Institut de Technologie du Cambodge V.R.

Travaux dirigé: Dimensionnement le réseau d’assainissement des eaux usées

I. Objectif de l’exercice :

Déterminer les dimensions de conduites à l’aide de la méthode rationnelle et avec la méthode du

calcul hydraulique.
Questions :
Vous proposez un projet d’assainissement d’un réseau eau usée dans un quartier. On vous
demande de répondre aux questions suivantes :
Question 1. Calculer le diamètre des conduites, Pour chaque conduite vérifier que la vitesse
minimale pour l’auto-curage est respectée. Si ce n’est pas le cas, proposer une solution
permettant de satisfaire cette contrainte.
Question 2. Calculer le diamètre de la conduite et la vitesse de l’écoulement de l’eau dans le
tuyau. Contrôler le dimensionnement avec la méthode du débit de l’assainissement.

II. Méthode : calcul hydrologique

1. Débit d’écoulement

Les ouvrages seront calculés pour pouvoir transiter les débits pluviaux calculés à partir des
données explicitées au-dessus en fonction de la région d’implantation des ouvrages et de la
période de retour d’insuffisance retenue.

L’évacuation des eaux pluviales peut être à ciel ouvert ou enterrée. L’écoulement est gravitaire à
surface libre.

La formule de base pour calculer les débits de l’écoulement libre est la formule de Manning –
Srickler :
𝟐 𝟏
𝟏
𝑸𝒆 = 𝒏 × 𝑹𝟑 × 𝑺𝟐 × 𝑨𝟏 (3)

Où Qe : Débit d’écoulement en m³/s

S : Pente de la canalisation en m/m
R : Rayon hydraulique en m
n : Coefficient de Manning.
A1 : Section transversale de l’ouvrage occupée par l’eau en m2
Au calcul des tuyaux d’évacuation, la valeur de n est prise égale à
0.013 si d ≤ 600 mm
0.014 si d > 600 mm

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(N. KRÉMÉNETSKI et autres, 1984 pages 194)

 Rayon hydraulique
- Rayon hydraulique est le rapport entre la section transversale
A
de l’ouvrage occupée par l’eau et le périmètre mouillé. R 
P

A cause d’écoulement des eaux pluviale n’est pas complètement circulaire, il est difficile
pour calcule les éléments hydraulique d’écoulement. Donc, pour facilité on introduise un
paramètre appelé taux de remplissage :
𝒉
𝒂=𝒅 (4)

h : hauteur de l’eau dans le conduit

d : diamètre de conduit

D’après ce paramètre on peut calculer Q/QP.S ; V/VP.S ; A/AP.S en utilisant le la graphique au-
dessous :

Avec : Q ; V ; A: le débit, la vitesse, et la section transversal à section partiel QP.S ; VP.S ; AP.S : le
débit, la vitesse, et la section transversale d’eau à section plein.

Pour tracer cette courbure, la profondeur relative de remplissage a été calculée à plusieurs
profondeurs de courant dans un tuyau circulaire en utilisant l’équation. Manning- Srickler :

Figure 12 : La courbure de taux de remplissage

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Pour dimensionner les canalisations dans les réseaux de drainage tout d’abord on doit choisir le
taux de remplissages. Ce valeur ne doit pas passer 0.75 cette condition pour éviter instabilité
d’écoulement de l’eau dans les tuyaux. A partir ce valeur on peut déterminer les proportions
Q/QP.S et V/VP.S en utilisant la courbure au-dessus :

On suppose que l’eau s’écoule dans les tuyaux à hauteur 70% de leur diamètre,

Donc : a = 0.7, d’après le graphique au-dessus on voit que Q/QP.S = 0.8724; V/VP.S = 1.1.

QP.S = Q/0.8724 ; V = 1.1 VP.S

Dimensionner les canalisations

D’après la formule de Maning-Srikler :

1
Q  R 2 / 3  S 1/ 2  A
n
A section plein
Dt D2
R ; A   t ; n  0.013
4 4
2/3
1 D  Dt 2
Qp.s   t  S 1/ 2

0.013  4  4

Q p.s  23.976  Dt 8/ 3  S 1/ 2
3/ 8
 Q p.s  (5)
Dt   1/ 2 
 23.976  S 

Avec : QP.S : Débit de l’eau à section plein

Dt : Diamètre de tuyaux théorique à section plein
S : pente hydraulique
III. Méthode calcul par le débit
1. domestique : Qd

Pour calculer le débit domestique, il est indispensable de connaître la consommation journalière

par personne ainsi que la part des gros consommateurs.
Nous estimons la consommation journalière Qj à 150 litres par habitant et par jour.
Le débit domestique est donné par la relation:

Qd (Ils) = 10x Nbre de ménages x 0,8 x Qj x 1.34/(24 * 3600)

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Une fois le débit domestique calculé, on passe au débit domestique maximal Qd ,max en
multipliant par le facteur de pointe FP qui ne doit pas dépasser 4.

F  1,742.X Q 
0.1506

P d

Q FPXQ
d max d

2. Débit parasite : QP
En plus des eaux usées domestiques et industrielles, nous avons les eaux d'infiltration et les
eaux de captage.
Les eaux d 'infiltration sont les eaux parasites d'origine souterraine s'insinuant de façon
continue dans le réseau d'égouts par suite d'un dysfonctionnement de ce réseau. Comme
défectuosités on peut noter :

- Joints de mauvaise qualité;

- Fissures dans les conduites ;
- Mauvaise mise en oeuvre des regard s,

Les eaux de coptage sont des eaux parasites pénétrant dans un réseau d'égouts de façon
intermittente, mais surtout en période de pluie, Les eaux de captage peuvent également pénétrer
dans le réseau par les trous de levage des tampon s (couvercles) des regards situés dans les légers
affaissements du terrain et par l'action des populations en période de pluies ou parfois même sur
injonction dcs autorités,
Le débit parasite QP sc calcule par la formule suivante :

Q 0.05XQ Q  Q
P d max inf cap

Avec
Qinf : débit d'infiltration
Qcap : débit de captage
3. Débit sanitaire maximal QIIl3X

On calcule le débit sanitaire maximal par la relation suivante :

Q  Q Qmax d max P

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4. Débit pleine section QPS et vitesse pleine section VI'S

Pour calculer QPS on a besoin de connaître pour chaque tronçon :

- La pente J
- Le coefficient de rugosité Ks
- Le diamètre de la conduite : D

.Ks. 8/3 1/2

Q  .D J
P 45/3

La vitesse pleine section se calcule par la formule :

4Q

V PS  PS2
D

5. Capacité d'autocurage du réseau

Un réseau d'eau usée en système séparatif doit être répondre aux conditions d'autocurage.
suivantes :
- A demi section c'est- à-dire h/D = 0.5, les canalisations doivent assurer une vitesse
d'écoulement minimale de 0.5 à 0.7m/s ;
- Pour un remplissage de la conduite de 20% correspondant à h/D= 0.2, la vitesse
d'écoulement minimale admise est de 0.3m /s. Pour vérifier ces conditions, connaissant
et à l'aide du figure 12 ci-dessus, on calcule V et Q pour h/D = 0.5 et h/D= 0.2.

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Données:
Nº Nombre de Longueur Cote TN Cote TN Période de Surface
Tronçon population,pers ,m Maximal, Minimal retour ruisselé,Km
. m ,m 2

1 152 185 10.72 10.62 2 9.26

2 1216 405 10.65 10.50 5 5.39

1889 10
3 96 10.67 10.62 2.14

4 2117 165 10.65 10.54 2 7.82

5 2140 230 10.60 10.52 5 24.61

6 2190 220 10.62 10.52 10 181.69

7 9619 176 10.70 10.60 2 40.18
8 95 10.57 10.52 5 88.33
9 9120 160 10.67 10.50 10 310.2
10 1072 150 10.60 10.20 2 13.15

11 8519 150 10.65 10.40 5 6.60

12 9123 90 10.65 10.50 10 6.53

Chaque groupe d’étudiant doit prendre un tronçon.

** Groupe I4 GCI–A fait la première méthode.

Groupe I4 GCI–B fait la deuxìeme méthode.

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SOLOTION

 Nous sommes le groupe 5 de I4-GCI-B

Question 1. Calculer le diamètre des conduites, Pour chaque conduite vérifier que la vitesse
minimale pour l’auto-curage est respectée. Si ce n’est pas le cas, proposer une solution
permettant de satisfaire cette contrainte.
 Méthode calculs hydrauliques
 Débit domestique : Qd
Par la formule :

Qd (Ils) = 10x Nbre de ménages x 0,8 x Qj x 1.34/(24 * 3600)

On na : Nbre de ménages =2140

Q j =150l/jour = 0.15m3
Donc :
Qd (Ils) = 10x 2140 x 0,8 x 0.15 x 1.34/(24 * 3600)= 0.0398 m3 / s
Débit domestique maximal
Qd ,max  FP  Qd
Mais FP  1.742  (Qd ) 0.1506  1.742  (0.0398)0.1506  2.830m3 / s
Qd ,max  2.830  0.0398  0.1126m3 / s

 Débit parasite : QP
La formule :
QP  0.05  Qd ,max  Qinf  Qcop
QP  0.05  0.1126  5.63 10 3 m3 / s
 Débit sanitaire maximal :
Qmax  Qd ,max  QP  0.1126  5.63  103  0.118m3 / s
La formule :
1
Q   R 2/3  S 1/2  A
n
A : section plien
D D2
R  t ; A  3.14 t ; n  0.014
4 4

Débit de l’eau à section plien :

1 D D2
QP , S   ( t ) 2/3  S 1/2  3.14 t
0.014 4 4
8 1
QP , S  22.251 D  S
t
3 2

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3
QP , S
Dt  ( 1
)8
22.251 S 2
On na : longeur de conduit = 230m
Cote TN maximal = 10.60m
Cote TN Minimal = 10.52m
10.60  10.52
Donc le pente de conduit : S   3.47 104
230
 On suppose de a =0.5 d’aprѐs le graphique au-dessus on voit que
Q V
 0.5; 1
QP , S VP , S
VP , S  V et QP , S  2Qmax
le diamѐtre de conduit est :
0.118  2 3
D t ( 1
)  0.809m
8

4 2
22.251 (3.47 10 )
Dt  0.809m
4QP , S 4  0.118  2
VP , S    0.459m / s (0.5-0.7)m/s non vérifier le condition
3.14  Dt 3.14  0.8092
2

 On suppose de a =0.2 d’aprѐs le graphique au-dessus on voit que

Q V
 0.1;  0.6
QP , S VP , S
VP , S  V / 0.6 QP , S  Qmax / 0.1
et
le diamѐtre de conduit est :
3
0.118 / 0.1
D t ( 1
) 8
 1.48m
4 2
22.251 (3.47 10 )
Dt  1.48m
4QP , S 4 1.18
VP , S    0.686m / s
3.14  Dt 3.14 1.482
2

 V  0.6  VP , S  0.6  0.686  0.411m / s (=0.3m/s) non vérifier le condition

Ces conditions de capacité du d’autocurage réseau n’est pas vérifier.
Donc : on suppose une solution permettant de satisfaire cette contrainte. On choisir que
l’eau s’écoule dans les tuyaux à hauteur 70% de leur diamètre,
On a =0.7 d’aprѐs le graphique au-dessus on voit que
Q/QP.S = 0.8724; V/VP.S = 1.1.
QP.S = Q/0.8724 ; V = 1.1 VP.S

le diamѐtre de conduit est :

3
0.118 / 0.8724
D t ( 1
) 8
 0.656m
4 2
22.251 (3.47 10 )
Donc :le diamѐtre de conduite Dt  0.656m
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4QP , S 4  0.135
VP , S    0.399m / s
3.14  D 3.14  0.6562
t
2

 V  1.1 VP , S  1.1 0.399  0.438m / s

Donc : le vitesse d’écoulement V  0.434m / s

Question 2. Calculer le diamètre de la conduite et la vitesse de l’écoulement de l’eau dans le

tuyau. Contrôler le dimensionnement avec la méthode du débit de l’assainissement.
 Méthode du débit de l’assainissement
 Débit domestique : Qd
Par la formule :

Qd (Ils) = 10x Nbre de ménages x 0,8 x Qj x 1.34/(24 * 3600)

On na : Nbre de ménages =2140

Q j =150l/jour = 0.15m3
Donc :
Qd (Ils) = 10x 2140 x 0,8 x 0.15 x 1.34/(24 * 3600)= 0.0398 m3 / s
Débit domestique maximal
Qd ,max  FP  Qd
Mais FP  1.742  (Qd ) 0.1506  1.742  (0.0398)0.1506  2.830m3 / s
Qd ,max  2.830  0.0398  0.1126m3 / s

 Débit parasite : QP
La formule :
QP  0.05  Qd ,max  Qinf  Qcop
QP  0.05  0.1126  5.63 10 3 m3 / s
 Débit sanitaire maximal :
Qmax  Qd ,max  QP  0.1126  5.63  103  0.118m3 / s

 Diamѐtre de conduite:
Par la formule :
3.14  Ks
QP , S  5/3
 D8/3  J 1/2
4
QP , S  45/3
D( )3/8
3.14  Ks  J 1/2
h
On a a   0.7
d
Par le graphique :
QP , S  Qmax / 0.8724  0.118 / 0.8724  0.135m3 / s

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Ks  100m1/3 / s(béton  lisse)

J  S  3.47 104
0.135  45/3
D( )3/8  0.578m
3.14 100  (3.47 104 )1/2

Donc le diamѐtre le tuyau est D  0.578m

 La vitesse plein section se calcule
par la formule :
4Q P , S
VP , S 
3.14 D 2
4  0.135
VP , S   0.514m / s
3.14  0.5782

V  1.1 VP ;S  1.1 0.514  0.565m / s

Donc la vitesse d’écoulement est V  0.565m / s

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