ECOLE MAROCAINE D’INGENIERIEECOLE MAROCAINE D’INGENIERIE
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Réseaux d’assainissement urbain (18h)
RESEAUX D’ASSAINISSEMENT URBAINRESEAUX D’ASSAINISSEMENT URBAIN
� Chapitre 1 : Introduction à l’assainissement
� Chapitre 2 : Evaluation des débits des eaux usées
� Chapitre 3 : Détermination des débits d’eaux pluvialespluviales
� Chapitre 4 : Dimensionnement des réseaux d’assainissement
� Chapitre 5 : Eléments constitutifs des réseaux d’assainissement
�Natures des eaux d’assainissement
�Types de système d’assainissement, leurs avantages et inconvénients
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
�Schémas des réseaux d’assainissement
� Définition:
L’assainissement des agglomérations a pour objetd’assurer l’évacuation de l’ensemble des eaux pluviales etusées ainsi que leur rejet dans les exutoires naturels sousdes modes compatibles avec les exigences de la santé
Chapitre 1: Introduction à Chapitre 1: Introduction à l’Assainissementl’Assainissement
des modes compatibles avec les exigences de la santépublique et de l’environnement.
� Natures des eaux d’assainissement :
Les eaux d’assainissement sont de trois types :
� Eaux de ruissellement
� Eaux usées, d’origine domestique
� Eaux usées industrielles
Ces eaux peuvent être séparées ou mélangées.
� Eaux de ruissellement Les eaux de ruissellement comprennent essentiellement les eaux de la pluie.
La pollution des eaux de ruissellement est variable dans le temps, plus forte
au début d’une précipitation qu’à la fin par suite de nettoyage des aires
balayées par l’eau.
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
balayées par l’eau.
� Eaux usées d’origine domestiquesLes eaux usées d’origine domestiques comprennent :
� Les eaux ménagères (eaux de cuisine, de lessive, de toilette,….)
� Les eaux vannes (en provenance des WC, matières fécales et urines).
� Eaux industriellesLes eaux industrielles sont celles en provenance des diverses usines de
fabrication ou de transformation.
� Types de système d’assainissement, leurs avantages et inconvénients
Les systèmes d’assainissement les plus rencontrés sont :
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
Les systèmes d’assainissement les plus rencontrés sont :
- Le système séparatif
- Le système unitaire
- Le système pseudo-séparatif
- Le système individuel
� Système séparatif
� Deux réseaux : un réseau d’eaux usées et un réseau d’eaux pluviales
� La collecte séparative des eaux usées domestiques nécessite des ouvrages de section réduite en raison du volume limité des effluents.
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
ouvrages de section réduite en raison du volume limité des effluents. C’est un système économique si l’évacuation des eaux pluviales ne nécessite pas un autre réseau complet c’est à dire qu’elle puisse être réalisée en faisant un large appel au ruissellement dans les caniveaux.
� Système unitaire
Il s’impose lorsqu’il n’y a pas de possibilité de concevoiréconomiquement un réseau des eaux pluviales de surface, c’est àdire :
Si l’exutoire est éloigné des points de collecte.
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
� Si l’exutoire est éloigné des points de collecte.
� Lorsque les pentes du terrain sont faibles, ce qui imposede grosses sections aux réseaux d’égouts séparatifs.
Il est reconnu que le système unitaire est intéressant par sasimplicité, puisqu’il suffit d’une canalisation unique dans chaquevoie publique et d’un seul branchement pour chaque habitation.
� Système pseudo-séparatif
Les eaux météoriques y sont divisées en deux parties : � D’une part, les eaux provenant des surfaces de voiries qui s’écoulent par
des ouvrages conçus à cet effet : caniveaux, fossés, etc ...� D’autre part, les eaux des toitures, cours, jardins qui déversent dans le
réseau d’assainissement à l’aide des mêmes branchements que ceux des eaux usées domestiques.
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
Ce système est intéressant lorsque les surfaces imperméabilisées collectives(voiries, parking, etc ...) représentent une superficie importante avec de fortespentes.
Il constitue alors une alternative au réseau séparatif, en réduisant le nombrede branchements par habitation à un.
� Assainissement individuel
L’assainissement individuel est le système utilisé dans les zones urbaines àfaible densité dans lesquelles les eaux usées d’une habitation sont éliminées auniveau même de cette habitation ou à l’extérieur dans un terrain limitrophe
� Avantages et inconvénients des systèmes d’assainissement
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
Système d’assainissement
Avantages Inconvénients
Séparatif
- Permet d’évacuer rapidement les eaux- Assure à la STEP un fonctionnement
- Risques d’erreurs de branchement- Investissement important pour mise en Séparatif
- Assure à la STEP un fonctionnement régulier
- Investissement important pour mise en place de 2 réseaux
Unitaire
- Simple- Un seul réseau- Pas de risques d’erreur de branchement
- Dilution des eaux de la STEP en période pluvieuse (débit très variable)- Ouvrages importants
Pseudo-séparatif
- Eaux usées et eaux de ruissellement des habitations combinées- Pas de risques d’erreurs de branchement
- Investissement important pour mise en place de 2 réseaux
Individuel- Possibilité d’assainissement de zones de faible densité- Investissement réduit
- Risques de pollution des eaux souterraines
� Schémas des réseaux d’assainissementUn réseau d’assainissement est conçu comme un réseau ramifié.
On peut classer les diverses ossatures entre un nombre de schémas types :
� Le schéma perpendiculaireOn l’appelle également schéma à écoulement direct. Il convient par exemple
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
On l’appelle également schéma à écoulement direct. Il convient par exemple
aux réseaux des eaux de pluie en système séparatif
� Schéma d’équipement par déplacement latéralIl est également appelé schéma à collecteur latéral. Ses eaux sont recueillies
dans un collecteur parallèle au cours d’eau. Il permet de reporter l’effluent à
l’aval de l’agglomération. Son désavantage principal est qu’il nécessite
souvent des relèvements.
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� Schéma d’équipement à collecteur transversal ou
obliqueLe ou les collecteurs orientés par rapport à la pente topographique et à la
direction de l’écoulement du cours d’eau comporte des égouts ramifiés ; ces
derniers reportent par gravité le débouché du réseau plus loin à l’aval que
dans le schéma précédent.
Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement
dans le schéma précédent.
� Schéma par zones étagées ou schéma par
interceptionLe schéma est une transposition du schéma par déplacement latéral, mais
avec multiplication des collecteurs longitudinaux ; il permet de décharger le
collecteur bas des apports en provenance du haut de l’agglomération.
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� Schémas sectionnelsIls sont divisés en deux groupes :
� Schéma sectionnel à centre collecteur unique
Le réseau converge sur un centre. A partir de ce centre,
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l’effluent est refoulé dans un émissaire de transport
� Schéma d’équipement radial (ou à secteurs multiples)
Le système comporte plusieurs schémas en éventail.
Les schémas sectionnels conviennent spécialement aux
régions uniformément plates. Le système séparatif s’applique
bien dans de tels schémas à cause de la multiplicité des
rejets.
�Généralités
�Eaux usées domestiques
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
�Eaux usées industrielles
� Généralités:
Les calculs des débits d’eaux usées portent essentiellement sur l’estimation
des quantités et de la qualité de rejets liquides provenant des habitations et
des lieux d’activité.
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Les eaux spécifiquement industrielles : eaux de refroidissement, de lavages
des produits ou résultant de certains processus, doivent théoriquement être
traitées, ou détoxiquées avant rejet dans le réseau.
D’une manière générale, les eaux usées sont d’origine :
� Domestique (y compris équipements publics)
� Industrielle
� Eaux usées domestiques
� Qualité des Eaux domestiquesLes eaux usées contiennent, en général, les matières polluantes que nouspouvons classer comme suit :� Des matières solides� Des nutriments,� Des métaux lourds et
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
� Des métaux lourds et� Des organismes pathogènes.
Matières solides:
C’est l’ensemble des matières en suspension et des sels dissous généralementexprimés en masse après évaporation de l’eau. Ces matières sont divisées endeux parties :
� Les matières en suspension qui flottent à la surface ou qui sont en suspension dans la masse d’un liquide et que l’on peut enlever par filtration.
� Les matières dissoutes et colloïdales contenues dans l’eau et obtenues par différence entre les matières solides et les matières en suspension.
Nutriments :
Ce sont des éléments essentiels à la croissance des plantes. Leur déversement
dans un cours d’eau favorise la croissance des plantes aquatiques indésirables.
Les deux nutriments les plus importants sont l’azote (N) et le phosphore (P).
Les eaux usées en contiennent de façon significative.
Organismes pathogènes :
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Organismes pathogènes :
Les organismes pathogènes proviennent d’êtres humains infectés. Ils peuvent
causer des maladies telles que la diarrhée, le choléra, etc… Ils sont présentsen grand nombre dans les eaux usées.
Métaux lourds :
Les métaux lourds (Pb, Cd, Cr, etc) sont toxiques lorsqu’ils sont présents en
quantités appréciables. Ils peuvent nuire à la vie aquatique dans les cours
d’eau ou empêcher le fonctionnement normal des traitements biologiques. Ils
proviennent généralement des rejets industriels.
� Calcul des débits des eaux uséesLa production des eaux usées dépend de la consommation d’eau potable, dutaux de retour à l’égout Tres ainsi que du taux de branchement au réseaud’égout Trac. Elle est calculée comme suit :
Qm,EU = Tres x Trac x Qm,AEPAvec - Qm,AEP : consommation moyenne d’eau potable.
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Le calcul des besoins de consommation d’eau potable se fait sur la base de laformule suivante :
Qm,AEP = qpb x Ppb + qAdm x Ptot + qInd x Ptot + ...
où Ppb : population branchée au réseau d’ eau potable Ptot population totale de la ville.qpb : dotation en eau de la population branchéeqAdm dotation des administrationsqInd dotation des industries
Ppb = TB x PtotTB : taux de branchement au réseau d’eau potable
Débit de pointe journalière :Le calcul du débit de pointe lors du jour de production maximale Qmax,j est fait en sebasant sur la pointe journalière relative à la consommation en eau potable. Ledébit maximal journalier se calcule de la manière suivante :
Qmax,j = Cpj x Qm,EU
Le coefficient de la pointe journalière, Cpj, est le rapport du volume moyend’eau potable des trois journées successives les plus chargées de l’année surle volume moyen annuel.
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Débit de pointe horaire :Le débit de pointe horaire tient compte de la variation de la production eneaux usées lors d’une journée. Le débit maximal horaire de temps sec secalcule de la manière suivante :
Qmax,h = Cpj x Cph x Qm,EU24
Le coefficient de pointe horaire Cph se définit comme le rapport du débitmaximum dans l’heure la plus chargée QmaxEU sur le débit moyen journalierQm,EU.Le coefficient de pointe horaire est déterminé par la formule ci-dessous, en casd’absence de statistiques :
2;5,1;3)/(,
==≤+= baCphslQ
baCph
EUm
Le débit maximal de temps sec exprimé en l/s se calcule de la manièresuivante :
Qmax,EU = Cpj x Cph x Qm,EU (m3/j)x100024x3600
Expression générale du Débit de pointe horaire :L’expression générale de ce débit de pointe en tenant compte de la répartition
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
L’expression générale de ce débit de pointe en tenant compte de la répartitionspatiale des usagers de l’eau est :
Qmax,EU = Cpj x Cph x ΣΣΣΣ(Si x di x dNG) x Tres x Trac x 1 (l/s)24 x 3600
Cpj : coefficient de pointe journalièreCph : coefficient de pointe horaireSi : superficie (ha) du sous-bassin correspondant à la zone homogène idi : densité brute en hab/ha de la zone homogène iTrac : taux de branchement à l’égout Tres : coefficient de retour à l’égoutdNG : dotation en eau (l/j/hab.)
� Les eaux industrielles:Les eaux industrielles sont celles en provenance des diverses usines de
fabrication ou de transformation.
� Qualité des eaux industrielles
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
*Les eaux industrielles sont extrêmement variées selon le genre de l’industrie dont elles proviennent. Elles contiennent les substances les plus diverses, pouvant être acides ou alcalines, corrosives ou entartrantes à température élevée, souvent odorantes et colorées.
*Ces eaux peuvent nécessiter un prétraitement en usine car il faut éviter d’accueillir dans le réseau général, des eaux dont le traitement se révélerait difficilement compatible avec celui des effluents urbains.
� Quantités à évacuerLes quantités d’eau évacuées par les industries dépendent de plusieurs
facteurs :
� Nature de l’industrie
� Procédure de fabrication utilisée
� Taux de recyclage effectivement réalisé
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Il ne peut donc être indiqué que des fourchettes de quantités évacuées, une étude étant à entreprendre dans chaque cas particulier.
En ce qui concerne le rapport du débit de pointe horaire au débit moyen horaire calculé sur le nombre d’heures de travail, celui-ci, se situe généralement, entre les valeurs 2 et 3.
� Application 2.1: Calcul des débits d’eaux usées de Béni Mellal
La population de la ville de Béni Mellal, d’après le recensement de l’année
1994 est de l’ordre de 140212 habitants
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
On demande de calculer pour les horizons 2010, 2015, 2020 et 2025 :
� Les besoins en eau moyens en m3/j
� Les débits moyens d’eaux usées de temps sec et les débits maximumsde temps sec en m3/j
Le taux d’accroissement de la population entre 1994 et 2000 est de 2,75% et entre 2000 et 2005 est de 2,53%.
Le taux de restitution à l’égout Tres : 80%.
Les hypothèses retenues pour ces calculs sont récapitulées sur le tableau suivant :
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
DESIGNATION 2005 2010 2015 2020 2025
POPULATION
TAUX D'ACCROISST (%) 2.53% 2.25% 1.93% 1.60% 1.60%
TAUX DE BRANCHT RESEAU AEP (%); TB 90% 92% 94% 96% 98%
DOTATIONS EN EAU POTABLE (l/j/hab.)
POPULATION BRANCHEE 70 75 80 80 80POPULATION BRANCHEE 70 75 80 80 80
ADMINISTRATIVE 10 12 15 15 15
INDUSTRIELLE 10 10 10 10 10
RESEAU EAUX USEES
Taux de raccordement à l'égout Trac (domestique) 75% 80% 85% 90% 95%
Taux de raccordement à l'égout Trac (Admnistratif + Industriel) 100% 100% 100% 100% 100%
Rapport EU parasites par rapport au Qmj (%) 20% 20% 20% 20% 20%
Coef de pointe Journalière; Cpj 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
Coef de pointe horaire mesuré; Cph 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
Solution 2.1
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Solution 2.1
� Application 2.2:Calcul des débits d’eaux usées en tenant compte de la répartition spatiale des usagers
� Déterminer le débit de dimensionnement d’EU de chaque tronçon du collecteur B (voir tableau) en tenant compte de la répartition spatiale des usagers.
Les caractéristiques des bassins sont données dans le tableau ci-dessous :
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Les caractéristiques des bassins sont données dans le tableau ci-dessous :
Nom du Collecteur Tronçon du N° Type Surface Taux DENSITE
collecteur BV Habitat [Ha] rempl(%) (hab/ha)
B
0-1 B1IO 3.85 23% 250
RF 1.96 8% 40
1-2 B2IO 5.9 23% 250
RF 6.75 8% 40
2-3 B3RF 7.54 8% 40
RN 11.04
3-5 B4 Souk 3.46
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Dotation en eau domestique (l/j/hab) 65
Dotation en eau du souk (l/j/ha) 7000
Pointe horaire : 2.00
Pointe journalière : 1.30
Taux de branchement Eau potable 80%
Tres dom 0.8Tres dom 0.8
Tres ind. 0.8
Pourcentage des Eaux parasites par rapport au débit moyen
30%
Solution 2.2
Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées
Solution 2.2
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