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UNIVERSITE DE KINSHASA
FACULTE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DE GENIE-CIVIL
ANNEE ACADEMIQUE : 2015-2016
PROPOSITION D'UN SYSTEME D'ALIMENTATION EN EAU POTABLE
D'UNE AGGLOMERATION PERI-URBAINE
Cas de COGELOS & NZENGI
Par
EDIDI HERVE
Gradué en Sciences Appliquées
Mémoire présenté en vue de l'obtention du
grade d'Ingénieur Civil des Constructions
Orientation : Hydraulique et Constructions
Hydrauliques
Directeur : Prof. TITO LIMBAYA
i
TABLE DES MATIERES
TABLE DES MATIERES I
REMERCIEMENTS III
LISTE DES TABLEAUX IV
LISTE DES FIGURES V
LISTE DES SIGLES ET ABBREVIATIONS VI
LISTE DES ANNEXES VII
CHAP I. INTRODUCTION GENERALE 1
I.1. INTRODUCTION 1
I.1.1 Mise en contexte 1
I.1.3 Objectif de l'étude 3
I.1.3.1 Objectif global du travail 3
I.1.3.2. Objectifs spécifiques 3
I.1.4. Structures du travail 3
CHAP II. GENERALITES SUR LE RESEAU D'ADDUCTION D'EAU
POTABLE 4
II.1. ELEMENTS ESSENTIELS D'UN RDEP 4
II.1.1. Ressource en eau disponible 4
II.1.2. Réseau de distribution 4
II.1.2.1. Types d'adduction 4
II.1.2.2. Types de réseaux 5
II.1.2.3. Types des conduites d'un RDEP 6
II.1.2.4. Matériaux des conduites d'un RDEP 6
II.1.3. Réservoirs de stockage d'eau 8
II.1.3.1. Rôle des réservoirs d'eau 8
II.1.3.2. Types de réservoirs d'eau 8
II.2. LA DEMANDE EN EAU 8
II.2.1. Définition du concept 8
II.2.2. Déterminants de la demande 8
II.2.3. Evaluation des besoins unitaires par
catégories de consommation 9
II.2.3.1. Consommation domestique 9
II.2.3.2. Consommation sociale ou collective 9
II.2.3.3. Consommation des activités économiques
10
II.2.4. Prévision de la consommation en eau
10
II.2.4.1. Introduction 10
II.2.4.2. Evaluation des nombres des consommateurs 10
II.2.4.3. Les variations cycliques de la demande et coefficient
de modulation 11
II.2.5. Les pertes d'eau 12
II.2.6. Le débit du calcul des ouvrages du
réseau d'AEP 12
II.3. NORMES DE CONCEPTION ET CRITERES 13
II.3.1. Pressions de service minimales et maximales
13
II.3.2. Vitesse d'écoulement dans les conduites
13
II.3.3. Tracé 13
II.3.3.1. Tracé en plan 13
II.3.3.2. Profil en long 13
II.4. RAPPELS DES NOTIONS D'HYDRAULIQUES DES RESEAUX 14
II.4.1. Formule des pertes de charge linéaires
14
II.4.2. Formule des pertes de charge singulières
15
II.4.3. Eléments pour le choix des pompes 15
II.5. QUELQUES NOTIONS D'HYDRAULIQUES SOUTERRAINES 16
II.5.1 Les systèmes aquifères 16
II.5.2 Loi de Darcy-Equation de diffusivité-Formule de
Dupuit 16
II.5.3. Recherche en eau souterraine 18
II.5.4. Méthodes de forage 18
ii
CHAP III. PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE 19
III.1. PRESENTATION DE LA ZONE 19
III.1.1. Situation géographique et historique
19
III.1.2. Aspects biophysiques 21
III.1.2.1. Relief 21
III.1.2.2 Climat 21
III.1.3. Ressources en eau 21
III.1.3.1. Géomorphologie et Structure Géologique
21
III.1.3.2. Contexte Hydrogéologique 23
III.1.4. Démographie 23
III.2. SITUATION ACTUELLE D'APPROVISIONNEMENT EN EAU 24
III.3. BREF APERÇU DU REDP DE KINSHASA 25
CHAP IV. PROPOSITION ET DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME AEP
27
IV.1. DESCRIPTION DU RESEAU 27
IV.1.1. Ossature du réseau 27
IV.1.2. Tracé du réseau-Google Earth
27
IV.2. EVALUATION DES BESOINS EN EAU 30
IV.2.1. Enquêtes préliminaires 30
IV.2.2. Evaluation de la consommation 30
IV.2.3. Variation de la consommation 31
IV.2.4. Répartition de la consommation 32
IV.2.5. Calcul des débits de dimensionnement
35
IV.3. SOURCE D'APPROVISIONNEMENT 37
IV.3.1. Hypothèse d'alimentation par le
réseau alimenté par la Gombele 37
IV.3.2. Hypothèses d'alimentation par les eaux
souterraines 39
IV.3.3. Hypothèses d'alimentation par le
réseau de la Lukaya 40
IV.4. ETUDES TECHNIQUES 43
IV.4.1. Dimensionnement du réservoir 43
IV.4.2. Pré dimensionnement de conduites de
distribution 48
IV.4.3. Dimensionnement des forages 50
IV.4.4. Pré-dimensionnement des conduites de
refoulement 53
IV.4.5. Choix des groupes motopompes immergées
55
IV.4.6. SOURCE D'ENERGIE SECONDAIRE 57
IV.5. SIMULATION NUMERIQUE ET DISCUSSION DES RESULTATS 62
IV.5.1. Présentation du logiciel EPANET 62
IV.5.2. Méthode de calcul EPANET 62
IV.5.3. Paramètres d'entrée de la simulation
du réseau 64
IV.5.4. Simulation du réseau de refoulement
66
IV.5.5. Simulation du réseau de distribution
à Horizon 2047 69
IV.5.6. Simulation du réseau de distribution
à Horizon 2027 72
IV.5.7. Analyse des résultats 72
CHAP IV. ANALYSE BUDGETAIRE ET RECOMMANDATIONS
74
IV.1. COUT DE REALISATION DU PROJET 74
IV.2. DETERMINATION DE LA RENTABILITE DU PROJET 75
IV.3. RECOMMANDATIONS 77
CONCLUSION 78
BIBLIOGRAPHIE 79
ANNEXES 81
III
REMERCIEMENTS
Nous rendons grâce à Dieu, maitre de temps et de
circonstance, pour nous avoir fait arrivé au bout de cette
périple académique après plusieurs années de dur
labeur et des sacrifices.
Hélas, comme les années passent vite, l'on
oublie, soudain, toutes ces périodes rythmés des pressions et de
stress académique à la Polytechnique. Voilà la fin
s'approche, nait un vif souhait de mettre fin à ceci, de vite terminer,
comme si l'on avait peur que tout cela ne recommence.
Nous remercions sincèrement le professeur TITO LIMBAYA
pour avoir accepté le sujet et assuré la direction de ce travail
malgré ses multiples occupations.
Nous remercions également l'ainée Myra VUMBI,
Ingénieur à la REGIDESO, pour ses différentes remarques
constructives ainsi que la documentation qu'elle a pu mettre à notre
porté.
Toute ma gratitude va à l'endroit de mes parents, Papa
EDIDI Samuel et Maman TEBAYA Liliane, pour tous les efforts consentis pour
notre éducation, ainsi que à toute ma famille biologique car
c'est grâce à cette dernière que nous avons appris le
dévouement dans les études. Qu'ils trouvent ici l'expression de
ma reconnaissance.
Nous tenons aussi à remercier le corps professoral et
scientifique de la faculté polytechnique pour leur rigueur dans la
formation des futurs ingénieurs et leurs enseignements de qualité
qu'ils nous ont dispensé et qu'ils nous ont fait ce que nous devenons
aujourd'hui.
Nous sommes également reconnaissant à
l'égard de nos enseignants et maitres du Collège Saint-Esprit et
l'E.P Liziba de la paroisse Sainte Bernadette pour nous avoir montré le
chemin ouvrant ainsi la voie aux fameuses études que nous sommes ravi de
l'achever aujourd'hui.
Par cette même occasion, nous tenons à
témoigner notre gratitude à nos compagnons de lutte : chers
Kalhis KALALA et Peter LOMBOLI ainsi qu'aux collègues de la promotion
ICC/HCH de 2014 à 2016 ; A nos amis et collègues de toujours dont
les souvenirs sont et seront toujours nostalgique : Patrick KIBAMBE, Joël
MUDIAMPIMPA, Pamphile ESEBI, Jojo DIMUMBI, Martin MUSHILA, Elie ISSSOMOR,
Rodrigue MAZEBO, Dieu merci NTOKUSI, Garcia NDJATE et Roland KIAMBA ; à
notre ainé l'Ingénieur Timothée TSHIBOMBO et au centre
culturel Loango pour le cadre confortable de la lecture.
Sans pour autant oublier nos amis, confrères et membres
de « LES ERUDITS », dont Christian MUBAMBA, Christian NDAGAJEKAHA,
Armand & Hugues EDIDI et Rodrick NTUMBA.
Enfin, nous remercions toutes les personnes, de loin ou de
près, qui ont bien voulu apporter leur contribution à la
réalisation de ce travail. Le Seigneur lui-même va leur en
vouloir.
iv
LISTE DES TABLEAUX
Tableau n°2.1 : Consommation collective en Afrique .10
Tableau n°2.2 : Relation Coefficient de pointe
journalière et taille de la localité 12
Tableau n°3.1 : Production des usines de la REGIDESO 26
Tableau n° 4.1 : Tableau des coordonnés
géodésiques 29
Tableau n°4.2 : Evaluation de la demande
journalière .....31
Tableau n°4.3 : Coefficients multiplicateurs 32
Tableau n° 4.4 : Tableau caractéristiques et
consommations aux mailles 33
Tableau n°4.5 : calculs des débits de design 36
Tableau n°4.6 : Taux de desserte station de Gombele
.38
Tableau n°4.7 : Flux d'eau et Coefficient de recharge de
l'aquifère de Mont-amba 39
Tableau n°4.8 : Estimation des réserves de
l'aquifère 39
Tableau n°4.9 : Volume possible de stockage du
réservoir .........43
Tableau n°4.10 : Pré dimensionnement du
réservoir 44
Tableau n°4.11 : Dimensions caractéristique du
réservoir 44
Tableau n°4.12 : Pré-dimensionnement des conduites
de distribution ....49
Tableau n°4.13 : Localisation des lieux de forage 51
Tableau n°4.14. : paramètres des futurs forages
....53
Tableau n°4.15 : pré-dimensionnement canalisation
de refoulement 54
Tableau n°4.16 : Point de Tracé de la canalisation
....54
Tableau n°4.17 : Dimensions conduite secondaire de
connexion 55
Tableau n°4.18 : Calcul des pertes des charges
linéaires de la conduite de refoulement ...56
Tableau n°4.19 : Tableau récapitulatifs
caractéristiques moteurs et groupes
électrogènes.......58
Tableau n°4.20 : résumé
caractéristiques générateurs PV 61
Tableau n°4.21 : État des Noeuds du Réseau
de refoulement 67
Tableau n°5.1 : Estimation du coût du projet AEP de
COGELOS & NZENGI 74
Tableau5 n°5.2 : Etude de la rentabilité du projet
AEP de COGELOS & NZENGI ..76
V
LISTE DES FIGURES
Fig. 2.1 : Illustration du réseau ramifié ...5
Fig. 2.2 : Illustration du réseau maillé 5
Fig. 2.3 : Rabattement de la nappe 17
Fig. 3.1 : Profil géologique-axe Nord-Sud Kinshasa
...22
Fig. 3.2 : Coupe lithologique à NZENGI .....22
Fig. 4.1 : Réseau de distribution proposé :
Google Earth ....28
Fig. 4.2 : Réseau de distribution proposé :
Ossature 28
Fig. 4.3 : Courbe de modulation de demande .32
Fig. 4.4 : Mailles fictives et zones d'influences .35
Fig. 4.5 : Croquis de la reconfiguration du système AEP
de Kinshasa-Ouest 41
Fig. 4.6 : Entraxe des nervures verticales 45
Fig. 4.7 : Entraxe des nervures horizontales 45
Fig. 4.8 : Répartition de la pression hydrostatique sur
la paroi 45
Fig. 4.9 : Coupe prévisionnelle des futurs forages
(illustratifs) 53
Fig. 4.10: Courbe évolution HMT de F1 en fonction de Q
...56
Fig. 4.11 : Courbe caractéristique de la pompe
SP30-18MS6 ..57
Fig. 4.12 : Présentation de l'interface EPANET ..62
Fig. 4.13 : Résultat de la simulation de la conduite de
refoulement 68
Fig. 4.14 : Simulation du réseau de distribution
(Horizon 2047) 70
Fig. 4.15 : Simulation (2) du réseau de distribution
(Horizon 2047) 71
Fig. 4.16 : Simulation du réseau de distribution
(Horizon 2027) 73
vi
LISTE DES SIGLES ET ABBREVIATIONS
AC Acier
AEP Alimentation en eau potable
BA Béton armé
BF Borne fontaine
DN Diamètre nominale
E.H Equipement hydraulique
GMP Groupe motopompe
GPS Géolocalisation positionning
system
H?? Hauteur statique
INS Institut national de statistique
???? Coefficient de perte
Kpa Kilopascals
Lat. Latitude
Long. Longitude
LPS Litre par seconde
mCE Mètre colonne d'eau
PBV Pressure ball valve
PE Polyéthylène
PEHD Polyéthylène à
haute densité
PN Pression nominale
PNUE Programme des nations unies pour
l'environnement
PRV Polyester renforcé en verre
PVC Polychlorure de vinyle
RDEP Réseau d'adduction d'eau
potable
SNHR Service nationale d'hydraulique
rurale
VII
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE I : METHODE DE CALCUL-DIMENSIONNEMENT RESERVOIR
ANNEXE II : DIFFERENTS TABLEAUX (& GRAPHIQUE)
· Annexe II.1 : Caractéristiques et demande aux
niveau des noeuds
· Annexe II.2 : L'état des conduites de
refoulement
· Annexe II.3 : L'état des noeuds &
conduites-simulation (1) 2047
· Annexe II.4 : Dimensions corrigés de conduites de
distribution
· Annexe II.5 : L'état des noeuds &
conduites-simulation (2) 2047
· Annexe II.6 : simulation (1) 2047 : Courbe de
distribution des pressions
· Annexe II.6-c : simulation (2) 2047 : Courbe de
distribution des pressions
· Annexe II.7: simulation 2027 : L'état des
noeuds
ANNEXE III : ANALYSE BUDGETAIRE
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