelques ramifications permettant d’alimenter quelques zones
isolées de la ville.
- Réseau étagé : dans le cas où la topographie est très tourmentée
- Réseau à alimentation distincte : réseau d’eau potable et réseau
d’eau non potable.
En générale, on utilise un réseau maillé pour alimenter une zone
urbaine et un réseau ramifié pour alimenter une zone rurale.
5.4. Composition du réseau :
Un réseau de distribution d’eau se compose généralement des
éléments suivants :
- Un branchement comprenant : une prise sur le réseau public, une
déviation jusqu’à l’intérieur de la propriété et un compteur général
dans la propriété.
- Les distributions d’eau intérieures, elles sont exécutées par un
spécialiste de plomberie.
5.5. Nature et diamètres nominal (DN) des canalisations :
Pour les canalisations d’eau sous pression, les matériaux suivants sont
utilisés :
- Les conduites en béton : sont utilisées pour les grands diamètres
(DN 2500 à 4000mm) assurant le transport de grandes quantités
d’eau.
- Les conduites en fonte : ce matériau très pratique et utilisé pour la
distribution. La gamme des diamètres varie de 60 à 300mm et
fonctionne avec des pressions assez élevé pour les petits diamètres
(64 bars).
- Les conduites en acier : est un matériau dont les DN varient de 80
à 2500mm et des pressions qui peuvent atteindre en moyenne les
70 bars pour les petits diamètres.
- Les canalisations en Polychlorure de Vinyle (PVC) : sont plus
utilisées en raison de leurs souplesses dans la pose, la résistance à
la corrosion et la résistance mécanique. Elles sont fabriquées avec
une gamme de DN allant de 63 à 500mm.

- Les conduites en Polyéthylène (PE) : est un matériau très utilisé
aujourd’hui, car il présente de nombreux avantages qui sont :
souplesse dans la pose en tranché, légèreté, non corrosif, etc. en
usine ces canalisations sont produites avec des DN de différentes
dimensions correspondant à une pression normale de 6,3, 10, 12,5
et 20 bars.
5.4. Conception et calcul des réseaux de distribution d’eau potable :
5.4.1. Quelques rappels d’hydraulique :
1 - . La mesure de la pression atmosphérique :
PA – PB = ρm gh
et PB = 0
ρm masse volumique du mercure égale à 13,6.103 kg m-3
et g = 9,81 N.kg-1
h observée est égale à 760 mm environ hauteur de mercure
On en déduit: PA = 101 396 Pascal
Remplaçons le mercure par de l’eau
PA = ρ gh
=
=
,=10,33 
La pression atmosphérique est égale à 10,33m CE (mètre de colonne
d’eau)
2 - Unités de pression :
Rappel : =
 Pression exercée
Le Pascal 1Pa = 1N.m-2
La Bar 1Bar = 105Pa
Dans les conditions normales de pression 1Bar = 10,19 m CE
Arrondi généralement à 10 m CE
3- Les charges et les pertes de charges :
La charge hydraulique :

Dans un système hydraulique, un fluide peut avoir trois types d'énergie
en même temps :
L'énergie cinétique s'appelle la charge de vitesse (V2/2g),
L’énergie potentielle s'appelle la charge d'altitude (z),
L'énergie interne de pression s'appelle la charge de pression (P/ ρg).
*L'énergie totale liée à un fluide selon le poids spécifique du fluide
s'appelle "charge hydraulique totale".
La charge hydraulique totale dans une section quelconque d'une conduite
est définie par :
=+
+
V est la vitesse moyenne de l'eau dans la conduite (= débit / section), en
m/s
P est la pression moyenne dans la conduite, en Pa
g est l'accélération de la pesanteur (= 9,81 m/s2)
z est la cote moyenne de la conduite, en m
p est la masse volumique de l'eau ( :1000 Kg/m3)
Soit Hl la charge hydraulique dans la section SI et H2 dans la section S2,
le théorème de Bernoulli, pour un fluide réel, permet d'écrire :
H1 = H2 + 
Où  (noté aussi H) représente la perte de charge totale entre la
section SI et S2.
* Application du théorème de BERNOULLI à l'alimentation en eau
potable :
+
+  = + +  + 
V1 0 
 0 V2  1 m/s   ×, (0,05)

P1 = Pression Atmosphérique absolue (= Pa absolue)
P2 = Pression dans le 2 = Pa absolue + Pression relative au 2 (Pr2)
Pour l’application aux liquides réels:
La formule devient :
+
+  = + +  + 
Ou encore :
 =  1,2
Exemple d’application de la formule simplifiée :
+
+  = + +  + 
Calcul de la pression de sortie avec un débit connu :
 =   1,2
4. Ligne de charge :
On appelle ligne de charge le lieu des points décrits par la fonction
suivante :
() = () + ()
 +()
Où (x) indique que les quantités sont des fonctions de la distance mesurée
le long de la direction générale de l’écoulement.
5. Hauteur piézométrique :
On définit la hauteur piézométrique d’un écoulement comme la somme
de l’énergie potentielle et de la pression par unité de poids :