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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION HYDRAULIQUE
« Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur - grade Master»
Présenté et soutenu par : RAZAKAMAHEFA Tovo Andrianavalona
Date de soutenance : 08 Juin 2018
Promotion 2016
PROJET D’ALIMENTATION EN EAU POTABLE DES COMMUNES
RURALES D’AMPANEFY ET DE SOAVINA, DISTRICT
ANTANANARIVO ATSIMONDRANO - UTILISATION DU
FLOTTATEUR A AIR DISSOUS CONVENTIONNEL
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION HYDRAULIQUE
« Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur - grade Master»
Présenté et soutenu par : RAZAKAMAHEFA Tovo Andrianavalona
Président du jury : RAMANARIVO Solofomampionona
Enseignant Chercheur à l’ESPA
Encadreur pédagogique : RANDRIANASOLO David
Enseignant Chercheur à l’ESPA
Rapporteurs : RABENANDRASANA Henri
Directeur Principal Eau, JIRAMA
RASAMOEL Jean Louis
Directeur Equipement Eau, JIRAMA
Examinateurs : RAKOTO DAVID Rambinintsoa
Enseignant Chercheur à l’ESPA
RANDRIANARIVONY Charles
Enseignant Chercheur à l’ESPA
PROJET D’ALIMENTATION EN EAU POTABLE DES COMMUNES
RURALES D’AMPANEFY ET DE SOAVINA, DISTRICT
ANTANANARIVO ATSIMONDRANO - UTILISATION DU
FLOTTATEUR A AIR DISSOUS CONVENTIONNEL
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REMERCIEMENTS
Ce document doit beaucoup aux précieuses aides et collaborations de diverses personnes, sans
qui, ce travail n’aurait pu être concrétisé.
Ainsi, je tiens à exprimer ma gratitude envers :
- Dieu Tout Puissant, qui m’a toujours gratifié de sa bonté et m’a permis de mener à
terme mes études ;
- L’ESPA, représenté par son Directeur Mr ANDRIANAHARISON Ivon, où j’ai passé
mes études universitaires ;
- La Mention HYDRAULIQUE, représentée par le Chef de Mention Mr
RAMANARIVO Solofomampionona, pour la formation qu’elle a offerte durant ces
cinq années d’études ;
- Mr RANDRIANASOLO David, Enseignant Chercheur au sein de la Mention et
encadreur pédagogique de ce mémoire, pour les conseils et directives qu’il m’a
donné ;
- Mr RABENANDRASANA Henri et Mr RASAMOEL Jean Louis, de la société
JIRAMA, ainsi que toutes les équipes au sein de cette société qui ont partagé leur
savoir-faire ;
- Les examinateurs, composés par Mr RAKOTO DAVID Rambinintsoa et Mr
RANDRIANARIVONY Charles, qui vont juger et corriger ce travail afin de pouvoir
l’améliorer ;
- Mes parents, ma famille et mes amis pour tous leurs soutiens.
Un grand merci à tous !
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DECLARATION SUR L’HONNEUR
Je soussigné, RAZAKAMAHEFA Tovo Andrianavalona, auteur de ce mémoire intitulé :
« Projet d’Alimentation en Eau Potable des Communes Rurales d’Ampanefy et de
Soavina, District Antananarivo Atsimondrano - Utilisation du Flottateur à Air Dissous
Conventionnel », déclare sur l’honneur que :
Ce document est le résultat de mes recherches personnelles, travaux qui n’ont pas
encore été publiés ;
Dans cet écrit, je n’ai ni copié, ni reproduit les œuvres d’autrui ;
Conformément à l’usage en matière de travaux destinés au public, j’ai précisé à partir
de la bibliographie les sources exactes des extraits et documents exploités.
Antananarivo, le 14 Juin 2018
RAZAKAMAHEFA Tovo Andrianavalona
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SOMMAIRE
REMERCIEMENTS
DECLARATION SUR L’HONNEUR
SOMMAIRE
LISTE DES SIGLES, ABBREVIATIONS ET ACRONYMES
LISTE DES UNITES
TABLES DES ILLUSTRATIONS
INTRODUCTION
GENERALITES SUR LE LA ZONE D’ETUDE
I. Présentation du projet
I.1. Situation actuelle et problématique
I.2. Aperçu global du projet
II. Présentation de la zone d’étude
II.1. Localisation et accessibilité
II.2. Contexte socio-économique
II.3. Contexte climatique
II.4. Géomorphologie et géologie simplifiée
II.5. Topographie
ETUDE DE L’EVOLUTION DE LA DEMANDE EN EAU ET DES APPORTS EN
EAU
III. Estimation de la demande en eau
III.1. Evolution de la population
III.2. Evolution des élèves
III.3. Evolution des cabinets médicaux privés
III.4. Evaluation de la demande
III.5. Projection de la demande
IV. Les ressources en eau :
IV.1. Etude hydrologique
IV.2. Etude hydrogéologique
IV.3. Adéquation Ressources-besoins
IV.4. Qualité de l’eau brute
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ETUDES THEORIQUES ET TECHNIQUES DES OUVRAGES
V. Quelques notions sur le traitement des eaux et établissement de la chaine hydraulique
de traitement
V.1. Différents types d’eau
V.2. Traitement des eaux de surface et des eaux souterraines
V.3. Chaîne hydraulique de traitement
VI. Théorie de la flottation
VI.1. Notion de flottation
VI.2. Flottateur à Air Dissous (FAD)
VI.3. Simulation de la théorie de la flottation sur l’eau brute de la Sisaony
VII. Dimensionnement des ouvrages
VII.1. Inventaire des ouvrages à mettre en œuvres
VII.2. L’ouvrage de captage
VII.3. La Station de traitement
VII.4. Conduite de refoulement d’eau traitée
VII.5. Réservoirs
VII.6. Réseaux de distribution
VII.7. Alimentation en énergie électrique
ETUDES FINANCIERES ET ENVIRONNEMENTALES
VIII. Etudes économiques et financières
VIII.1. Le coût de production du mètre cube d’eau
VIII.2. Détermination de l’année de l’amortissement des investissements
IX. Etudes environnementales
IX.1. Cadres juridiques et institutionnels
IX.2. Description globale du milieu récepteur
IX.3. Présentation des impacts potentiels
IX.4. Proposition des mesures à prendre
IX.5. Plan de gestion environnementale et sociale (PGES)
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES
ANNEXES
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LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES
AEP : Adduction d’Eau Potable
AFNOR : Association Française de Normalisation
APIPA : Autorité pour la Protection contre les Inondations de la Plaine
d’Antananarivo
Ar : Ariary
BD : Base de Données
BF : Borne fontaine
BP : Branchement particulier
BT : Basse Tension
CCE : Cahier des Charges Environnementales
CEG : Collège d’Enseignement Général
CEPE : Certificat d’Etudes Primaires Elémentaires
Cf. : Confer
CISCO : CIrconscription SCOlaire
CNaPS : Caisse Nationale de Prévoyance Sociale
CNR : Centre National de Référence
CP : Collège Privé
CR : Commune Rurale
CSB : Centre de Santé de Base
CTD : Collectivités Territoriales Décentralisées
DCE : Débit Caractéristique d’Etiage
DCx : Débits Caractéristiques de durée x
DEO : Direction Equipement Eau
DEXO : Direction Exploitation Eau
DN : Diamètre Nominal
EB : Eau Brute
EP : Ecole Privée
EPP : Ecole Primaire Publique
ERI : Eaux Résiduelles Industrielles
ET : Eau Traitée
FAD : Flottateur à Air Dissous
Fe : Fer
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FTM : Foiben-Taosarintanin’i Madagasikara
GEPS : Groupe Electropompe de Surface
HMT : Hauteur Manométrique Totale
HT : Haute Tension
IACM : Interrupteur Aérien à Commande Mécanique Complet
ISO : International Organization for Standardization
JIRAMA : JIro sy RAno Malagasy
JO : Journal Officiel
LP : Lycée Privé
MES : Matières en suspension
Mn : Manganèse
MT : Moyenne Tension
NF : Norme Française
NPSH : Net Positive Suction Head
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
ONG : Organisation Non Gouvernementale
pers : Personne
PGES : Plan de Gestion Environnementale et Sociale
PVC : Polychlorure de Vinyle
R1 : Réservoir numéro un
R2 : Réservoir numéro deux
RN : Route Nationale
rpm : Rotations par minute
TAC : Titre Alcalimétrique Complet
TGBT : Tableau Général Basse Tension
TTC : Toute Taxe Comprise
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LISTE DES UNITES
°C : Degré Celsius
°f : Degré Fahreneit
A : Ampère
cm : Centimètre
cm2 : Centimètre carré
daN : Décanewton-mètre
daN/m3 : Décanewton par mètre cube
fft : Forfaitaire
g/cm2 : Gramme par centimètre carré
h : Heure
Hz : Hertz
j : Jour
kg : Kilogramme
kg/m3 : Kilogramme par mètre carré
km : Kilomètre
kV : Kilovolt
L : Litre
l/j : Litre par jour
l/j/élève : Litre par jour par élève
l/j/hab : Litre par jour par habitant
l/j/pers : Litre par jour par personne
m : Mètre
m2 : Mètre carré
m3 : Mètre cube
m3/h : Mètre cube par heure
m3/h/m2 : Mètre cube par heure par mètre carré
m3/j : Mètre cube par jour
m3/mn : Mètre cube par minute
m3/s : Mètre cube par seconde
mg : Milligramme
mg/l : Milligramme par litre
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mL : Millilitre
ml : Mètre linéaire
mm : Millimètre
mm/an : Millimètre par an
mm/s : Millimètre par seconde
mn : Minute
NL/m3 : Normal litre par mètre cube
NTU : Nephelometric Turbidity Unit
pH : Potentiel hydrogène
s : Seconde
tr : Tour
V : Volt
W : Watt
μ : Micron
Ω : Ohm
Ω/m : Ohm par mètre
Ωm : Ohm mètre
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TABLES DES ILLUSTRATIONS
LISTE DES TABLEAUX :
Tableau 1 : Répartition de la population dans chaque Fokontany des deux Communes ...................... 10
Tableau 2 : Inventaire des écoles existantes et nombre des élèves ....................................................... 12
Tableau 3 : Inventaire des infrastructures sanitaires et les personnels médicaux .................................. 13
Tableau 4 : Inventaire des bâtiments administratifs .............................................................................. 14
Tableau 5 : Précipitations mesurées durant les 10 dernières années ..................................................... 14
Tableau 6 : Précipitations moyennes mensuelles des 10 dernières années ........................................... 15
Tableau 7 : Température moyenne mensuelle ....................................................................................... 15
Tableau 8 : Evolution de la population .................................................................................................. 20
Tableau 9 : Evolution du nombre des élèves ......................................................................................... 21
Tableau 10 : Evolution du taux de desserte par type de branchement................................................... 21
Tableau 11 : Consommation unitaire spécifique ................................................................................... 22
Tableau 12 : Projection de la demande en eau ...................................................................................... 23
Tableau 13 : Les Rivières existantes ..................................................................................................... 24
Tableau 14 : Débits maximales journalières observés........................................................................... 25
Tableau 15 : Débits de crue de différents périodes de retour ................................................................ 26
Tableau 16 : Résultats des sondages ..................................................................................................... 32
Tableau 17 : résultats des hypothèses des débits données par les différents puits ................................ 35
Tableau 18 : Taux limites de présences des ions et de régimes et méthodes d’analyse : ...................... 38
Tableau 19 : Référence sur les normes malgaches de potabilité bactériologique ................................. 39
Tableau 20 : Référence sur les normes de potabilité physico-chimiques et bactériologique de la
JIRAMA ................................................................................................................................................ 39
Tableau 21 : Résultats d’analyse physico-chimique et bactériologique de la rivière Sisaony .............. 41
Tableau 22 : Valeurs de a, n et C en fonction du nombre de Reynolds................................................. 49
Tableau 23 : Les paramètres caractéristiques d’un FAD ....................................................................... 53
Tableau 24 : Diamètre et masse volumique des particules présente dans l’eau .................................... 63
Tableau 25 : Résultats de calcul des vitesses ascensionnelles, Re et le volume de gaz nécessaire par kg
de MES .................................................................................................................................................. 64
Tableau 26 : Dimensionnement de la conduite de refoulement EB ...................................................... 68
Tableau 27 : Caractéristiques des conduites de refoulement EB à adopter pour le projet .................... 68
Tableau 28 : Dimensions du coagulateur - floculateur .......................................................................... 72
Tableau 29 : Dimensions du flottateur .................................................................................................. 72
Tableau 30 : Caractéristiques des conduites d’air comprimé ................................................................ 76
Tableau 31 : Résultats de calcul de dimensionnement de la conduite de refoulement d’ET vers R1 ... 83
Tableau 32 : Résultats de calcul de dimensionnement de la conduite de refoulement d’ET vers R2 ... 84
Tableau 33 : Localisation des réservoirs ............................................................................................... 85
Tableau 34 : Caractéristiques des réservoirs ......................................................................................... 87
Tableau 35 : Caractéristiques des conduites de distribution d’eau potable ........................................... 90
Tableau 36 : Coûts estimatifs des ouvrages .......................................................................................... 99
Tableau 37 : Amortissement des investissements ............................................................................... 100
Tableau 38 : Quantités et prix des réactifs de traitement .................................................................... 100
Tableau 39 : Puissance installée des équipements électromécaniques ................................................ 101
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Tableau 40 : Frais des personnels ........................................................................................................ 101
Tableau 41 : Frais de maintenance ...................................................................................................... 102
Tableau 42 : Sources et les impacts potentiels du projet sur l’environnement .................................... 106
LISTE DES CARTES :
Carte 1 : Plan de réseau eau Zone Sud .................................................................................................... 5
Carte 2 : Plan de l’installation ................................................................................................................. 8
Carte 3 : Localisation de la zone d’étude ................................................................................................ 9
Carte 4 : géologie de la Zone Sud d’Antananarivo ............................................................................... 17
Carte 5 : Localisation du lieu d’application du Syscal .......................................................................... 31
Carte 6 : Localisation du lieu des sondages de reconnaissance ............................................................. 33
LISTE DES FIGURES :
Figure 1 : Moyens d’approvisionnement en eau existant dans les lieux ................................................. 6
Figure 2 : Courbe de débit classé .......................................................................................................... 27
Figure 3 : Syscal R1 Plus Switch .......................................................................................................... 30
Figure 4 : Coupe Geoélectrique des alluvions de la Sisaony ................................................................ 31
Figure 5 : Coupe stratification de la Rivière Sisaony ............................................................................ 33
Figure 6 : Techniques de pressurisation ................................................................................................ 52
Figure 7 : Courbe efficacité de la flottation en fonction de mA/mS ..................................................... 57
Figure 8 : Figure représentative d’un flottatest ..................................................................................... 61
Figure 9 : Ouvrages à mettre en place suivant la chaine hydraulique de traitement ............................. 66
Figure 10 : Représentation des conduites de refoulement d’EB ........................................................... 68
Figure 11 : Courbe de modulation de la demande en eau ..................................................................... 92
Figure 12 : Résultat de simulation sur EPANET ................................................................................... 93
Figure 13 : Variation des pressions dans les bouts du réseau de distribution de Soavina ..................... 94
Figure 14 : Variation des pressions dans les bouts du réseau de distribution d’Ampanefy .................. 95
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INTRODUCTION
L’eau figure parmi les éléments les plus importants dans la vie, et un accès plus large
en eau potable contribue aux développements social et économique d’un pays. Elle se
présente donc comme un élément de lutte contre la pauvreté. En effet, l’utilisation de l’eau
potable fait diminuer la fréquence des maladies hydriques comme la diarrhée, les maladies de
la peau…
A Madagascar, l’accès en eau potable demeure encore un défi pour l’Etat. En effet, le
taux de desserte au niveau national est de 40,1% selon le rapport du Ministère de l’Eau, de
l’Assainissement et de l’Hygiène en 2016.
Pour le cas d’Antananarivo, bien que le taux de desserte soit de 74,22%, la continuité de la
distribution n’est plus satisfaisante. Actuellement, les zones périphériques (exemple : Itaosy,
Ambohidrapeto…) souffrent d’un grand déficit se traduisant par plusieurs coupures, surtout
pendant les heures de pointe. Cela est due au fait que la station de production Mandroseza est
surexploitée (à 116% de sa capacité nominale), la production ne répond plus à la demande
d’autant plus que la population de la capitale a quadruplé depuis sa construction.
Dans la Zone Sud, la mise en place de la station de production d’eau potable d’Ankadivoribe
en 2016 devrait résoudre ce problème de coupure dans cet axe, notamment pour les
Communes d’Andoharonofotsy, Soalandy, Bongotsara, Mahalavolona jusqu’à Amboanjobe.
Toutefois, dans cette même zone, il existe encore des Communes qui n’ont pas encore accès à
l’eau potable, à savoir la Commune Rurale de Soavina et la Commune Rurale d’Ampanefy.
Afin de pallier ce problème, la JIRAMA a effectué plusieurs études dans le but
d’approvisionner ces deux Communes en eau potable.
L’approvisionnement en eau potable consiste à distribuer en permanence de l’eau sous une
quantité et une pression suffisante à la population, et dont la potabilité est fixée par des
normes.
Une des variantes proposées est celle de construire une nouvelle station de traitement d’eau
potable autonome placée dans la Commune de Soavina ayant comme source en eau brute la
Rivière Sisaony pour desservir la zone d’étude.
Le type de traitement à appliquer varie selon la diversité de la nature et la variation
temporelle de la qualité de l’eau brute à traiter.
La flottation à air dissous est un processus de séparation solide-liquide et de liquide-liquide
analogue à la décantation. Elle est utilisée dans la clarification de l’eau. Suite aux avantages
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offerts par cette technique, elle est de plus en plus utilisée dans le domaine de traitement d’eau
potable (exemple : station de traitement d’eau potable de Macao en Chine)
Pour une application de ce type de procédé à l’échelle industrielle, l’ingénieur se doit de
connaitre son efficacité sur l’eau à traiter et de déterminer les dimensions et la forme de
l’ouvrage à mettre en place.
Ce document présente une étude de projet d’adduction d’eau potable des Communes
Rurales d’Ampanefy et de Soavina utilisant la flottation à air dissous comme méthode de
clarification.
L’étude sera divisée en 04 parties, à savoir :
- Les généralités sur la zone d’étude
- L’étude de l’évolution de la demande et des apports en eau
- Les études théoriques et techniques des ouvrages
- Les études financières et environnementales
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GENERALITES SUR LA
ZONE D’ETUDE
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I. Présentation du projet
Pour la JIRAMA, la Zone Sud est l’ensemble des agglomérations se trouvant
généralement dans toutes les parties Sud de la Rivière d’Ikopa à partir du pont de
Tanjombato. Les Communes composant cette zone sont : Tanjombato, Ankaraobato,
Andoharanofotsy, Ambohijanaka, Bongatsara, Soavina, Ampanefy et Soalandy.
I.1. Situation actuelle et problématique
I.1.1. AEP Zone Sud
En termes d’adduction d’eau potable, le réseau de la JIRAMA dans la Zone Sud
s’étend jusqu’à Amboanjobe Anjomakely.
Initialement, elle a été alimentée à partir de la station de Mandroseza par le biais de 2
surpresseurs :
- un surpresseur implanté à Mahalavolona qui alimente à la fois le réseau de
distribution d’Andoharanofotsy et la bâche de reprise située à Iavoloha.
- un surpresseur implanté à Iavoloha qui assure le remplissage des deux réservoirs situés
aussi à Iavoloha. Un réservoir de capacité 1000m3 sert à alimenter seulement le palais
présidentiel, et un autre réservoir de 1000m3 alimente les riverains de la RN7 jusqu’à
Amboanjobe Commune de Bongatsara.
Une nouvelle station de production de 120m3/h a été installée en 2016 à Ankadivoribe
Commune de Soalandy. Depuis, la limite des frontières de distribution a été établie de façon à
ce que de Tanjombato jusqu’à Mahalavolona le réseau soit alimenté à partir de Mandroseza.
La station de traitement d’Ankadivoribe desserve quelques localités de la Commune de
Soalandy, mais la majeure partie de la production va alimenter les réservoirs d’Iavoloha pour
desservir les abonnées du réseau à partir de ces réservoirs.
En cas de panne de la station d’Ankadivoribe, la vanne se situant à Mahalavolona qui définit
les frontières sera ouverte, et l’alimentation de tous les réseaux se fera de nouveau depuis
Mandroseza. Il est à noter toutefois que cette éventualité est occasionnellement rare.
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Source : Bases de données du FTM et de la JIRAMA
Carte 1 : Plan de réseau eau Zone Sud
I.1.2. AEP de Soavina et Ampanefy
Malgré sa proximité du centre-ville d’Antananarivo, la Commune de Soavina n’est
alimentée en eau potable que partiellement. Seuls le fokontany de Vahilava et quelques
privilégiés ont accès à l’eau potable dans les lieux.
En effet, le fokontany de Vahilava est alimenté en eau potable par l’intermédiaire d’une
conduite PVC DN 75 venant d’Anosizato. Les villas présentes dans la cité HAZOVATO sont
alimentées en eau potable à partir de la zone Forello par un branchement particulier muni d’un
gros compteur de la JIRAMA.
Pour le cas de la Commune d’Ampanefy, aucun branchement en eau potable n’est encore mis
en place jusqu’à maintenant.
Il existe quelques installations mises en place par des ONG (exemple : borne fontaine
alimentée par un puits muni d’un réservoir surélevé à Malaho, mise en place par l’association
Rotary) pour satisfaire les besoins de la population, mais qui restent encore très insuffisantes.
Dans les fokontany dépourvus d’eau potable, les principaux moyens d’approvisionnement en
eau restent les puits traditionnels et les sources d’eaux. Quelques ménages favorisés arrivent à
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mettre en place des réservoirs sur des tours alimentés par des puits munis de pompes pour
satisfaire leurs besoins en eau.
Figure 1 : Moyens d’approvisionnement en eau existant dans les lieux
Suites à plusieurs demandes des autorités locales, des études ont été proposées dans le
cadre du projet d’alimentation en eau potable des deux Communes. Elles s’agissaient de
connecter une conduite à partir du réseau existant.
Mais à cause des problèmes de pression et de débit que subissent actuellement les zones
périphériques durant la journée et pendant les heures de pointes, ce raccordement pourra
générer des éventuelles perturbations dans l’ensemble du réseau d’eau potable des zones
desservies.
Une extension de la station de production d’eau potable d’Ankadivoribe peut être aussi une
solution. Cependant, compte tenue de l’ampleur des travaux à réaliser, notamment sur le
système de captage et la longueur des conduites de refoulement d’eau traitée à mettre en
place, cette option serait très onéreuse.
La solution adéquate serait donc d’installer une nouvelle station de production d’eau potable
dans l’une de ces Communes afin de limiter le coût des travaux à réaliser.
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I.2. Aperçu global du projet
Ce projet consiste à mettre en place une nouvelle station de production d’eau potable
autonome d’une capacité de 150 m3/h, ainsi qu’un nouveau réseau de distribution qui
desservira les Communes Rurales de Soavina et d’Ampanefy.
L’eau brute sera captée dans les sous écoulement de la rivière Sisaony se trouvant à peu près à
2 km du centre de la Commune de Soavina. L’ouvrage de captage sera constitué par trois
puits situés sur la rive droite de la rivière exploitant à la fois les sous écoulement de la rivière
ainsi que la nappe d’alluvion. L’eau brute sera ensuite pompée par une pompe immergée puis
refoulée à travers deux (02) conduites PVC DN200 posées parallèlement sur une longueur de
2,4 km vers la nouvelle station de traitement d’eau potable située dans un point haut de la
Commune de Soavina.
Une fois traitée, l’eau sera ensuite pompée vers deux nouveaux réservoirs. L’un sera placé
près de la station de traitement et l’autre dans un point haut de la Commune d’Ampanefy.
En bref, les travaux consisteront donc à la mise en place :
- D’un système de captage et de pompage d’eau brute sur la rivière Sisaony;
- D’une conduite de refoulement d’eau brute jusqu’à la nouvelle station de traitement
d’eau ;
- D’une station de traitement d’eau complète caractérisée par un Flottateur à Air
Dissous conventionnel et un filtre bicouche ;
- De deux nouveaux réservoirs de distribution ;
- Des réseaux de distribution qui desservira les deux Communes ;
- D’un système d’alimentation en énergie électrique de l’ensemble des installations.
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Source : Bases de données du FTM
Carte 2 : Plan de l’installation
II. Présentation de la zone d’étude
II.1. Localisation et accessibilité
Les Communes de Soavina et d‘Ampanefy font partie du District d’Antananarivo
Atsimondrano, région d’Analamanga. Elles se trouvent dans la partie Sud-Ouest de la ville
d’Antananarivo. La distance séparant Soavina du chef-lieu du district est de 15km, 5km à
partir de l’axe routier de la RN7.
Quant à la commune d’Ampanefy, elle se situe à 3,5km, un peu vers le Sud à partir de la
Commune de Soavina.
Compte tenu de sa situation géographique, Soavina et d’Ampanefy font parties des
Communes périphériques appartenant à l’agglomération d’Antananarivo
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Elles sont délimitées :
- Au Nord : par le 4ème Arrondissement de la Commune Urbaine d’Antananarivo et par
Anosizato Andrefana
- À l’Est : par la Commune Rurale de Tanjombato et d’Andoharanofotsy
- À l’Ouest : par la Commune Rurale d’Ampitatafika et d’Androhibe
- Au Sud : par la Commune Rurale de Soalandy
Les principales voies d’accès dans les deux Communes sont :
- Une route goudronnée venant de la zone Forello Tanjombato
- Une route en pavée venant d’Anosizato
- Une route à moitié en pavée et à moitié en terre venant d’Andoharanofotsy
Les routes reliant les deux Communes sont généralement en terre.
De plus, un moyen de transport public est disponible pour faciliter le déplacement entre la
ville de Tana et les deux Communes. Le trajet est CNaPS-MALAHO (Ampanefy).
Source : Bases de données du FTM
Carte 3 : Localisation de la zone d’étude
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II.2. Contexte socio-économique
II.2.1. Démographie
Lors du dernier recensement effectué en 2017, on a pu compter un total de 39743
habitants dans les deux Communes qui se répartissent dans 13 Fokontany, comme le montre
le tableau ci-dessous :
Tableau 1 : Répartition de la population dans chaque Fokontany des deux Communes
Commune Fokontany Nombre de population
SOAVINA
Vahilava 2 288
Analapanga 5 048
Soavina 1 697
Ambanivohitra 3 909
Ambihivy 4 332
TOTAL SOAVINA 17 274
AMPANEFY
Ampanefy 1 569
Ambohitsoa 1 296
Antalata 2 167
Malaho 9 415
Isaingy 3 902
Ambohidronono 2 394
Ampandrotrarana 615
Behoririka 1112
TOTAL AMPANEFY 22469
TOTAL 39743
Source : Monographie CR d’Ampanefy et CR de Soavina
II.2.2. Les activités économiques
Soavina et Ampanefy se trouvent encore dans la zone rurale ; ainsi, les principales
sources de revenu de la population sont constituées par l'agriculture, l'élevage, le commerce et
l'artisanat.
Malgré la diversité de l’activité agricole, le moyen financier reste le facteur limitant la taille
de l’exploitation et de la production. De ce fait, la majorité des récoltes est destinée à la
consommation locale.
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Les cultures vivrières sont prépondérantes et procurent une grande partie des rations
alimentaires des ménages (manioc, maïs, patate douce…).
L’entretien du réseau principal d’irrigation délaissé, et l’insuffisance de pluie ces dernières
années ont gravement affaibli la production de riz. Par conséquent, les paysans se tournent de
plus en plus vers l’exploitation des tourbes et des argiles des rizières pour la confection
artisanale des briques et des tuiles.
La culture de légume constitue la seconde préoccupation des agriculteurs. Elle se pratique
presque dans la plupart des plaines. Les cultures des « ravim-bomanga », « petsay » ainsi que
divers autres légumes feuilles sont très répandue et elles assurent le ravitaillement des
marchés de la ville comme Anosizato, Anosibe, …
A part l’élevage traditionnel de bœufs, de volailles et de porcs, depuis quelque temps,
on a constaté que les paysans s’orientent de plus en plus vers élevage semi-extensif de vache
laitière d’une part et l’élevage intensif des volailles (poule pondeuse ou poulet de chair)
d’autre part.
La Commune Rurale de Soavina se spécifie par l’élevage de chevaux à Vahilava et à Soavina.
Les travaux d’artisanat sont nombreux et variés. Ils sont constitués essentiellement par les
vanneries (chapeaux, nattes, …), les articles destinés aux touristes (sculptures, art malagasy,
…), les maçonneries, les menuiseries (tables, chaises, …), les briqueteries (briques, tuiles,
…), les coutures (broderies, coupe et couture, …).
En plus des activités agricoles et élevages, l’installation des zones franches au
voisinage de la Commune de Soavina attire plusieurs travailleurs parmi les habitants. La
présence de ces nombreuses entreprises franches provoque des effets externes positifs pour les
Communes puisqu’elle offre des emplois pour la population.
II.2.3. Education
En général, les deux Communes possèdent presque toutes les infrastructures scolaires
de bases pour garantir l’éducation. Du préscolaire jusqu’au Lycée, les établissements scolaires
sont au nombre de 32, dont 10 d’entre eux sont des établissements publics et 22 sont des
établissements privés.
Pendant l’année scolaire 2016-2017, les effectifs des élèves comptent 9870 dans tous les
établissements des deux Communes.
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Tableau 2 : Inventaire des écoles existantes et nombre des élèves
Localisation Fokontany Etablissements 2015-2016 2016-2017
PUBLIC
AMPANEFY
AMBOHIDRONONO EPP AMBOHIDRONONO 111 104
AMBOHITSOA EPP AMBOHITSOA 284 284
BEHORIRIKA EPP BEHORIRIKA 108 131
ISAINGY EPP ISAINGY AMPANEFY 402 378
MALAHO EPP MALAHO 281 267
ANTALATA CEG AMPANEFY 419 397
SOAVINA
AMBIHIVY EPP SOAVINA 468 545
ANALAPANGA EPP ANALAPANGA 355 398
VAHILAVA EPP VAHILAVA 554 627
SOAVINA CEG SOAVINA 446 413
PRIVEE
AMPANEFY
MALAHO EP LES PETITS CEDRES 398 377
MALAHO EP CATHOLIQUE MAGNIFICAT 419 357
MALAHO EP LE BEGONIA 37 54
ISAINGY EP MELILOT 57 67
MALAHO EP LES BONS GRAINS 51 57
AMPANEFY EP LES PIGEONNEAUX 104 117
ANTALATA EP LES PETITS DAUPHINS II 0 54
ISAINGY CP AUX PETITES FLEURS 106 91
AMPANEFY CP CATHOLIQUE SAINT
FRANCOIS REGIS 475 517
AMPANEFY CP PILIER 125 109
MALAHO CP MODERNE LES GEMEAUX 274 239
ANTALATA LP FANARENANA 28 36
ANTALATA LP BIJOUX 898 972
MALAHO LP LUMIERE 172 182
AMBOHITSOA LP ZOARA FIONONANA 1176 1129
SOAVINA
AMBANIVOHITRA EP IRIELA 230 215
SOAVINA EP LA REFERENCE 84 106
AMBODIHADY EP FANOMEZANTSOA 37 53
SOAVINA CP CATHOLIQUE NOTRE
DAME DE LOURDES SOAVINA 971 1141
AMBANIVOHITRA CP SAGE 81 83
ANALAPANGA CP LA PERFORMANCE II 195 257
ANALAPANGA CP LA GRACE GEANTE 78 113
TOTAL 9424 9870
Source : CISCO Antananarivo Atsimondrano
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II.2.4. Santé
Les deux Communes possèdent chacune un CSB II qui est tous deux opérationnels au
service de la population. Selon les informations recueillies auprès des Communes, seule la CR
d’Ampanefy dispose de cabinets médicaux privés.
La pratique de la médecine traditionnelle reste encore vivace et a un impact sérieux sur l’état
de santé de la population, surtout celui des mères et des enfants. Cette situation se justifie par
la pratique prépondérante des matrones en cas d’accouchement, de circoncision ou de petite
chirurgie.
Tableau 3 : Inventaire des infrastructures sanitaires et les personnels médicaux
Localisation Formation
sanitaire Nombre Personnel Matériels
Ampanefy
CSB II 1
2 Médecins
1 Sage-femme
1 Dispensateur
1 Gardien
3 lits
1 pharmacie
3 tables de bureaux
3 tables d’examen
Cabinets privés 2 2 Médecins 2 tables de bureaux
2 tables d’examen
Cabinet dentaire
privé 1
1 Chirurgien-
dentiste
1 fauteuil dentaire
1 table de bureau
Soavina CSB II 1
5 Médecins
1 Sage-femme
1 Dispensateur
4 lits
1 pharmacie
3 tables de bureaux
3 tables d’examen
Source : Monographie CR d’Ampanefy et CR de Soavina
Actuellement, l’alimentation en eau des CSB II est assurée par un puits traditionnel
protégé pour celui d’Ampanefy, et par un branchement de la JIRAMA pour celui de Soavina
qui est actuellement inutilisable à cause d’une coupure presque tous les jours selon
l’affirmation des personnels du CSB II.
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II.2.5. Les bâtiments administratifs
Les Communes rurales d’Ampanefy et de Soavina sont dotées en total de 18 bâtiments
administratifs.
Tableau 4 : Inventaire des bâtiments administratifs
Commune Nombre Dénomination
Ampanefy
1 Bureau de la Commune
8 Bureau du Fokontany
1 Poste de police
Soavina
1
Bibliothèque (bâtiment de la croix
rouge)
1 Bureau de la Commune
5 Bureau du Fokontany
1 Poste de police
Source : Monographie CR d’Ampanefy et CR de Soavina
II.3. Contexte climatique
Le climat des deux Communes correspond au climat d’Antananarivo caractérisé par un
climat tempéré chaud où les précipitations sont plus importantes en été qu’en hiver. C’est le
climat tropical d’altitude.
II.3.1. Précipitation
Les précipitations mesurées durant les 10 dernières années dans la station
d’Ampandrianomby sont les suivants :
Tableau 5 : Précipitations mesurées durant les 10 dernières années
Année 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
P (mm) 1445,1 1062,5 703,7 843,5 1234,3 1167,6 1354,2 1200,6 1786,1 806,8
Source : Service Météorologique d’Ampandrianomby
D’après ce tableau, on constate une insuffisance de précipitation en 2009, en 2010 et en 2016
(inférieure à 900 mm/an). Pour les autres années, la précipitation moyenne est de 1300
mm/an.
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Tableau 6 : Précipitations moyennes mensuelles des 10 dernières années
Mois Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Déc
P (mm) 300,3 265,6 123,1 68,6 19,4 5 3,6 1,9 6,7 39,2 128,7 198,5
Source : Service Météorologique d’Ampandrianomby
Ce tableau nous montre l’altération de deux saisons en une année : la saison des pluies qui
commence le mois de Novembre jusqu’en Mars et la saison sèche qui débute le mois d’Avril
jusqu’au mois d’Octobre. La variation des précipitations entre le mois le plus sec (Août) et le
mois le plus humide (Janvier) est de 298,4 mm.
Les pluies tombent sous forme d’averses orageuses en fin d’après-midi pendant les saisons
chaudes et sous forme de brume plus ou moins persistante en saison fraîche.
II.3.2. Température
Le climat tropical d’altitude est caractérisé par des étés doux et pluvieux et des hivers
frais et très sec. La température moyenne annuelle est inférieure ou égale à 20°C.
Le mois le plus frais est tenu en juillet et le plus chaud en Décembre.
Tableau 7 : Température moyenne mensuelle
Mois Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Déc
T (°C) 22,1 21,9 21,7 20,8 18,6 16,3 15,6 16,4 18,0 20,3 21,9 22,3
Source : Service Météorologique d’Ampandrianomby
II.4. Géomorphologie et géologie simplifiée
II.4.1. Géomorphologie
Antananarivo est situé dans la région des hauts plateaux de Madagascar, composée
principalement par des collines latéritiques dans les zones hautes, et par des plaines alluviales
dans les zones basses.
Les hautes terres :
Les Hautes Terres correspondent à des réseaux de reliefs en creux ou de bas-fonds
dominés par des reliefs résiduels composés de roches dures. Le paysage est formé par des
collines convexes entre lesquelles circule un réseau hydrographique très dense. Elles sont
occupées par des roches ferralitiques à plusieurs variantes fonction de la roche mère. Une
couche latéritique à épaisseur variable recouvre la majorité de la surface
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Les bas-fonds et plaines :
Les bas-fonds sont occupés par des sols hydromorphes, plus ou moins tourbeux et
prioritairement utilisés pour la riziculture (Roederer, 1971). De vastes étendus de plaines plus
ou moins importantes, d'altitude autour de 1250 m, se distribuent un peu partout autour des
zones habitées ou des cours d’eau : les plaines de Betsimitatatra, Mahitsy, environ
d’Ambatomanga, Ambohimiadana, Ambohimanambola, en bordure de l'Ikopa, de Varahina,
de Sisaony. Ces plaines correspondent à d'anciennes zones lacustres d'âge quaternaire.
II.4.2. Géologie
Deux groupes de roches existent dans la zone d’étude : les roches métamorphiques et
les roches magmatiques intrusives.
Les roches métamorphiques :
La grande partie de notre zone d’étude se développe dans la formation de
micaschiste dans le système de graphite formée lors de la période précambrienne
plus ou moins fracturée.
Les roches magmatiques intrusives :
A l’Est et à l’Ouest se forment les diorites quartziques où elles se présentent dans
les massifs montagneux. La rivière de Sisaony se développe dans cette formation
depuis le Sud d’Ambalavao jusqu’à Ampitatafika.
Les formations récentes :
Les alluvions sont généralement apportées par les grandes rivières telles que les
alluvions d’Ikopa, de la Sisaony et d’Andromba. Quant à Sisaony, les alluvions se forment
depuis Ambalavao, au Sud, jusqu’à Ampitatafika, au Nord. Les alluvions d’Ikopa s’étendent
depuis Ambohimanambola jusqu’à la Commune de Mahitsy en formant la plaine de
Betsimitatatra.
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Source : BD500/ FTM
Carte 4 : géologie de la Zone Sud d’Antananarivo
II.5. Topographie
Notre zone d’étude est caractérisée par une altération de plaine et de colline. L’altitude
moyenne est comprise entre 1240m et 1350m.
Les levées topographiques, réalisées par une équipe technique de la JIRAMA, ont été
effectuées sur :
Le site de captage
Tout le long des conduite de refoulement (EB et ET)
L’emplacement de la nouvelle station de traitement d’eau potable
Tout le long des conduites de distribution
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ETUDE DE L’EVOLUTION
DE LA DEMANDE EN EAU
ET DES APPORTS EN EAU
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III. Estimation de la demande en eau
III.1. Evolution de la population
La population future sera calculée à partir de la formule de projection sur le taux
d’accroissement annuel :
𝑃 = 𝑃0(1 + 𝜏)𝑛
Avec :
- P = population après l’année n
- P0 = population à l’année de base
- τ = taux d’accroissement annuel
- n = nombre d’année à venir à partir de l’année de base
Pour la projection de la population future des Communes concernées par notre projet, il est
proposé de maintenir un taux d’accroissement annuel de 2,8% qui est la tendance nationale.
En effet, ce choix a été fait d’une part en raison de l’amélioration du niveau de vie de la
population surtout sur le plan sanitaire et éducatif, et d’autre part à cause d’une possibilité de
saturation des Communes.
Comme le Fokontany de Vahilava (Soavina) est déjà branché au réseau de la JIRAMA, il ne
sera pas pris en compte dans le cadre de cette étude.
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Tableau 8 : Evolution de la population
Commune Fokontany 2017 2019 2025 2030
Ampanefy
Ampanefy 1 569 1752 1752 2564
Ambohitsoa 1 296 1447 1447 2118
Antalata 2 167 2419 2419 3541
Malaho 9 415 10511 10511 15386
Isaingy 3 902 4356 4356 6376
Ambohidronono 2 394 2673 2673 3912
Ampandrotrarana 615 687 687 1005
Behoririka 1112 1241 1241 1817
Sous-total de 22469 25085 31984 36720
Taux d’accroissement annuel 2,8% 2,8% 2,8% 2,8%
Soavina
Analapanga 5 048 5335 6296 7228
Soavina 1 697 1793 2117 2430
Ambanivohitra 3 909 4131 4875 5597
Ambihivy 4 332 4578 5403 6203
Sous-total de 14986 15837 18691 21458
Taux d’accroissement annuel 2,8% 2,8% 2,8% 2,8%
Population totale 21379 27009 42820 58178
III.2. Evolution des élèves
L’évolution des élèves sera calculée de la même manière que celle de la population.
D’après les données sur les effectifs des élèves lors des deux dernières années scolaires, le
taux d’accroissement annuel des élèves est de 4,73%.
En effet, le nombre d’établissement scolaire dans les deux Communes ne cesse de croître
chaque année. Lors de notre descente sur terrain, on a pu constater des travaux de
réhabilitation et d’extension d’une école privée déjà existante dans la Commune d’Ampanefy.
De plus, le nombre de candidats enregistrés à la CISCO d’Atsimondrano pour l’examen
CEPE augmente chaque année (source : enquête auprès de la CISCO).
Le taux de 4,73% sera donc maintenu pour les projections futures.
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Tableau 9 : Evolution du nombre des élèves
Année scolaire 2016-2017 2018-2019 2024-2025 2029-2030
Nombre d’élèves 9870 10826 14288 36009
Taux d’accroissement annuel : 4,73%
III.3. Evolution des cabinets médicaux privés
Actuellement, on ne compte que 3 cabinets médicaux privés qui ne sont présents que
dans la CR d’Ampanefy. Pour le cas de la CR de Soavina, il sera préférable de prendre en
compte 3 nouveaux médecins libres vers l’horizon de 2025.
III.4. Evaluation de la demande
III.4.1. Taux de desserte
La JIRAMA a déjà effectué une enquête socio-économique auprès des ménages dans
les Communes de Soavina et Ampanefy. A partir de ces enquêtes, la volonté des ménages à se
brancher au nouveau réseau et le nombre d’abonnés potentiels sont ainsi déterminés. Par
contre, ceux qui ne pensent pas à se brancher à cause du coup de branchement souhaiteraient
tout de même s’approvisionner à de branchements publics même payants.
Pour l’année de base, le taux de desserte sera fixé en fonction du résultat de ces enquêtes.
Ce projet se fixe un objectif optimiste : que toute la population de la Commune de Soavina et
la Commune d’Ampanefy auront tous accès à l’eau potable vers 2030.
Actuellement, on constate que le niveau de vie de la population locale est en hausse.
Cela est justifié par l’existence les diverses constructions comme des villas, des maisons à
étage, des écoles…
De ce fait, la capacité des ménages à se brancher au réseau devra aussi augmenter.
A partir de ces hypothèses, pour l’année 2030, le taux de desserte sera estimé à 100% dont
70% seront des branchements particuliers (BP) et 30% seront des bornes fontaines (BF).
Tableau 10 : Evolution du taux de desserte par type de branchement
2017 2019 2025 2030
Ampanefy BP 10% 19% 47% 70
BF 55% 47% 38% 30
Total 65% 66% 84,5% 100%
Soavina BP 16% 24,9% 49,5% 70
BF 29,2% 41,1% 35% 30
Total 45% 66% 84,5% 100%
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III.4.2. Besoins unitaires
A partir de ces mêmes enquêtes, les consommations spécifiques des BF, BP, autres
usagers sont aussi déterminés.
Tableau 11 : Consommation unitaire spécifique
Désignations Consommation unitaire
[l/j/désignation]
Population branchée (BP) 55
Population non branchée (BF) 25
Elève 5
Médecin libre, personnel CSB 50
Bâtiment administratif 500
Source : JIRAMA/ DEO
III.4.3. Les pertes
Bien que le réseau de distribution soit neuf au début du projet, il faut prendre en
compte le vieillissement futur des canalisations et les éventuels dysfonctionnements.
Le rendement global des réseaux est estimé à 80%, soit une perte de 20%.
Les pertes au niveau de la station de traitement sont évaluées à 10% de la production. Ce sont
les besoins en eaux pour le fonctionnement de la station de traitement (le lavage des filtres,
évacuation des boues flottés...)
III.4.4. Le coefficient de pointe journalière
Le coefficient de pointe journalière est estimé à 1,4. Ce coefficient sera retenu jusqu’à
l’horizon 2030.
III.5. Projection de la demande
En se basant sur les hypothèses énoncées précédemment, la production journalière de
la station est résumée dans le tableau suivant pour les différentes années de la projection :
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Tableau 12 : Projection de la demande en eau
Année 2017 2019 2025 2030
Population Ampanefy 22469 23746 28025 32175
Taux de desserte 65% 66% 84,5% 100%
Population desservie Ampanefy 14605 15672 23681 32175
Population Soavina 14986 15837 18691 21458
Taux de desserte 45% 66% 84,5% 100%
Population desservie Soavina 6774 10452 15794 21458
Population totale desservie 21379 26125 39475 53633
Cas des BP
Taux Ampanefy 10% 19% 47% 70%
Population desservie Ampanefy 2247 4512 13172 22522
Taux Soavina 16% 24,9% 49,5% 70%
Population desservie Soavina 2398 3943 9252 15021
Population totale desservie BP 4645 8455 22424 37543
Consommation spécifique BP [l/j/hab] 55 55 55 55
Consommation BP [m3/j] 255,46 465,03 1233,31 2064,87
Cas des BF
Taux Ampanefy 55% 47% 38% 30%
Population desservie Ampanefy 12358 11161 10509 9652
Taux Soavina 29,2% 41,1% 35% 30%
Population desservie Soavina 12588 11894 9439 6438
Population totale desservie BF 24946 23054 19948 16090
Consommation spécifique BF [l/j/hab] 25 25 25 25
Consommation BF [m3/j] 623,65 576,35 498,71 402,25
Consommation domestique total [m3/j] 879,11 1041,39 1732,02 2467,12
Elèves 9870 10826 14285 17999
Consommation spécifique [l/j/élève] 5 5 5 5
Consommation établissements Scolaire [m3/j] 49,35 54,13 71,43 89,99
Nombre de personnels des CSB II 12 12 12 12
Nombre de Médecin libre 3 3 6 6
Consommation spécifique [l/j/pers] 50 50 50 50
Consommation des personnels sanitaires [m3/j] 0,75 0,75 0,9 0,9
Nombre d'unités administratives 18 18 18 18
Consommation spécifique [l/j/] 500 500 500 500
Consommation des unités administratives [m3/j] 9 9 9 9
Consommation totale [m3/j] 938,21 1105,26 1813,35 2567,01
Rendement global des réseaux 80% 80% 80% 80%
Perte au niveau de l'usine 10% 10% 10% 10%
Consommation journalière [m3/j] 1290,04 1519,74 2493,35 3529,64
Coefficient de pointe 1,4 1,4 1,4 1,4
Consommation de pointe journalière [m3/j] 1806,06 2127,64 3490,69 4941,50
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La consommation journalière des deux Communes pour l’année 2030 est de 3529,64
m3/j soit un débit de 150 m3/h. L’ouvrage de captage et la station de traitement d’eau potable
seront donc dimensionnés en satisfaisant ce besoin.
La consommation de pointe journalière des deux Communes pour l’année 2030 est de
4941,50 m3/j soit un débit de 205,90 m3/h. Le réseau de distribution sera dimensionné à partir
de cette valeur de débit.
IV. Les ressources en eau :
Les deux Communes Rurales, Soavina et Ampanefy, sont drainées à l’Ouest par la
Rivière Sisaony, à l’Est par la Rivière d’Ikopa et ses affluents comme l’Ankady.
Le tableau suivant montre les capacités de ces rivières :
Tableau 13 : Les Rivières existantes
Ressource Station Débit moyen [m3/s] Débit d’étiage [m3/s]
Ikopa Ambohimanambola 29,5 10
Sisaony Ampitatafika 11,7 0,19
Source : Fleuve et rivière de Madagascar
La Rivière Sisaony est la plus proche de la zone concernée par le projet (environ dans les
2km) c’est pour cela que le choix de la ressource à exploiter se tourne vers cette rivière afin
de limiter le budget et les travaux à effectuer lors du refoulement de l’eau brute.
A proximité de la zone que l’on souhaite implanter l’ouvrage de captage se trouve un barrage
de dérivation destiné à l’irrigation des terres agricoles dans le secteur.
Lors de notre descente sur terrain, on a pu constater que le système ne fonctionne plus très
bien car la prise d’eau est obstruée.
IV.1. Etude hydrologique
L’étude hydrologique a pour objectif d’estimer les débits de la rivière pendant les
périodes de crue et pendant les périodes d’étiage.
La référence aux données statistiques permet d’avoir une approche de la capacité de la
ressource disponible. Toutefois, l’influence humaine fait perdre une valeur significative aux
débits estimés statistiquement.
La mesure des valeurs des débits sur terrain est donc la méthode la plus réaliste pour évaluer
l’apport de cette ressource.
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Pour le cas de la Rivière Sisaony, l’Autorité pour la Protection contre les Inondations de la
Plaine d’Antananarivo (APIPA) effectue des mesures journalières des débits et des hauteurs
d’eaux sur la station hydrométriques d’Ampitatafika.
Ainsi dans le cadre de notre projet, l’estimation du débit de crue et des débits d’étiage se fera
par l’examen des données recueillies par l’APIPA depuis Janvier 2001 jusqu’en Décembre
2016.
IV.1.1. Estimation du débit de crue de la Sisaony
Le phénomène de crue peut être ajusté par des nombreuses lois, dont la loi la mieux
adaptée pour l’estimation des valeurs extrêmes est celle de GUMBEL.
L’estimation du débit de crue pour la Rivière Sisaony se fera donc par l’application de cette
loi sur la série des débits maximales journalières prélevés sur la dite Rivière.
Les valeurs des débits extrêmes sont présentées dans le tableau suivant :
Tableau 14 : Débits maximales journalières observés
Année Débit maximale journalière [m3/s]
2001 174,68
2002 104,63
2003 224,50
2004 126,33
2005 121,48
2006 60,35
2007 143,40
2008 160,92
2009 102,56
2010 77,57
2011 58,71
2012 58,71
2013 128,17
2014 133,78
2015 125,72
2016 150,68
Source : APIPA, station hydrométrique d’Ampitatafika
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On a les résultats suivants :
Tableau 15 : Débits de crue de différents périodes de retour
T 10 15 20
Variable de GUMBEL 2,25 2,67 2,97
Q [m3/s] 174,25 187,78 197,22
Le débit de crue de période de retour de 15 ans est donc de 187,78 m3/s correspondant à une
hauteur d’eau de 4,17m
IV.1.2. Estimation du débit d’étiage de Sisaony
Les étiages sont des phénomènes difficiles à caractériser car l’identification des débits
d’étiages ne fait pas l’objet de règle établie, ce qui s’explique par le caractère original que
peuvent prendre ces évènements d’une année à l’autre.
Ainsi, les débits d’étiage peuvent être définis à partir de débits journaliers, de débits mensuels,
ou encore de moyennes mobiles calculées sur plusieurs jours. Il est également possible de
caractériser les étiages à partir d’un débit seuil, en comptabilisant le nombre de jours sous ce
seuil ou le volume déficitaire.
On distingue généralement les valeurs issues de la courbe des débits classés, qui tiennent
compte de tous les débits moyens journaliers disponibles, des variables qui remplacent
l’étiage dans un contexte évènementiel. Ces valeurs sont appelées débits caractéristiques (ou
débits fréquentiels) et permettent d’aborder les étiages de manière plus simple, sans traitement
statistique élaboré, et de représenter les débits les plus indigents.
L’étiage absolu ou minimum absolu ne nécessite pas l’élaboration de la courbe des débits
classés, mais il se fonde sur tous les débits moyens journaliers disponibles : il représente le
plus bas débit connu d’un cours d’eau.
Le Débit Caractéristique d’Etiage (DCE) correspond au débit égalé ou non dépassé 10 jours
par an. Il s’agit d’un descripteur fréquemment utilisé pour caractériser les étiages d’un cours
d’eau.
Les Débits Caractéristiques de durées 11, 9 et 6 mois (DCx), notés respectivement DC11,
DC9 et DC6, correspondent aux débits dépassés respectivement 355, 274, et 182 jours dans
l’année. Les débits caractéristiques peuvent également s’exprimer en pourcentage en utilisant
par exemple les valeurs dépassées 90, 75 et 50% de l’année. Le DCx est très utilisé dans les
travaux portant sur la statistique des volumes et des durées déficitaires qui s’appuient sur des
débits seuils d’étiage.
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A partir des débits moyens journaliers obtenus auprès de l’APIPA, la construction de la
courbe des débits classés par la méthode globale sur une longue période nous permet
d’estimer les différents débits caractéristiques d’étiage de la rivière Sisaony.
Source : APIPA, Station hydrométrique d’Ampitatafika
Figure 2 : Courbe de débit classé
D’après cette courbe, on a pu déterminer les valeurs suivantes :
Le débit Caractéristique d’Etiage DCE (débit dépassé 355jours/an) : 0,428 m3/s
soit 1540 m3/h
Débit d’étiage absolu : 0.090 m3/s soit 331 m3/h
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IV.2. Etude hydrogéologique
L’hydrogéologie consiste à déterminer les nappes souterraines. Pendant les périodes
de pluies, les réserves d’eau de la nappe sont rechargées par infiltration et pendant les
périodes sèches, les nappes souterraines se déchargent pour assurer les débits d’étiage.
Du point de vue ressource en eau, les plus intéressants pour l’exploitation, lors d’un projet
sont les nappes d’altération et les nappes alluviales.
La nappe d’altération joue un rôle de réservoir d’eau pour alimenter la réserve d’eau de la
nappe alluviale. Elle présente donc une grande quantité de réserve.
La nappe alluviale qui est plus ou moins captive contient une grande quantité de réserve d’eau
idéale pour une adduction d’eau potable.
D’après la géologie d’Antananarivo (Cf. Paragraphe II.4.2), notre zone d’étude
possède une étendue des nappes d’alluvions. Ce sont les nappes d’alluvions de hauts plateaux
à haute pluviométrie dont le débit spécifique est entre 3 à 6 l/s/m d’après le rapport « ‘8 zones
hydrogéologique de Madagascar ».
Pour venir compléter les bases de données déjà existantes concernant l’hydrogéologie de la
zone d’étude, des études sur terrains ont été réalisées avec la JIRAMA, à savoir :
- une prospection géophysique
- des sondages de reconnaissances
Ces études ont été faites dans le but d’avoir une hypothèse des apports en eau souterraine le
plus proche de la réalité.
IV.2.1. Prospection géophysique
La méthode est basée sur la prospection électrique pour mettre en évidence la
distribution de la résistivité électrique d’une formation présente dans le sol.
IV.2.1.1. Quelques notions et définitions
La résistivité électrique d’un matériau, exprimé en Ωm, représente la capacité de ce
matériau à s’opposer au passage d’un courant électrique. Elle représente l’inverse de la
conductivité électrique σ, exprimée en Ω/m.
A l’exception des minéraux métalliques, des argiles hydratées ou du graphite, les minéraux
constitutifs des formations géologiques présentent majoritairement de résistivités importantes
(Kirsch, 2006). Pour cette raison, la circulation de courant électrique dans le sous-sol
s’effectue principalement par conduction électrolytique à travers l’eau contenue dans ces
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formations. Ainsi, la résistivité électrique d’une formation géologique ne contenant pas de
minéraux conducteurs dépend essentiellement (McNeil, 1980) :
De la quantité d’eau présente (de la porosité) ;
De la distribution de cette eau (la connectivité des pores) ;
De la minéralisation de cette eau (de sa qualité).
En conséquence, connaître la distribution des valeurs de résistivité dans le sous-sol peut
permettre de distinguer les formations géologiques présentes à travers la quantité d’eau
qu’elles contiennent ou la qualité de cette eau, informations précieuses dans le cadre d’une
étude hydrogéologique.
Le panneau électrique (appelé également imagerie de résistivité électrique ou
tomographie de résistivité électrique) correspond à une succession de sondages électriques
réalisés les uns à côté des autres. Pour cela, un réseau d’électrodes est installé le long d’un
profil rectiligne avec un espacement constant, choisi de façon à optimiser la longueur du
profil et de la pseudo-profondeur.
IV.2.1.2. Appareil utilisé
Le Syscal R1 Plus Switch 72 est un résistivimètre permettant l’utilisation d’un réseau
de 72 électrodes au maximum. Il est constitué d’une unité centrale combinant les fonctions
d’injection de courant et de mesure de la différence de potentiel engendrée. Les électrodes
sont reliées à cette unité par le biais de câbles spéciaux (câbles multiélectrodes) branchés
directement au dos de l’appareil.
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Figure 3 : Syscal R1 Plus Switch
Hors le temps de mise en place, la mesure elle-même peut durer de 30 à plus de 60 minutes
pour 72 électrodes et le résultat sera présenté sous forme de panneau électrique.
IV.2.1.3. Application
Une étude géophysique a été réalisée sur le bassin de la Sisaony, à l’Est du barrage
hydroagricole situé dans le Fokontany Vahilava, Commune Rurale de Soavina.
Cette étude a été faite avec l’aide de l’équipe de forage de la JIRAMA en utilisant le Syscal
R1 plus switch 72.
Pour se faire, quarante-quatre (44) électrodes espacées de 7 m ont été placés le long du profil
et l’opération a duré 2h (installation + mesure + repli).
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Source : Bases de données du FTM
Carte 5 : Localisation du lieu d’application du Syscal
RESULTAT
Figure 4 : Coupe Geoélectrique des alluvions de la Sisaony
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INTERPRETATION
Le résultat d’étude montre 4 couches dans le sous-sol de haut en bas :
- Une couche d’argiles moins épaisse, de résistivité inférieure à 100 Ohm.m ayant pour
épaisseur d’environ 5m (couleur verte)
- Une couche de sables à partir de 5m jusqu’à 25m qui caractérise une nappe d’alluvion
de sables supposés à grains moyens. La valeur de leur résistivité est comprise entre
180 Ohm.m et 293 Ohm.m
- Une couche d’argile épaisse de résistivité inférieure à 67,3 Ohm.m. Ces argiles
constituent le substratum imperméable de la nappe d’eau souterraine.
- Les roches dures qui commencent à apparaitre à 47m de profondeur. Leur résistivité
est supérieure à 479 Ohm.m (rouge à violet).
Remarque : suite à une constatation sur terrain, le niveau statique est de 2m de la surface du
sol
PROPOSITION
Pour mieux exploiter la nappe d’alluvion de Sisaony, il faut mettre un ouvrage de captage à
27m profondeur que ce soit un forage ou un puits télescopé qui exploitera les ressources d’eau
présente dans la couche de sable. La nappe dans cette zone est captive.
IV.2.2. Sondage de reconnaissance
Dans le cadre de la réalisation du projet Ankadivoribe, la JIRAMA a déjà effectué une
étude concernant la structure de la nappe de sous écoulement de la Rivière Sisaony.
Quatre (04) sondages ont été réalisés dans le Fokontany de Lailava Andrefana, et on a pu
constater que la Rivière Sisaony possède des nappes de sous écoulement qui sont constitués
par des sables moyens à grossier sans argiles.
Tableau 16 : Résultats des sondages
Sondage S4 S4 S4 S5
Epaisseur nappe 2,35 m 1,75 m 5 m 3,08 m
Lithologie Sables moyens Sables moyens Sables moyens Sables moyens
Hauteur d’eau
statique
2,35 m 1,75 m 4,5 m 2,5 m
Type de nappe libre libre libre libre
Source : JIRAMA/DEXO
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Source : Bases de données FTM et JIRAMA
Carte 6 : Localisation du lieu des sondages de reconnaissance
MODELE DE STRATIFICATION
On peut schématiser un modèle de la stratification suivant les résultats des sondages et les
contextes géologiques :
Source : JIRAMA/DEXO
Figure 5 : Coupe stratification de la Rivière Sisaony
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La formation des alluvions est presque tabulaire. Hydrogéologiquement, les sables de rivière
grossiers et les sables fins forment des nappes d’eau souterraine dans la zone d’étude. Leurs
épaisseurs varient entre 3m et 5m intercalés des couches d’argiles et de tourbe. Les
micaschistes sont souvent fracturés en donnant une nappe de fracture.
IV.2.3. Hypothèse de débit
Pour le projet d’adduction d’eau potable des Communes Rurales de Soavina et
d’Ampanefy, le système de captage sera envisagé être placé sur la rive droite de la Sisaony,
un peu en amont du barrage hydroagricole déjà présent dans le lieu.
En se basant sur les expériences acquises du système de captage de la station de traitement
d’Ankadivoribe, qui lui aussi exploite la Rivière Sisaony, nous préconisons d’installer un
système de captage du même genre.
Il s’agit d’installer des puits qui exploiteront les sous écoulements de la rivière et les nappes
d’alluvions présentes.
Malheureusement, faute de temps et de moyen, nous n’avons pas encore pu effectuer des
sondages mécaniques des couches de sol dans les lieux. Pour une étude plus approfondie
nécessaire à la réalisation du projet, cette opération devra être effectuée.
L’estimation du débit est donnée par la formule de débit selon Dupuit venant de la loi de
DARCY qui s’écrit pour la :
Nappe libre :
𝑄𝑁𝐿 =𝜋𝑘(𝐻2 − ℎ2)
log(𝑅𝑟)
Nappe captive :
𝑄𝑁𝐶 =2𝜋𝑘𝑒(𝐻 − ℎ)
log(𝑅𝑟)
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Avec k : perméabilité ;
H : la hauteur d’eau au repos ;
h : la hauteur d’eau restant au cours du pompage ;
R : rayon d’action ;
r : rayon du puits.
e : épaisseur de la nappe captive
Nous utiliserons comme hypothèse les valeurs données par les études déjà effectuées citées
précédemment qui ne devront pas trop se différer de la réalité.
La détermination de « k » est la plus difficile dans l’application de cette formule. Elle varie en
fonction de divers paramètres dont elle dépend comme la granulométrie, la porosité, la
viscosité à la température…. Dans ce calcul, la valeur de « k » a été arbitrairement prise dans
des catalogues en fonction de la nature des couches des nappes.
Le rabattement « s » après pompage de la nappe d’alluvion de la Sisaony est de 5,2 m
(Source : « Projet de réalisation d’ouvrage d’exploitation d’eau souterraines de Betsimitatatra
et planification d’utilisation des ressources en eau en vue d’améliorer l’adduction d’eau
potable de grand Antananarivo », Juillet 2015).
La hauteur d’eau restant après pompage est déduite à partir de cette valeur et le niveau
statique de l’eau vue sur terrain.
Le rayon d’influence d’un puits est de l’ordre de 20 m pour une nappe libre et 100 m pour une
nappe captive. Ces valeur sont déduites à partir des études déjà réalisées sur le système de
captage de la station de traitement d’Ankadivoribe située à quelques kilomètres en amont du
site prévu pour le captage de ce projet.
Les résultats des calculs sont donnés dans le tableau suivant :
Tableau 17 : résultats des hypothèses des débits données par les différents puits
Type nappe K en m/s Epaisseur nappe (m) H (m) h (m) R (m) r (m) Q (m3/h)
Libre 10-3 3 3 0,5 20 1 70,02
Captive 10-4 20 25 19,8 100 1 117,56
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IV.3. Adéquation Ressources-besoins
L’adéquation ressources-besoins consiste à vérifier si les apports disponibles
satisferont les besoins en eau pour l’adduction d’eau potable des CR de Soavina et
d’Ampanefy. En effet, dans le cas contraire, cela affecterait grandement la pérennité du
projet.
Dans l’estimation des débits apportés par les ressources de surface et les ressources
souterraines, nous avons pris les valeurs les plus défavorables pour faire les calculs afin de
prendre une marge de sécurité.
Le débit demandé pour la consommation en 2030 est évalué à 150 m3/h.
D’après les données recueillies auprès de l’APIPA, la ressource de surface pendant la
période d’étiage estimé à 1540,8 m3/h devrait assurer largement la demande en eau vers
l’horizon 2030. C’est à l’étiage absolu qui cause problème. En effet, le débit estimé à
seulement 331,2 m3/h, la marge est trop serrée. Il y a donc un risque de pénurie durant cette
période. De plus, la rivière doit également assurer un certain débit pour l’irrigation des
périmètres agricoles en aval (Ampitatafika, Fenoarivo…).
Mais aussi il faut prendre compte du changement climatique actuel qui engendre
beaucoup de problèmes liés à l’alternance des saisons (période de pluies courte et saison
sèche trop longue), ce qui crée un très faible débit d’étiage ne laissant écouler que quelque
filet d’eau dans la rivière durant les périodes très sèches.
L’apport des ressources souterraines par l’intermédiaire des puits s’avère plus
convaincant. L’installation de deux (02) puits, une pour exploiter les sous écoulement de la
rivière et l’autre pour la nappe d’alluvion apporterait un débit évalué à 187,58m3/h qui devrait
assurer la demande en eau vers l’horizon du projet. Pour adopter plus de sécurité, on choisira
de mettre en place un troisième puits qui exploitera aussi les sous écoulements. Le débit
apporté par les trois (03) puits est donc de l’ordre de 357,6 m3/h.
La présence du barrage hydroagricole devra aussi assurer une hauteur d’eau constante à son
amont ce qui est un avantage pour notre système de captage. Mais les ressources de surface
seront laissées pour l’aménagement hydroagricole.
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IV.4. Qualité de l’eau brute
IV.4.1. Contextes règlementaires et cadre juridique
Madagascar possède des textes de bases bien fondés dans les cadres juridiques, les
plus stricts dans le domaine de l’approvisionnement en eau potable. Ils sont mentionnés sous
forme de Lois et Décrets, et sont qualifiés sous le nom de « Norme Malgache de potabilité des
eaux destinées à la consommation humaine ». Tous les acteurs se spécialisant dans le domaine
de l’approvisionnement en eau potable sont obligés de se préoccuper préalablement de la
qualité de l’eau suivant ces normes avant la distribution.
IV.4.2. Les normes de potabilité
Selon la Loi n° 98-029 du 20 Janvier 1999 portant Code de l’Eau (J.O. n° 2557 E.S. du
27.01.99, p. 735) (Art. 38) : « Toute eau livrée à la consommation humaine doit être potable.
Une eau potable est définie comme une eau destinée à la consommation humaine, qui par
traitement ou naturellement, répond à des normes organoleptiques, physico-chimiques,
bactériologiques et biologiques fixées par décret. »
Le Décret N° 2004-635 du 15 juin 2004, portant modification du décret n°2003- 941
du 09 Septembre 2003 relatif à la surveillance de l'eau, au contrôle des eaux destinées à la
consommation humaine et aux priorités d'accès à la ressource en eau donne la définition eau
potable : « Toute eau destinée à l'alimentation humaine ne doit jamais être susceptible de
porter atteinte à la santé de ceux qui la consomment. Elle doit de plus, si possible, être
agréable à consommer. » Et le décret n°2003-941 du 09 Septembre 2003 relatif à la
surveillance de l'eau, au contrôle des eaux destinées à la consommation humaine et aux
priorités d'accès à la ressource en eau, souligne que « la vérification de la qualité de l'eau est
assurée conformément au programme d'analyse d'échantillons définis, en collaboration avec
les laboratoires agréés, par le Ministère de la Santé » (Art 12).
Dans le monde entier, plusieurs normes de potabilité de l’eau ont été établies. Ces
normes varient selon le pays. L’OMS impose des normes sur la potabilité de l’eau mais
chaque pays peut adopter les normes qui le conviennent.
Parmi ces normes, il y a :
Les normes internationales (OMS) ;
Les normes françaises : AFNOR ou NF ;
Les normes américaines ;
Les normes européennes : ISO ; …
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Madagascar a ses normes de potabilité dérivées de ces normes internationales et
françaises.
Les normes malgaches sont l’application de l’Article 6 du décret n°633 de l’arrêté
ministérielle du 30 décembre 2003.
IV.4.2.1. Les normes physico-chimiques malgaches de potabilité
Pour les normes physico-chimiques, la méthode et le régime d’analyse ainsi que les
valeurs limites des taux des ions sont fixés selon le Rapport Final du Manuel de procédure
pour la mise en place des projets eau et assainissement, tel que la montre le tableau suivant :
Tableau 18 : Taux limites de présences des ions et de régimes et méthodes d’analyse :
Elément Limite idéale Limite absolue Régime
d’analyse Méthode d’analyse
Conductivité (μs/cm) 2 000 3 400 1 Sur terrain,
conductivimètre
pH Entre 6,5 et 8,5 Entre 4,5 et 10 1 Sur terrain, pH-mètre
Turbidité (NTU) 5 20 1 Sur terrain
Fluor (mg/l) 1,5 8 2 Sur terrain, colorimètre
Arsenic (μg/l) 10 50 2 Sur terrain, avec un
équipement portatif
Alcalinité (mg/l) - - 2 Sur terrain, colorimètre
Nitrate (mg/l NO3) 50 100 2 Sur terrain, colorimètre
Nitrite (mg/l NO2) 0,1 3 2 Sur terrain, colorimètre
Fer (mg/l) 0,3 5 2 Sur terrain, colorimètre
Manganèse
(mg /l) 0,1 4 2 Sur terrain, colorimètre
Conductivité
(μs/cm) 2 000 3 400 1
Sur terrain,
conductivimètre
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IV.4.2.2. Les normes bactériologiques.
Sur le plan bactériologique, les critères de potabilité sont :
Tableau 19 : Référence sur les normes malgaches de potabilité bactériologique
Bactérie Méthode Critères
Micro-organismes revivivfiables à 22°C NF EN ISO 6222 100/ml
Micro-organismes revivivfiables à 37°C NF EN ISO 6222 20/ml
Bactérie coliformes NF EN ISO 9308-1 0/100ml
Escherichia coliforme NF EN ISO 9308-1 0/100ml
Entérocoque Intestinaux NF EN ISO 7899-2 0/100ml
Anaérobie sulfito-réducteurs NF EN 26461-2 0/100ml
Vibrion Protocole CNR Paris 0/100ml
La JIRAMA possède un laboratoire d’analyse qui est plus connue sur le plan physico-
chimique. Mais elle effectue également des analyses bactériologiques internes au sein du
laboratoire de Mandroseza. Les valeurs maximales admissibles selon des éléments à analyser
au sein du laboratoire sont données sur le tableau ci-dessous
Tableau 20 : Référence sur les normes de potabilité physico-chimiques et bactériologique de
la JIRAMA
NORME DE POTABILITE MALAGASY
(Décret n°2004-635 du 15/06/04)
PARAMETRES ORGANOLEPTIQUES NORME
ODEUR ABSENCE
COULEUR INCOLORE
SAVEUR DESAGREABLE ABSENCE
PARAMETRES PHYSIQUES UNITE NORME
TEMPERATURE °C < 25
TURBIDITE NTU < 5
CONDUCTIVITE μS/cm < 3000
pH 6,5 – 9,0
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PARAMETRES CHIMIQUES UNITE NORME
MINIMA MAXIMA
ELEMENTS NORMAUX
CALCIUM mg/l 200
MAGNESIUM mg/l 50
CHLORURE mg/l 250
SULFATE mg/l 250
OXYGENE DISSOUS % de saturation % 75
DURETE TH mg/l en CaCO3 500
ELEMENTS INDESIRABLES
MATIERES ORGANIQUES mg/l 2 (milieu Alcalin)
5 (milieu Acide)
AMMONIUM mg/l 0,5
NITRITE mg/l 0,1
AZOTE TOTAL mg/l 2
MANGANESE mg/l 0,05
FER TOTAL mg/l 0,5
PHOSPHORE mg/l 5
ZINC mg/l 5
ARGENT mg/l 0,01
CUIVRE mg/l 1
ALUMINIUM mg/l 0,2
NITRATE mg/l 50
FLUORE mg/l 1,5
BARYUM mg/l 1
ELEMENTS TOXIQUES
ARSENIC mg/l 0,05
CHROME TOTAL mg/l 0,05
CYANURE mg/l 0,05
PLOMB mg/l 0,05
NICKEL mg/l 0,05
POLYCHLORO-BIPHENIL PCB mg/l 0
CADIUM mg/l 0,005
MERCURE mg/l 0,001
GERMES PATHOGENES ET INDICATEURS DE
POLLUTION
NORME
COLIFORMES TOTAUX 0/100ml
STREPTOCOQUES FECAUX 0/100ml
COLIFORMES THERMO-TOLERANTS (E.COLI) 0/100ml
CLOSTRIDIUM SULFITO-REDUCTEUR < 2/20ml
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IV.4.3. Les résultats d’analyse physico-chimique et bactériologique de la rivière
Sisaony
Les résultats d’analyses de l’eau brute provenant des ressources souterraines de la
Sisaony pour le mois de Janvier et Juin 2017 sont :
Tableau 21 : Résultats d’analyse physico-chimique et bactériologique de la rivière Sisaony
- Bactériologique
CARACTERISTIQUES 14/01/2017 13/06/2017
Coliformes Totaux /100mL 10000 750
Escherichia Coli /100mL 1000 70
Streptocoques fécaux /100mL 5200 800
Spore de bactéries anaérobies sulfito-
réductrices /20mL 18 Indénombrable
- Physico-chimique
NATURE- DATE-CARACTERISTIQUES 24/01/2017 27/06/2017
TEMPERATURE °C 20,9 13,4
TURBIDITE NTU 33,7 29,8
pH 7,35 6,74
CONDUCTIVITE µS/cm 93 117,8
MINERALISATION mg/l 86 110
DURETE TOTALE °f 4,8 3,4
DURETE CALCIQUE °f 3,3 0,9
TITRE ALCALIMETRIQUE °f 0 0
TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET °f 4,5 6,5
CALCIUM mg/l 13,2 3,6
MAGNESIUM mg/l 3,65 6,08
CARBONATES mg/l 0 0
BICARBONATES mg/l 54,9 79,3
MATIERES ORGANIQUES mg/l 3,5 1
AMMONIUM mg/l 0,05 0,382
FER TOTALE mg/l 0 0,6
CHLORURES mg/l 22,01 3,55
SULFATES mg/l 17,54 7,686
NITRITES mg/l 0,02 0,166
NITRATES mg/l 0,77 1,3
SODIUM mg/l 16,92 14,98
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IV.4.4. Conclusion sur la qualité de la Sisaony
Les tableaux montrant les résultats d’analyse de la Sisaony montrent que :
- Sur le plan physico-chimique :
Malgré le fait que l’eau soit d’origine souterraine, elle ne présente pas de problème de dureté
(eau dure = concentration des ions calcium et magnésium élevé). Les paramètres causant
défaut aux normes de potabilité sont la température (un peu froide en étiage), la turbidité et les
matières organiques.
- Sur le plan bactériologique :
La rivière de Sisaony n’est pas potable sur le plan bactériologique.
Bref, du point de vue qualitatif, l’eau provenant de la Sisaony est exploitable en tant
qu’eau brute destinée à la production d’eau potable mais elle doit suivre des étapes de
traitement adéquates pour satisfaire les normes de potabilité avant d’être livrée à la
consommation.
.
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ETUDES THEORIQUES ET
TECHNIQUES DES
OUVRAGES
Page | 44
V. Quelques notions sur le traitement des eaux et établissement de
la chaine hydraulique de traitement
V.1. Différents types d’eau
Les eaux destinées à la consommation humaine sont de différentes natures. Le choix
de ressources à exploiter dépend de plusieurs facteurs mais le choix se porte généralement sur
les eaux de surface et les eaux souterraines.
L’exploitation des eaux de mer reste la dernière option à choisir à cause de la complexité du
traitement à effectuer et un coût de traitement élevé.
V.2. Traitement des eaux de surface et des eaux souterraines
V.2.1. Traitement des eaux de surface
Ces eaux doivent subir un traitement global de clarification qui interviendra sur tous
les paramètres, en fonction des caractéristiques les plus défavorables de l’eau brute et de
l’objectif de qualité fixé pour l’eau traitée. En outre, il faut assurer la stabilité biologique et
chimique par chloration et ajout de chaux.
V.2.2. Traitement des eaux souterraines
Dans ce domaine, la première étape consiste à une bonne protection et une exploitation
raisonnée des nappes d’eau souterraine. Bien qu’elles soient généralement claires à
l’émergence, ces eaux peuvent, en absence de traitement, engendrer des problèmes liés à la
présence des ions Fe2+, Mn2+, H2S (précipitations d’oxydes de fer et de manganèse ou de
soufre colloïdal, respectivement). En outre, elles peuvent présenter une forte agressivité
carbonique et des chiffres élevés de dureté, sels d’acides fort, ammonium, nitrates, silice,…
Très souvent, il faudra leur appliquer un traitement spécifique en fonction des éléments qui
viennent d’être cités.
V.3. Chaîne hydraulique de traitement
La chaîne hydraulique de traitement est l’ensemble des processus suivis par une
quelconque eau brute depuis le captage dans le milieu naturel jusqu’au refoulement vers le
réservoir de distribution, afin de la rendre potable. Il existe de nombreuses variantes de
chaînes hydrauliques de traitement suivant la qualité de l’eau brute à traiter, la demande des
consommateurs, et surtout les normes en vigueur qui fixent les paramètres admissibles en
terme de qualité de l’eau potable.
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A partir des résultats d’analyse de la rivière de Sisaony, une filière de traitement d’eau dit
« classique » sera nécessaire. Elle se composera d’une étape de clarification pour le traitement
physico-chimique et d’une étape de désinfection pour le traitement bactériologique.
La chaine hydraulique de traitement sera donc composée depuis le captage jusqu’à la
distribution par les processus de:
- Coagulation
- Floculation
- Flottation
- Filtration
- Désinfection
V.3.1. Clarification
La clarification est l’ensemble des opérations qui permettent d’éliminer les MES
(minérales et organiques) d’une eau brute ainsi qu’une partie des matières organiques
dissoutes (fraction floculable), par la combinaison de plusieurs techniques tels que la
coagulation-floculation, la décantation ou flottation et la filtration. Dans la plupart des cas, ce
sont les eaux de surfaces qui nécessitent des traitements de clarification rigoureux à cause de
leur turbidité généralement élevée.
Une eau claire est appréciée à travers la turbidité, l’objectif principal de la clarification est
donc de donner une eau de turbidité conforme à la Norme de potabilité (< 5NTU pour la
Norme Malgache).
V.3.2. Coagulation
La coagulation est la déstabilisation des particules colloïdales par addition d’un réactif
chimique qui est le coagulant.
La coagulation consiste à introduire dans l’eau un produit capable de :
- décharger les colloïdes généralement électronégatifs présents dans l’eau
- donner naissance à un précipité
V.3.4. Floculation
La floculation est l’agglomération de ces particules « déchargées » en microfloc
flottable ou en flocons volumineux décantables. Cette floculation peut être améliorée par
l’ajout d’un autre réactif : le floculant ou adjuvant de floculation.
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V.3.6. Flottation
Par opposition à la décantation, la flottation est un procédé de séparation solide-liquide
ou liquide-liquide qui s’applique à des agrégats dont la masse volumique est inférieure à celle
du liquide qui les contient ; ces agrégats étant recueillis, in fine, sous forme d’écumes (boues
flottées) à la surface de l’appareil. L’eau clarifiée sera ensuite récupéré par sous-verge
(siphonage).
V.3.7. Filtration
La filtration est un procédé de séparation qui utilise le passage d’un mélange solide-
liquide à travers un milieu poreux (filtre) qui retient les particules solides et laisse passer le
liquide (filtrat). L’eau à filtrer passe à travers un lit filtrant constitué de matériau granulaire,
dont la hauteur de couche est importante et dépend du type de filtre. Les matières en
suspension sont retenues dans les espaces inter-granulaires, sur la plus grande partie de la
hauteur de couche
Les deux filtres les plus appliquées sont :
- Les filtres monocouches ouverts sur sable
- Les filtres bicouches ouverts à sable et charbon actif (exemple : anthracite)
V.3.8. Désinfection
La plupart des eaux, qu’elles aient subies ou non un traitement préalable, et même si
elles sont parfaitement limpides, se trouvent souvent contaminées par des microbes
pathogènes à l’organisme humain.
Le chlore, pour sa grande efficacité à l’état de traces, et par sa facilité d’emploi, est le réactif
le plus utilisé pour assurer la désinfection de l’eau. L’action microbicide, à faible dose,
s’explique par la destruction des diastases indispensables à la vie des germes microbiens. En
outre, le chlore est doté d’un pouvoir oxydant important, favorable à la destruction des
matières organiques.
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VI. Théorie de la flottation
(Source : DEGREMONT, Mémento Technique de l’eau)
Le procédé de flottation est très ancien puisqu’il a été appliqué dans l’industrie minière
depuis le XIXè siècle.
Au début du XXè siècle, la flottation a été utilisée dans le traitement des eaux pour récupérer
des corps de densité inférieure à celle de l’eau (exemple : huile, fibre de papier…). A partir
des années 60, la flottation a été employée comme un procédé alternatif à la sédimentation
dans le traitement d’eau potable et d’eau usée, dont l’eau brute est peu turbide, colorée et
concentrée en algues ou acides fulviques (présent dans l’humus). Actuellement, la flottation
est également utilisée de manière intensive pour l’épaississement des boues. (Arora et al,
1995)
VI.1. Notion de flottation
VI.1.1. Définition
La flottation fait appel à la différence entre la masse volumique de solide ou des
globules liquides et celle du liquide dans lequel ils sont en suspension. Toutefois, par
opposition à la décantation, ce procédé de séparation solide-liquide ou liquide-liquide qui
s’applique à des particules dont la masse volumique réelle (flottation naturelle) ou apparente
(flottation provoquée) est inférieur à celle du liquide qui les renferme. Les particules sont
ensuite recueillies sous forme d’écumes (boues flottées) à la surface supérieure de l’appareil.
La flottation est dite naturelle si la différence de masse volumique entre les agrégats et l’eau
est naturellement suffisante pour une séparation.
La flottation est dite assistée si elle met en œuvre des moyens extérieurs (du gaz, air, azote,
gaz naturel éventuellement avec réactifs) pour améliorer la séparation des particules
naturellement flottables (mais avec une vitesse de séparation insuffisante).
La flottation est dite provoquée lorsque la masse volumique de la particule, à l’origine
supérieure à celle du liquide, est artificiellement réduite pour provoquer sa flottation. Elle tire
alors partie de l’aptitude qu’ont certaines particules solides ou liquides à s’unir à des bulles de
gaz (l’air le plus souvent) pour former des ensembles « particule-gaz » moins denses que le
liquide dont elles constituent la phase dispersée.
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VI.1.2. Conditions de la flottation
La résultante des forces (pesanteur, poussée d’Archimède, force de résistance) conduit
à un déplacement ascendant des ensembles « particule-gaz » qui se concentrent à la surface
libre du liquide d’où ils sont éliminés.
Pour que la flottation de particules solides ou liquide plus denses que le liquide soit réalisable,
il faut que l’adhérence des particules aux bulles de gaz soit plus forte que la tendance du
liquide à mouiller les particules. Le mouillage d’un solide par un liquide se détermine par
l’angle de contact ou de raccordement formé par la surface du solide et la bulle de gaz :
Si 𝚹 = 0, le mouillage du solide par le liquide est parfait ; l’adhérence « solide-
gaz » est impossible ;
Si 𝚹 = 180°, le mouillage du solide par le liquide est nul ; le contact solide-gaz est
optimal. En fait, il s’agit là d’un cas limite qui n’existe jamais dans la pratique, car
aucun liquide ne donne un angle 𝚹 plus grand que 110° (cas du mercure)
Entre ces deux valeurs, l’adhérence « particule-gaz » augmente avec la valeur de
l’angle 𝚹
Une telle approche de la flottabilité d’une particule est envisageable dans le cas de particules
solides ou liquides (huiles) dont la forme est relativement simple et la nature bien connue.
Dans le cas de particules floculées, aux phénomènes de surface s’ajoutent des adhérences
mécaniques liées à la structure des flocs, en particulier des inclusions de gaz dans les flocs.
VI.1.3. Equations de la vitesse ascensionnelle
L’ensemble « particule-bulle de gaz » acquiert rapidement une vitesse ascensionnelle
dont la valeur reste constante : il s’agit de la vitesse limite d’ascension qui se calcule, comme
pour les particules soumises à une décantation, à l’aide de la formule générale de Newton :
𝑣 =4𝑑2𝑔(𝜌𝑠 − 𝜌𝑒)
3𝐶𝜌𝑒
Pour le cas de la flottation :
v : la vitesse ascensionnelle de l’ensemble (m/s)
d : le diamètre de l’ensemble « particule-bulle de gaz » en cm
g : 9,81 m/s2
ρe : la masse volumique du fluide (kg/m3)
ρs : masse volumique apparente de l’ensemble « particule-bulle de gaz » (kg/m3)
C : le coefficient de trainée qui est lié au nombre de Reynolds Re de la particule avec :
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𝐶 = 𝑎𝑅𝑒−𝑛
a et n sont des coefficients et :
𝑅𝑒 =𝑣𝜌𝑑
𝜂
v : vitesse de la particule (m/s)
ρ : masse volumique du liquide (kg/m3)
d : diamètre de la particule (m)
η : viscosité dynamique du liquide (Pa.s)
Si le nombre de Reynolds est petit, les forces de viscosité sont bien supérieures aux forces
d’inertie. Si Re est grand, les forces de viscosité sont négligeables.
Le tableau ci-dessous donne les différentes valeurs de a, n et C en fonction du nombre de
Reynolds.
Tableau 22 : Valeurs de a, n et C en fonction du nombre de Reynolds
Re a n C Formule
10-4 < Re < 1
1 < Re < 103
103 < Re < 4.105
24
18,5
0,44
1
0,6
0
24/Re
18,5.Re0,1
0,44
de Stokes
d’Allen
de Newton
Ces formules sont à la base du calcul du mouvement des grains dans le fluide et sont utilisées
en décantation (des solides grenus dans un liquide, des gouttes d’eau dans l’air), en ascension
(des bulles d’air dans l’eau, des gouttes d’huile dans l’eau), en centrifugation, en fluidisation.
Terme correctif : facteur de sphéricité Ψ :
C’est le rapport entre le volume de la sphère de même surface totale et le volume du grain.
En régime de Stokes,
𝐶′ = 𝜓𝐶 =24𝜓
𝑅𝑒
En voici quelques valeurs de Ψ :
Sable = 2 ; charbon = 2,25 ; talc = 3,25 ; gypse = 4 ; lamelle de graphite = 22 ; mica = 170.
En fonction de la valeur du nombre de Reynolds, les régimes d’écoulement et la vitesse limite
ascensionnelle est donnée par les formules particulières de Stockes (régime laminaire),
d’Allen (régime intermédiaire), et de Newton (régime turbulent).
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- En régime laminaire : Re de la particule ˂ 1, la formule de la vitesse ascensionnelle de
la particule devient :
𝑣 =(𝜌𝑒 − 𝜌𝑠)𝑔𝑑
2
18𝜂
- En régime turbulent : Re de la particule ˃ 1000, on utilise la formule générale de
Newton pour déterminer la vitesse ascentionnelle.
Pour des bulles d’air seules dans l’eau à 20°C, la résolution de l’équation de Stokes montre
que le régime laminaire est respecté pour des diamètres de bulles inférieurs à 120 microns.
Leur vitesse limite est alors de 30m/h.
Il s’agit là d’un cas extrême puisque la différence (𝜌𝑒 − 𝜌𝑠) est maximale.
D’après cette équation, la vitesse v varie donc en fonction de d et(𝜌𝑒 − 𝜌𝑠).
Il faut également intervenir le facteur de forme ou de sphéricité de l’ensemble : « particule-
bulle de gaz » qui, dans les équations précédentes de Stokes et de Newton, est assimilé à une
sphère.
L’application de ce terme correctif, facile à définir pour des formes géométriques simples,
conduit à des vitesses inférieures à celle qui pourraient être obtenues avec une sphère.
Dans le cas de la flottation de particules plus lourdes que le liquide, on doit aussi tenir compte
de la surface spécifique, c’est le rapport 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 ou
𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 de la particule.
Ce rapport diminue quand le diamètre augmente. Le facteur : (𝜌𝑒 − 𝜌𝑠) sera aussi réduit pour
une même quantité d’air fixé par unité de surface ce qui provoque la diminution de la vitesse
ascensionnelle.
VI.1.4. Volume minimal de gaz pour assurer la flottation
Le volume minimal de gaz Vg, de masse volumique ρg, nécessaire pour assurer la
flottation d’une particule de masse S et de masse volumique ρp, dans un liquide de masse
volumique ρl, est donné par la relation
𝑉𝑔
𝑆=𝜌𝑝 − 𝜌𝑙
𝜌𝑙 − 𝜌𝑔×
1
𝜌𝑝
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VI.2. Flottateur à Air Dissous (FAD)
La flottation à air dissous est la technique utilisant l’insufflation de fines bulles
gazeuses ou détente de liquide préalablement saturée sous pression pour une procédée de
séparation solide-liquide ou liquide-liquide. Le Flottateur par Air Dissous est l’ouvrage de
clarification de l’eau utilisant cette technologie.
Elle se caractérise par des procédés utilisant la production de bulles d’air très fine ou
« microbulle » de 40 à 70 microns de diamètre, semblables à celle présente dans « l’eau
blanche » débitée par le robinet d’un réseau d’eau sous forte pression.
VI.2.1. Domaine d’application
Les applications de la flottation dans le domaine de traitement des eaux sont multiples :
Séparation de matières floculées en clarification d’eau de surface (généralement en
lieu et place de la décantation pour les eaux peu minéralisées chargées en matières
organiques et froides)
Séparation et récupération de fibres des eaux de papeteries ;
Séparation d’huiles floculées ou non sur des eaux résiduaires de raffinerie,
d’aéroports, de métallurgie ;
Séparation d’hydroxydes métalliques ou de pigments en traitement d’eaux
résiduaires industrielles ;
Epaississement de boues activées (ou de mélange boues activées-boues primaires)
provenant du traitement d’eau résiduaires organiques.
Les techniques varient selon :
Le mode de création des bulles ;
Le mode d’alimentation du flottateur ;
La forme des ouvrages ;
Le mode de collecte des matières flottées.
VI.2.2. Production de microbulles
La technique de production des microbulles la plus répandue est celle de la
pressurisation. L’eau est mise en contact avec le gaz (air, azote ou gaz naturel) sous une
pression de quelques bars dans un ballon dit ballon de pressurisation, le gaz se dissout suivant
la loi de Henry.
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Figure 6 : Techniques de pressurisation
On utilise comme liquide à pressuriser, soit tout ou une partie du débit d’eau brute
(pressurisation directe), soit une fraction de l’eau traitée recyclée (pressurisation indirect).
Dans le traitement de clarification d’eau de surface ou d’Eaux Résiduelles Industrielles (ERI),
la pressurisation est indirecte.
Le débit d’eau pressurisée représente 5 à 50 % du débit à traiter avec des pressions de
l’ordre de 4 à 6 bars. En pratique, on réalise une dissolution de gaz à un taux d’environ 70 à
95 % de la saturation à la pression considérée et la consommation en gaz comprimé varie
beaucoup d’une application à l’autre.
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Tableau 23 : Les paramètres caractéristiques d’un FAD
Source : Degrémont de SUEZ
Les bulles sont ensuite obtenues par la détente de l’eau pressurisée dans un organe spécifique.
La nature de l’organe de détente a une influence déterminante sur la qualité (taille,
homogénéité) des bulles produites.
Lorsque la quantité de matière à flotter est importante et que le processus
d’épaississement est avant tout recherché (cas pour les boues activées), le débit recyclé peut
représenter jusqu’à 200% du débit nominal de l’appareil. On parvient ainsi, avec utilisation
d’un polyélectrolyte, à obtenir des concentrations de boues pouvant atteindre 3 à 6% pour des
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charges spécifiques de 5 à 13 kg de matières sèches par m2 et par heure et une vitesse
descensionnelle de l’ordre de 2m/h.
D’autres techniques sont parfois proposées pour la production des microbulles. On
citera l’électroflottation, procédé qui a pour objet la production de bulle d’hydrogène et
d’oxygène par électrolyse de l’eau au moyen d’électrodes appropriées. Les anodes sont très
sensibles à la corrosion et les cathodes à l’entartrage par décarbonatation. Quand la protection
des anodes requiert l’emploi de titane protégé, il n’est pas possible d’inverser périodiquement
les électrodes en vue de l’auto-nettoyage. Un traitement chimique préalable de l’eau ou un
détartrage périodiquement des cathodes doivent alors être prévus.
En pratique, les densités de courant pratiquées sont de l’ordre de 80 à 90 ampères-heures par
m2 de surface de flottateur. La production de gaz est de 50 à 60 litres par heure et par m2 de
surface. Les vitesses employées sont de l’ordre de 4m/h.
Cette technique n’est plus pratiquement utilisée.
VI.2.3. Intérêt de la finesse des bulles :
La séparation par flottation de particules solides en suspension dans un liquide suit les
mêmes lois que la sédimentation, mais dans un champ de force « inversé ». On retrouve tout
d’abord la flottation simple régit par la loi de Stokes. Puis dans le cas des particules floculées
ou de suspensions très chargées, on retrouve des phases de flottation diffuse, de flottation à
travers un lit de boues. Il y a lieu toutefois de voir comment celui-ci est créé et dans quelle
mesure il peut être considéré comme uniforme.
L’uniformité et la continuité sont liées au diamètre des bulles émises dans la masse
liquide.
Les bulles de 20 microns ont une vitesse ascensionnelle de quelques mm/s, alors que des
bulles de quelques mm de diamètre ont des vitesses 10 à 30 fois supérieures.
Pour avoir une bonne répartition des bulles sur la section d’un flottateur, l’emploi de bulles de
quelques millimètres de diamètre conduira à un débit d’air beaucoup plus important que celui
de microbulles.
Parallèlement, cette augmentation du débit d’air engendre des courants turbulents,
perturbateurs d’une bonne séparation et créateurs d’une sorte de brassage mécanique.
Les bulles n’ont d’effet de flottation que dans la mesure où elles arrivent à s’accrocher aux
particules. Ceci suppose généralement que leur diamètre soit inférieur à celui des matières ou
du floc en suspension.
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VI.2.4. Alimentation
Le FAD comporte toujours une colonne ou une chambre ayant deux buts :
La mise en contact de l’eau à traiter (floculée ou non) avec l’eau pressurisée. La
détente de l’eau pressurisée doit avoir lieu de préférence à l’amont immédiat de
l’appareil ;
La dispersion de l’énergie cinétique du mélange eau brute-eau pressurisée et la
réduction des vitesses avant introduction dans la zone de flottation proprement
dite.
Cette chambre permet aussi l’élimination immédiate des grosses bulles qui auraient pu se
former en amont.
Les points et niveaux relatifs d’introduction de l’eau brute et de l’eau pressurisée ont une
grande importance dans le cas de floculation préalable.
Les précautions à prendre dans la tranquillisation du mélange lors de son introduction
dans la zone de flottation varient suivant la grosseur, la stabilité et la densité des matières à
flotter, floculées ou non. Dans le cas de flottation d’eau potable ou d’huile très peu
visqueuses, ce point devra particulièrement être soigné.
L’eau émulsionnée est généralement introduite dans la moitié supérieure de l’appareil.
La collecte de boues est réalisée à la surface libre et le départ de l’eau claire est aménagé dans
le 1/3 de l’appareil.
Plus l’appareil est haut, plus la reprise de l’eau claire sera d’autant plus éloignée du
fond et la quantité de boues pouvant se déposer est plus élevée. Mais moins cette hauteur est
faible, plus la répartition de l’eau et des microbulles sera plus uniforme.
La hauteur du flottateur est généralement comprise entre 2 et 4m.
VI.2.5. Collecte et élimination des boues
Quand l’élimination des boues n’est pas totale, la couche s’épaissit avec le temps et
présente une cohésion qui peut faciliter l’adhérence des particules venant d’être flottées.
L’élimination progressive et régulière des boues est un point important.
Sur les flottateurs circulaires, un ou plusieurs racleurs poussent les boues vers une goulotte
radiale de longueur égale à la moitié du rayon et dont la rampe d’accès doit être réalisée de
telle sorte que son contact avec la lame racleuse soit toujours assuré.
Le nombre de racleurs est conditionné par la quantité de boue à évacuer, par la rapidité
avec laquelle cette évacuation doit se faire afin d’éviter tout risque de désaération, et par la
distance sur laquelle cette boue peut être poussée sans risque de désagrégation.
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Sur les flottateurs rectangulaires, la boue est poussée par une série de racleurs
entrainés par des chaînes sans fin vers une goulotte d’évacuation disposée à l’une des
extrémités.
VI.2.6. Principe de dimensionnement d’un Flottateur à Air Dissous
(Source : Influence de la dissipation d’énergie sur l’efficacité de la flottation)
La technique de flottation implique l’utilisation d’air sous pression ce qui induit un
coût supplémentaire qu’il convient de minimiser pour rentabiliser le procédé.
Le dimensionnement des cellules de flottation repose classiquement sur trois
paramètres : la masse d’air injecté par unité de masse de solide en suspension, le temps de
contact entre les particules solide et gazeuse et le choix des conditions énergétiques qui reste
empirique (MHATRE et BOLE, 1987).
Pour une application à l’échelle industrielle, les prédimensionnements d’un FAD sont d’abord
déterminer à l’échelle laboratoire. Les paramètres à déterminer sont le rapport 𝑚𝐴
𝑚𝑆 , le temps
de contact et la dissipation d’énergie pour avoir un taux d’efficacité le plus élevé possible.
L’efficacité de clarification d’un flottateur est définie par :
𝐸 = 1 −𝑁𝑝
𝑁𝑝0
Np0 et Np sont respectivement les nombres de particules contenues par unité de volume dans la
suspension initiale et dans l’eau traitée (m-3).
Le rapport 𝑁𝑝
𝑁𝑝0 est égal au rapport des turbidités correspondantes.
Le rapport : 𝑚𝐴
𝑚𝑆
L’efficacité de flottation est une fonction croissante du rapport 𝑚𝐴
𝑚𝑆 (masse d’air
injectée par unité de masse de solide en suspension). Si la quantité d’air injecté est grande, la
force ascensionnelle communiquée aux particules sera élevé, entrainant ainsi une quantité de
matières en suspension élevée. La turbidité de l’eau traitée sera ainsi faible, d’où une
meilleure efficacité.
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Figure 7 : Courbe efficacité de la flottation en fonction de mA/mS
Le temps de contact
Le second paramètre habituellement utilisé pour le dimensionnement est le temps de
contact moyen du particule-bulle (JAMESON et al. 1977). Il s’agit du temps de séjour moyen
des bulles dans un flottateur discontinu ou du temps de séjour moyen des particules dans une
cellule continue. En discontinu, le nuage de bulles subit un écoulement piston et son temps de
passage se confond avec le temps de contact. Dans une cellule continue rectangulaire, la
phase solide est en distinction totale et le temps de contact est égal au temps de passage des
particules.
En rapport avec le paramètre précèdent, en réduisant l’entrainement des particules vers le bas
(𝑚𝐴
𝑚𝑆 élevé), on obtient un meilleur rendement de séparation mais elle a également pour
conséquence d’accroître le temps de contact dans l’appareil. De ce fait, les boues flottées
risqueraient de se désaérer et de se désagréger au détriment de leur concentration.
Il est donc important de trouver un meilleur compromis entre l’épaississement des boues et le
rendement de séparation.
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La dissipation d’énergie
Le processus d’agglomération bulles-particules est analogue au processus de
floculation de l’agglomération des particules primaires sur des flocs en formation. En
flottation, les bulles jouent le même rôle que les particules primaires en floculation alors que
les particules à flotter se comportent comme des flocs en grossissement.
En floculation, la dissipation d’énergie est classiquement quantifiée à l’aide du gradient de
vitesse G tel qu’il a été introduite par généralisation de la relation donnant la densité de
puissance dégradée entre deux feuillets en écoulement laminaire (CAMP et STEIN, 1943) :
𝐺 = (𝑃
𝜇𝑉)1/2 (1)
G : gradient de vitesse (s-1)
P : la puissance dissipée (w)
V : volume dans lequel se produit la dissipation (m3)
μ : la viscosité dynamique de la phase liquide (Pa.s).
A travers une unité de floculation, la puissance dissipée localement varie
considérablement d’un point à un autre ce qui rend incorrecte l’utilisation de l’équation (1) et
le terme même de gradient de vitesse, cependant consacré par la littérature. CLEASBY (1894)
a montré que la grandeur G ainsi introduite est toutefois utilisable pour la floculation de
particules de taille inférieure à la microéchelle de turbulence de Kolmogoroff. Or, la taille
moyenne des bulles étant de 50μm, soit l’ordre de grandeur de particules primaires à floculer,
l’utilisation du gradient de vitesse en Flottation à Air Dissous serait aussi justifiée.
La puissance dissipée est alors calculée, en cellule discontinue par :
𝑃 =𝑝𝑉𝑖
𝜏𝑖 (2)
Ou en cellule continue par :
𝑃 = 𝑝𝑄𝑖 (3)
vi : volume injecté (m3)
p : pression relative de l’eau pressurisé (Pa)
ζi : la durée de l’injection (s)
Qi : débit d’eau pressurisée (m3/s)
La cinétique de la flottation est généralement considérée comme résultant d’un
processus du premier ordre par rapport aux particules (SUTHERLAND, 1948) :
𝑟 = −𝐾′′𝑁𝑝 (4)
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r : vitesse volumique de séparation des particules, c’est-à-dire le nombre de particules
éliminées par unité de volume et par unité de temps,
K’’ : une constante de vitesse (s-1)
Cette équation ne tient pas explicitement compte des conditions de dissipation d’énergie. En
outre, la vitesse de floculation orthocinétique est souvent quantifiable par l’équation de
CAMP (1945) :
𝑟𝑝 = −𝑘𝐺Φ𝑁𝑝 (5)
rp : vitesse de dissipation des particules primaire,
Φ : fraction de volume occupée par la phase solide
k : constante de vitesse
La cinétique de flottation pourra donc mieux s’exprimer par analogie avec l’équation (5) :
𝑟 = −𝐾′𝐺𝑁𝑏𝑁𝑝 (6)
Nb : nombre de bulle par unité de volume (m-3)
K’ : une constante de vitesse (m3).
En première approximation, la concentration des bulles peut être considérée comme
constante. En effet, la production de bulles par détente d’eau saturée permet d’atteindre une
taille de bulle stable qui dépend de la pression de saturation (GALLINARI, 1992) et, dans la
plupart des conditions opératoires, la concentration des bulles est de 100 à 1000 fois plus
grande que celle des particules alors que l’efficacité du contact bulles-particule est faible, les
particules étant généralement hydrophiles (KITCHENER et GOCHIN, 1981). La vitesse
ascensionnelle des agrégats montre que le nombre de bulles fixées sur une particule isolée
n’excède pas 20 (KITCHENER et GOCHIN, 1981). La vitesse de flottation peut finalement
s’exprimer plus simplement par :
𝑟 = −𝐾𝐺𝑁𝑝(7)
Avec 𝐾 = 𝐾′𝑁𝑏(8)
Dans les conditions hydrodynamiques représentatives des essais en cellule discontinue ou en
cellule continue rectangulaire où l’écoulement de la phase solide est de type piston, la relation
(7) permet de calculer :
𝑁𝑝
𝑁𝑃0= exp(−𝐾𝐺𝑡) (9)
Np0 : est le nombre initial de particules par unité de volume,
t : temps de passage à travers le flottateur piston ou le temps chronologique en cellule
discontinue (s).
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Le nombre adimensionnel Gt qui, en floculation, porte le nom de critère de CAMP, apparait
ici explicitement. Si le gradient de vitesse est lié à la puissance dissipée, le nombre Gt résulte
de l’énergie mise en jeu. L’efficacité de clarification est alors donnée par :
𝐸 = 1 − exp(−𝐾𝐺𝑡) (10)
Cette dernière relation permet de prévoir une variation linéaire entre ln (1 - E) et Gt :
ln(1 − 𝐸) = −𝐾𝐺𝑡 (11)
D’après la relation (10), l’efficacité varie dans le même sens que le gradient de vitesse.
Elle est maximale et vaut 86% pour un gradient de vitesse de l’ordre de 3500 s-1, soit une
valeur 100 fois plus grande que la valeur optimale en floculation généralement comprise entre
30 et 50 s-1 (ELMALEH et JABBOURI, 1991). Mais tous les essais effectués avec un gradient
de vitesse excédent 4000 s-1 montrent une décroissance de l’efficacité (GALLINARI, 1992).
L’équation (10) n’est donc pas une fonction monotone croissante du gradient de vitesse ni du
nombre Gt, il existe simplement un intervalle de valeurs optimales.
A partir de l’équation (11) on peut tirer la valeur de K.
Une faible valeur de K résulte de la faible efficacité du contact bulle-particule due à
l’hydrophile des particules. La constante de vitesse doit dépendre de la tension critique de
mouillage, cependant, l’utilisation d’un floculant permet de diminuer l’hydrophilie par rapport
à l’aérophilie d’où l’intérêt de l’installation d’un ouvrage de floculateur.
L’équation (10) permet de déterminer également l’intervalle de valeurs optimales du nombre
Gt.
Les conditions optimales de flottation à l’air dissous correspondent donc à un gradient de
vitesse comprise entre 3000 et 4000 s-1 et un nombre de Camp entre 105 et 106.
VI.2.7. Flotta-test :
Description
Le flotta-test est un appareil destiné à déterminer l’aptitude d’une eau chargée à la
flottation, il est analogue au jar-test.
Elle comprend trois récipients cylindro-coniques gradués dans lesquels la suspension est
introduite. La partie inférieure de ces récipients est reliée à une bouteille d’eau saturée d’air
sous une pression contrôlée. L’ouverture des électrovannes permet d’introduire un volume
d’eau saturée en air qui se détend sous forme de microbulles. Le nuage de microbulle traverse
la suspension provoquant l’apparition en surface d’une couche constituée d’agrégats bulles-
particules. Lorsque la totalité des agrégats susceptibles de flotter a atteint cette couche, on
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échantillonne le liquide clarifié par le bas des récipients. Le temps de contact bulles-particules
varie entre 36 et 60 secondes selon le volume de suspension testé.
Figure 8 : Figure représentative d’un flottatest
Essai de flottation
Les matériels nécessaires pour effectuer un essai de flottation sont :
- un Flotta-test muni de trois béchers vissés et propres. Les tuyaux de prélèvement
doivent être propres
- de l’eau pressurisée obtenu en mettant 3 litres d’eau de robinet dans la bonbonne,
fermée hermétiquement, et en admettant de l’air jusqu’à une pression de 5 ou 6
bar)
- une solution de coagulant
- une solution de floculant
- un chronomètre
- un turbidimètre
- un matériel et réactifs d’analyse
L’opération consistera à trouver le taux de traitement optimal en coagulant/floculant pour
abattre au maximum la turbidité d’au moins 5 NTU.
Préparation
Remplir les béchers avec 1l d’eau brute,
Injecter 150 mL d’eau pressurisée pour purger les canalisations des grosses bulles,
Mettre en marche l’agitation à 250 rotations par minute (rpm),
Ajouter simultanément tous les volumes de coagulant,
Chronométrer 3 minutes d’agitation rapide,
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Réduire l’agitation à 50 rpm pendant 15 minutes,
Admettre 100 ml d’eau pressurisée par flacon,
Attendre la formation des attelages air-flocs : 15 minutes au moins.
Prélèvement
Purger les canalisations dans un bécher « poubelle »,
Rincer un bécher propre avec l’eau traitée à analyser,
Prélever à faible débit un volume suffisant pour les analyses,
Déterminer le taux de traitement optimal en coagulant/floculant.
Précautions
La gamme de coagulant doit être injectée simultanément. De même pour la gamme de
floculant.
Le prélèvement ne doit pas perturber la séparation de phases car les flocs décantent
très facilement de la phase solide.
L’opération doit être faite avec un taux de traitement le plus faible possible en raison
d’économie de budget.
VI.2.8. Avantages et inconvénients de la flottation par air dissous
Les avantages :
- Adaptée pour le traitement d’eau de consommation
- Traitement des eaux claires, mais colorées ou riche en algues qui réclament de
fortes doses de coagulant sans que le floc puisse être alourdi (difficile à décanter)
- Temps de séjour dans la cellule de flottation réduit (30mn pour la flottation contre
minimum 1h pour la décantation), ce qui réduit considérablement la taille de
l’ouvrage de génie civil
- Traitement des eaux froides
- Le forme géométrique idéale dépend grandement de la hauteur de l’ouvrage non
pas de la longueur, ce qui réduirait l’emprise du sol.
Les inconvénients :
- Utilise beaucoup de matériels électromécaniques (pompe d’eau pressurisé,
compresseur d’air, racleur) ce qui augmente la consommation d’énergie lors de
l’exploitation
- Temps de floculation élevé (25mn)
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Actuellement, il existe des flottateurs rectangulaires à grande vitesse ayant des vitesses
de séparation 3 à 5 fois plus rapide que ceux des procédés traditionnels (cas du FAD
conventionnel) et un temps de contact considérablement réduit . C’est l’évolution du procédé
dans le but de combler les défauts de ses prédécesseurs.
Ses particularités sont définies par l’utilisation de :
- Agitation hydraulique de type piston dans la zone de coagulation et floculation
- Ligne de pressurisation par unité
- Buse de détente de l’air pressurisé brevetées
- Cellule de flottation dotée d’un plancher perforé breveté
- Intégration de module lamellaire (pour certain cas)
- Dispositif de récupération des boues
Les flottateurs rectangulaires à grande vitesse sont commercialisés par divers marques sous
forme d’unité compacte de traitement.
VI.3. Simulation de la théorie de la flottation sur l’eau brute de la
Sisaony
D’après les analyses effectuées sur l’eau brute de la Sisaony, elle présente des matières
en suspension, composées de matières minérales qui sont essentiellement des alluvions
fluviales (sables fins, limons et argiles) et aussi de matières organiques.
Faute de moyen, les granulométries exactes de ces éléments ne sont pas déterminer lors de la
réalisation de cette étude. Nous allons nous baser donc sur des valeurs données par des
normes.
Le tableau suivant résume la granulométrie et la masse volumiques des matières en
suspension dans l’eau :
Tableau 24 : Diamètre et masse volumique des particules présente dans l’eau
Appellation diamètre (mm) Masse volumique (kg/m3)
Sable fin 0,2 à 0,02 1600
Limon 0,05 à 0,002 1620
Argile ˂ 0,002 1700
Matière organique (MO) ˂ 0,05 1500
Microbulle dans l’eau 0,04 à 0,12 1,2
Eau 1000
Source : norme française NF P18-560
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Pour avoir une bonne capacité de flottation, il faut respecter le régime laminaire de la
particule dans l’eau (Re ˂ 1). Plus le nombre de Reynolds est petit, le coefficient de trainé
augmente et la décantation est de plus en plus difficile.
La résolution de la vitesse ascensionnelle de chaque particule se fera donc à partir de
l’équation de Stockes, et les résultats des calculs sont présentés dans le tableau suivant :
Tableau 25 : Résultats de calcul des vitesses ascensionnelles, Re et le volume de gaz
nécessaire par kg de MES
Particule Microbulle Sable fin Limon Argile MO
d (mm) 0,07 0,2 0,145 0,02 0,05 0,002 0,002 0,05
v (m/h) 9,6 47,08 24,75 0,47 3,04 0,004 0,0054 2,45
Re 0,8 2,616 0,99 0,002 0,04 2,7.10-6 3,05.10-6 0,03
V gaz (l/kg) 0,37 0,38 0,41 0,33
D’après le précédent tableau, on remarque que les matières en suspension présentes dans l’eau
provenant de la Sisaony sont tous aptes à la flottation mis à part les grains de sable ayant un
diamètre au-dessus de 0,145 mm ayant un nombre de Reynolds Re ˃ 1.
Pour déterminer la taille des flocs idéals à la flottation, nous allons nous baser sur les
hypothèses suivant :
- La masse volumique des MES est égale à la masse volumique moyenne du sable
fin, du limon, de l’argile et des matières organiques, soit 1605 kg/m3
- Le régime d’écoulement de la particule est laminaire, Re = 1
Après calcul, la taille des grains d’alluvions idéale à la flottation est de 0,144 mm avec une
vitesse ascensionnelle de 24,61 m/h et la demande en volume de gaz est de 0,37L par kg de
matière à flotter.
Après l’étape de floculation, il est donc recommander d’avoir une taille de l’ensemble
« particule-bulle d’air » proche à cette valeur.
Selon les résultats d’analyse, la concentration en minéraux et en matières organiques sont
respectivement 110 g/m3 et 3,5 g/m3.
Pour un débit de 150 m3/h, la quantité de matière à flotter est de 17 kg/h, et le débit de gaz
nécessaire à la flottation est de 6,42 m3/h soit 4,28% or pour un Flottateur à Air Dissous
conventionnel, ce débit représente 6 à 15% de la production (source : Memento Degrémont
SUEZ).
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On peut donc conclure que l’eau de la Sisaony est apte au processus de clarification utilisant
le Flottateur à Air Dissous.
VII. Dimensionnement des ouvrages
VII.1. Inventaire des ouvrages à mettre en œuvres
Le but principal de ce projet est de fournir de l’eau potable et abondante à la
population des Communes Rurales de Soavina et d’Ampanefy. Les ouvrages à mettre en place
assureront ainsi cette mission.
La figure ci-dessous schématise les différents ouvrages à mettre en place pour l’adduction
d’eau potable de Soavina et d’Ampanefy.
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Figure 9 : Ouvrages à mettre en place suivant la chaine hydraulique de traitement
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VII.2. L’ouvrage de captage
Les ouvrages de prise d’eau seront implantés sur la rive droite de la Sisaony un peu en
amont du barrage déjà existant aux coordonnées 18°57’21,37’’S, 47°29’18,36’’E et altitude
1221,11m. Ils exploiteront les sous écoulement et les nappes d’alluvions.
VII.2.1. Génie civil
Le système de captage sera composé de :
Trois (03) puits
Un (01) dessableur
Un (01) groupe électropompe immergé
Les deux puits seront installés dans le lit mineur de la rivière pour exploiter les sous
écoulements. Ils auront chacun un diamètre de deux (02) mètres sur une profondeur de quatre
(04) mètres et seront protégés par des tapis de géotextile et des blocages d’enrochements.
L’eau collectée par les deux puits sera transférée par 02 conduites d’amenée, en fonte
DN300, puis collectés dans un dessableur de même dimension que les précédents puits, placé
sur le berger de la rivière.
Après passage dans le dessableur, l’eau sera ensuite amenée par une conduite en fonte
DN400 vanne vers le troisième puits qui a pour rôle d’exploiter les ressources des nappes
d’alluvions mais aussi ayant un rôle de puisard de collecte. Son diamètre est de 2m et sa
profondeur est égale à 27m.
Notons que toutes les infrastructures seront construites en béton armé.
L’ouvrage de captage est protégé, sur la berge droite, avec un tapis de géotextile et par
des blocages d’enrochement sur une longueur de 50m et l’ensemble sera clôturé afin d’être
protégé par des éventuelles intrusions ou actes de vandalisme.
VII.2.2. Conduites de refoulement d’eau brute
La détermination du diamètre de la conduite de refoulement se fera à partir des tables
de COLEBROOK. Connaissant la valeur du débit, on adopte une vitesse d’écoulement
d’environ 1m/s puis on obtient le diamètre et les pertes de charge y afférant. Cette pratique a
été établie grâce aux expériences acquises par les chargées d’études de la JIRAMA durant
toutes les installations déjà faites jusqu’à aujourd’hui.
D’après les calculs, la conduite de refoulement d’eau brute devra être en fonte DN250.
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Tableau 26 : Dimensionnement de la conduite de refoulement EB
Q
(l/s)
D
(mm)
V
(m/s)
j
(m/km)
L
(m)
Jtotal
(m)
Côte Captage
(m)
Côte
Station(m)
Côte crépine
(m)
41,66 250 0,85 2,75 2489 6,86 1248,21 1303,11 1223,21
Il n’existe pas encore des constructeurs locaux de conduite en fonte. Pour se fournir, il
faudrait alors importer, ce qui augmenterait grandement le coût de l’installation de la conduite
de refoulement.
Pour des raisons économiques, il sera avantageux de minimiser l’utilisation d’une
conduite en fonte DN250 et de la remplacer alors par ses conduites équivalentes composées
de deux conduites en PVC identiques DN200.
De la pompe immergée, l’eau sera refoulée dans une conduite en fonte DN250 jusqu’à
la surface. Ensuite, elle sera encore en fonte DN250 sur les premiers 75m en surface. Elle se
prolongera ensuite par deux conduites PVC D200 PN16 posées parallèlement sur une
longueur de 2339m, pour être retransmise une nouvelle fois dans une conduite en fonte
DN250 sur une distance de 75m avant l’entrée de la nouvelle station de traitement.
Figure 10 : Représentation des conduites de refoulement d’EB
Tableau 27 : Caractéristiques des conduites de refoulement EB à adopter pour le projet
Q (l/s) D (mm) V (m/s) j (m/km) L (m) Jtotal (m)
41,67 Fonte 250 0,85 2,75 102 0,31
2 x 20,83 2 x PVC 200 0,82 3,87 2387,68 2 x 9,25
41,67 fonte 250 0,85 2,75 75 0,23
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Afin de sécuriser le réseau, un système de vidange et un système de purge d’air seront
installés, respectivement, aux points bas et au point haut, le long du tracé.
Coup de bélier :
L’intensité du coup de bélier peut être évaluée approximativement par l’application de la
formule :
𝑃 =𝑑
10𝑔× 𝑉𝑣(𝑣0 − 𝑣1)
Dans laquelle :
P : augmentation de la pression due au coup de bélier (bar)
d : densité du liquide (kg/dm3)
v0 : vitesse du fluide avant changement de régime (m/s)
v1 : vitesse du fluide dans la canalisation après intervalle équivalent au temps d’aller et retour
de l’onde de choc, pris à partir du moment où le régime change (m/s)
g : accélération de la pesanteur (m/s2)
vv : vitesse de propagation d’onde dans la canalisation (m/s), donnée par la formule d’Alliévi :
𝑣𝑣 =9900
√48,3 +𝐾𝐷𝑒
D : diamètre intérieur de la conduite (m)
e : épaisseur de la tuyauterie (m)
K : coefficient variable suivant la nature de canalisation : 0,5 pour acier ; 1 pour fonte ; 4,4
pour amiante-ciment ; 5 pour plomb ; 15 à 16 pour matière plastique
𝑃𝑡 = 𝑃𝑖 + 𝑃
Pt : pression totale
Pi : pression initiale ou pression normale dans la conduite suivant la HMT de la pompe
P : pression due au coup de bélier
En générale, un coup de bélier important se produit lorsque la pression totale de l’onde de
choc atteint 150% de la valeur de la pression normale dans la canalisation. Il est souvent
indispensable de limiter cette pression à 115%. (Source : Catalogue-formulaire SERSEG,
F159)
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Application numérique :
g = 9,81m/s2 d = 1 kg/dm3 D = 179m e = 0,021m
K = 16 v1 = 0m/s v0 = 1 m/s
Vv = 728,49 m/s
P = 7,43 bar
Pi = 6,2 bar (source: simulation sur EPANET)
Pt = 13,63 bar ˃ 115% Pi ( 9,3 bar)
Dans notre cas, il y a un coup de bélier important en cas d’arrêt brusque de la pompe.
Le coup de bélier est à l’origine de nombreux éclatements de conduites et peut abimer aussi la
pompe de refoulement. Il est donc important de mettre en place un dispositif contre le coup de
bélier.
Les appareils anti-bélier devront avoir pour rôle :
de limiter la dépression ;
de limiter la surpression
Les appareils anti-bélier sont nombreux mais on choisira pour la simplicité et pour des raisons
économiques des soupapes anti-bélier.
VII.2.3. Installation de la pompe
Une pompe immergée sera installée dans le troisième puits pour refouler l’eau brute
captée vers la station de traitement. Elle sera installée à 25m de profondeur.
La HMT = Hauteur géométrique + perte de charge linéaire + perte de charge singulière
Les pertes de charges linéaires sont obtenues en multipliant les valeurs trouvées dans les
tables de COLEBROOK par la longueur totale de la conduite de refoulement. Dans le cas
d’une conduite très longue, les pertes de charges singulières sont négligeables.
Après calcul, on obtient un HMT de 100m.
Un manomètre sera installé sur la conduite de refoulement afin de contrôler le
fonctionnement de la pompe.
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VII.3. La Station de traitement
La nouvelle station de traitement sera implantée dans la Commune Rurale de Soavina,
dans un point haut, à proximité du tombeau de la sœur d’Andrianampoinimerina, à une
altitude égale à 1303,11m.
Elle sera composée par :
- Un Flottateur à Air Dissous conventionnel
- Une batterie filtrante ouverte bicouche
- Une bâche de désinfection et de neutralisation
- Un bâtiment d’exploitation
La capacité de traitement de la station doit assurer la demande vers l’horizon du projet,
soit un débit de 150m3/h. elle sera donc dimensionner pour assurer ce débit constant.
Durant la phase d’exploitation, il faudrait tenir compte des procédures de maintenance
et des lavages périodiques des ouvrages de traitement pour garantir un bon rendement du
processus.
Afin de pouvoir s’assurer de la continuité de la production, il serait préférable de répartir
chaque poste de traitement en plusieurs compartiments. La partie en maintenance sera isolée
par la fermeture d’une vanne murale tandis que les autres compartiments continueront la
production.
VII.3.1. Flottateur à Air Dissous conventionel
C’est une combinaison d’un coagulateur/floculateur et d’un flottateur de forme
rectangulaire. Il fait partie des flottateurs normalisés par DEGREMONT (source : Memento
Degrémont SUEZ).
Ce choix a été fait en raison des avantages qu’il peut offrir (cf. : paragraphe VI.2.8)
De plus, en tant qu’initiation à l’utilisation de la technologie pour le traitement d’eau potable
pour le cas de la JIRAMA, le FAD conventionnel est le plus simple à réaliser.
Le FAD conventionnel est particulièrement bien adapté au traitement d’eau de consommation
peu minéralisée, riche en matières organiques, le plus souvent froide et qui donne un floc
léger et fragile, ce qui correspond à la qualité de l’eau de la Sisaony.
La vitesse de séparation est de 8 à 10m/h.
Après un temps de séjour de 25 minutes dans le coagulateur /floculateur équipé d’un ou
plusieurs agitateurs lents, l’eau passe sous une cloison siphoïde et pénètre dans la chambre de
mélange du flottateur où elle est mise en contact avec le débit d’eau pressurisée représentant
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dans ce cas 6 à 15% du débit de l’installation. Des dispositifs appropriés assurent la détente de
l’eau pressurisée et son mélange homogène avec l’eau brute sur toute la largeur de l’ouvrage.
Le temps de contact des particules dans le flottateur est de 30 minutes.
Une série de racleurs de surface entrainés par des chaînes poussent périodiquement la boue
vers une trémie de réception disposée l’extrémité opposée à l’entrée d’eau de l’appareil.
Dans cette application, la production de boue est faible : le raclage est quelquefois réalisé de
façon discontinue de manière à évacuer une boue aussi concentrée que possible. L’absence de
matières décantables dans ce type d’eau rend inutile tout raclage de fond de l’appareil.
VII.3.1.1. Génie civil
Le principe de dimensionnement consiste à appliquer la formule suivante pour
déterminer le volume de chaque ouvrage :
𝑉 = 𝑄 × 𝑇𝐶
V : volume utile de l’ouvrage [m3]
Q : débit de traitement [m3/h]
TC : temps de contact [h]
Le volume total utile du coagulateur/floculateur sera donc de 63m3 et sa répartition sera fait
de tels sorte à faciliter la mise en œuvre lors de l’exécution des travaux même si la surface
coagulateur reste très petit devant celle du floculateur.
Tableau 28 : Dimensions du coagulateur - floculateur
V [m3] L [m] l [m) h eau [m]
Coagulateur 12 2 2 3
Floculateur 51 4,25 4 3
Pour la chambre de flottation, le volume total utile est donc de 75 m3.
Tableau 29 : Dimensions du flottateur
V [m3] L [m] l [m) h eau [m]
75 5 5 3
Le floculateur et le flottateur seront chacun divisé en deux (02) compartiments égaux.
Les chambres de mise en contact de l’eau pressurisée ne prendront seulement qu’une petite
partie du volume du flottateur (1 x 2 x 2 m).
L’agitation dans les chambres de floculation se fera de manière hydraulique grâce à des
chicanes.
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Une goulotte sera installée sur l’extrémité opposée de l’entrée d’eau pour évacuer les boues.
L’eau traitée est récupérée par siphonage à l’arrière du flottateur et arrive dans un
compartiment rectangulaire en béton armé de dimension 0,5 x 6,5 x 3 m où l’eau traitée sera
recyclée dans cette partie pour la pressurisation. Le compartiment servira également à
déverser l’eau dans les filtres.
VII.3.1.2. Equipements hydrauliques
Le collecteur de refoulement d’eau brute, en fonte DN 250 sera muni d’un robinet
vanne DN250 à l’entré dans le coagulateur.
Une vanne murale de dimension 0,45 x 0,45 m munie d’une tige reliée à un dispositif
de manœuvre sera installée à l’entrée et à la sortie de chaque compartiment du floculateur
pour leur isolement pendant le nettoyage de chicane ou du flottateur.
Les systèmes de vidange seront reliés à un caniveau.
Les microbulles seront formées par pressurisation indirect avec un débit de 25 m3/h
(15% du débit d’installation) sous une pression de 6 bars. La consommation d’air est de 50
NL/m3 d’eau à traiter soit un débit d’air de 7,5m3/h.
Pour un temps de contact de quelques secondes, le volume du ballon de pressurisation
est de 60L.
Partant du ballon de pressurisation, l’eau pressurisée sera conduit par un tuyau PVC
DN110 PN10 pour être introduit dans la chambre de mélange de chaque compartiment du
flottateur.
Les microbulles sont obtenues par la détente brutale de l’eau pressurisée par des
systèmes statistiques dits buses de détente. Il existe à l’heure actuelle de nombreux types de
buses de détente pour la clarification des eaux. A cet égard, on peut se référer à l’article
d’E.M.Rykaart et J.Haarhoff (Wat.Sc Tech. Vol31, n° 3-4, pp 25-35. 1995) intitulé
« Behaviour or air injection nozzles in dissolved air flotation » qui mentionne les principaux
types de buses. Cet article se réfère notamment à des buses caractérisées par :
- Une double détente (buse WRC et DWL) ou une simple détente (NIWR)
- Une détente suivie d’une chambre d’amortissement de la vitesse (NIWR et DWL)
- Une détente suivie d’une section divergente pour ralentir la vitesse (buse B)
(Source : Buse de détente d’eau pressurisée pour générer des microbulles dans une installation
de flottation, Fascicule de brevet Européen numéro 04791465.0)
On choisira de mettre en place des buses WRC car ce sont les plus faciles à trouver sur le
marché.
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VII.3.1.3. Equipements électromécaniques
Le coagulateur sera équipé d’un mélangeur rapide avec une vitesse de rotation de 40
tours/mn.
Un racleur relié avec un système de chaîne sans fin sera mise en place pour chaque
compartiment du flottateur. L’intervalle de raclage est de 30 minutes.
VII.3.1.4. Note important
Durant la réalisation du présent document, l’essai de flottation n’est pas encore réalisé
car le matériel nécessaire n’est pas en disposition en raison de son prix qui est relativement
élevé (dans le 5000 euros hors taxes auprès des fournisseurs).
Tout de même, pendant la phase exploitation, il est impératif d’avoir le Flotta-test afin de
déterminer le taux optimal de coagulant et/ou de floculant pour s’assurer de la bonne qualité
de flocs flottables, car l’efficacité du traitement dépend grandement de ce taux.
VII.3.2. Filtre
Les filtres seront de type rapide, ouverte et bicouche, composés par du sable et de
l’anthracite. Leur rôle est d’achever l’étape de classification ainsi que de satisfaire les normes
de potabilité physico-chimique de l’eau.
Ce choix a été fait en raison des divers avantages donnés par ce type de filtre :
- Le filtre bicouche permet de doubler la vitesse maximale de filtration d’un filtre
monocouche pour une surface de filtration égale, sans augmenter la fréquence de
lavage et tout en maintenant la qualité requise d’eau filtrée.
- L’anthracite possède la particularité de retenir les composants organiques contenus
dans l’eau qui sont sources des mauvaises odeurs et des mauvais goûts. C’est le
matériau le plus utilisé dans le traitement de déferrisation et déchloration.
L’anthracite est classé dans la catégorie de charbon dit « actif » grâce à ses
propriétés.
La batterie filtrante sera divisée en quatre (04) compartiments.
VII.3.2.1. Génie civil
Du précèdent ouvrage, l’eau sera ensuite déversée dans chaque filtre par quatre
déversoirs, tous calés à 2,90 m de la base de l’ouvrage et chaque ouverture est de 0,40m
(hauteur de la lame d’eau sur le seuil 5cm).
Les matériaux filtrants seront répandus sur les dallettes, et seront constitués par du sable
tamisé de granulométrie calibrée, et par de l’anthracite.
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La vitesse de filtration sera de 8 m/h. Cette valeur est prise en similitude avec les filtres
bicouches déjà utilisés par la JIRAMA (Mandroseza II, Faralaza, Ankadivoribe…).
Après avoir passé par les matériaux filtrants, l’eau passe ensuite par des dallettes perforées,
munies de buselures DN40 au nombre de 50 par m2 et sera collectée dans une chambre d’eau.
A la base de chaque compartiment filtrant sera muni de cette chambre d’eau.
Les dimensions de chaque compartiment des ouvrages de filtration sont donc les suivantes :
Surface de filtration : 4,7 m2
Hauteur : 2,75 m
Chambre de mise en charge : 0,8 m
Hauteur du gravier (couche inférieure) : 0,15 m (granulométrie : 5/15)
Hauteur du sable tamisé (couche intermédiaire) : 0,60 m (granulométrie : 0,8 à 1 mm)
Hauteur de l’anthracite (couche supérieur) : 0,40 m (granulométrie : 1,2 à 1,4 mm)
Lors du l’abaissement du plan d’eau pendant le processus de lavage, il faudrait maintenir
un certain niveau d’eau dans les filtres pour que les matériaux filtrants ne soient pas dénoyés.
Cette pratique a pour but de maintenir le bon arrangement des matériaux filtrants et
d’empêcher l’anthracite d’être emporté par le vent durant le lavage.
Des siphons déversoirs en béton armé seront donc construits pour assurer ce rôle. Les
caractéristiques des ouvrages seront :
Nombre : deux (02) siphons (01 pour deux compartiment du filtre)
Hauteur déversoir : 2,85m
Longueur : fixé à 2m
largeur calculée à partir de la formule :
𝑄 = 𝑚𝐿√2𝑔𝐻32
Q : débit déversé [m3/s]
m : coefficient de déversoir donné par 𝑚 = 0,402 + 0,504𝐻
𝑃
H : hauteur d’eau au-dessus du seuil [m]
P : hauteur du seuil [m] (niveau de l’anthracite + 0,10m)
g : accélération de la pesanteur [m2/s]
Apres calcul, la largeur du siphon déversoir est de 1m pour une hauteur du seuil de 2,85m.
L’eau de lavage des filtres est évacuée par débordement et recueillie par un canal en béton sur
chaque côté.
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VII.3.2.2. Equipements hydrauliques
Les pièces hydrauliques équipant les filtres seront divisées en trois catégories :
Les équipements du circuit d’eau de lavage : l’aspiration et le refoulement sera en
fonte DN300 pour la pompe à grand et le moyen débit, et DN125 pour la pompe à
petit débit.
Les équipements de circuit d’eau filtrée : à la sortie de chaque filtre, une conduite en
fonte DN175 conduira l’eau jusqu’à l’ouvrage de régulation. Puis elle se prolongera
par une conduite en fonte DN250 jusqu’à la bâche.
Les équipements du circuit de l’air de lavage des filtres
Les dimensionnements des tuyauteries d’air comprimé se feront à partir des abaques Serseg
(présenté dans l’annexe 09).
L’abaque Serseg permet de déterminer sans calcul :
- Le débit, en partant du diamètre de la tuyauterie, de la pression et de la perte de
charge.
- Le diamètre de la tuyauterie, en partant du débit, de la pression et en se fixant la
perte de charge.
- La perte de charge, en partant du diamètre de tuyauterie, de la pression et du débit.
Dans la pratique, on admet communément dans les tuyauteries d’air comprimé des vitesses de
l’ordre de 15 à 25 m/s (source : catalogue – formulaire SERSEG N°72, F168 ) .
La valeur de la perte de charge sera ramenée toujours ramenée à 100m de tuyauterie pour
l’utilisation de l’abaque.
Tableau 30 : Caractéristiques des conduites d’air comprimé
Conduite Q (m3/mn) Pression (bar) Longueur (m)
Perte de
charge
(g/cm2)
Diamètre
(mm)
Principale 4,16 2 115 200 50
Répartiteur 1,38 2 2,5 4,7 32
Les répartiteurs sont des conduites perforées placées à l’intérieur des chambres d’eau filtrée.
Ils auront pour rôle d’équilibrer la pression de l’air de soufflage sur l’ensemble de la dalle.
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VII.3.2.3. Lavage des filtres
Après un certain temps d’utilisation, les filtres commenceront à se colmater, induisant
à la réduction de leur rendement. Arrivant à un niveau de colmatage déterminé, le lavage doit
être effectué. Les filtres sont donc arrêtés alternativement pour être lavés.
Le processus de lavage s’effectue par rétro-injection d’air et d’eau, selon les 4 phases qui
seront décrites ci-après :
Phase 1 : détachage à l’air seul : 50m3/h/m2 de surface filtrante
Le niveau de l’eau dans le filtre est abaissé avant l’opération. Les vannes d’arrivée de l’eau en
provenance du flottateur et les vannes d’eau filtrée sont alors fermées, tandis que la vanne
d’arrivée et la vanne d’évacuation de l’eau de lavage sont ouvertes.
Cette première phase dure 2 minutes.
Phase 2 : lavage à l’air + eau à petit débit : 8m3/h/m2 de surface filtrante
Cette deuxième phase de flottation, remue plus profondément les grains des matériaux
filtrants, afin de décoller les particules qui se seraient incrustées. Elle dure 2 à 3 minutes.
Phase 3 : lavage à l’eau seule : 25m3/h/m2 de surface filtrante
Cette phase s’accompagne d’une remontée du plan d’eau dans le filtre et permet l’évacuation,
par débordement des éléments colmatant.
Phase 4 : rinçage et reclassement à l’eau : 50m3/h/m2 de surface filtrante
Cette dernière phase achève l’opération de lavage. Elle imprime un mouvement rapide aux
grains des matériaux filtrants, débarrassés des éléments colmatant, et permet de restaurer la
séparation des 2 couches filtrantes, avant la remise en fonction du filtre.
VII.3.3. Bâche d’eau filtrée
La bâche d’eau filtrée aura pour rôles d’être :
Un réservoir d’eau pour le lavage des filtres ;
Un poste de désinfection
Un poste de neutralisation
Le désinfectant utilisé sera l’hypochlorite de calcium.
Une injection de chaux sera nécessaire pour remettre l’eau à l’équilibre calco-carbonique et de
protéger les conduites de distribution contre la corrosion ou l’entartrage.
Le taux de chlore à injecter ne sera déterminé qu’après avoir obtenu les résultats d’analyse de
l’eau après le traitement de clarification parce qu’une partie des éléments pathogènes présente
dans l’eau brute sera déjà éliminée lors de cette procédure.
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La détermination du taux de chlore à injecter à base du résultat d’analyse de l’eau brute
entrainera donc un surplus de réactif à utiliser.
VII.3.3.1. Génie civil
La bâche d’eau filtrée sera de forme cylindrique construit en béton armé. Elle aura un
volume de 150 m3 pour une hauteur totale de 5,3 m et un diamètre de 6 m. Pour assurer
l’écoulement gravitaire de l’eau provenant des filtres vers la bâche, cette dernière sera à
moitié enterrée. Il faudra donc aussi prévoir une chambre de vanne pour la vidange de la
bâche.
VII.3.3.2. Equipements hydrauliques
Les équipements hydrauliques à installer sont les équipements nécessaires à
l’alimentation en eau de la bâche, au système de trop plein et de vidange, et les équipements
pour la sortie de l’eau par pompage pour accéder aux réservoirs.
A l’entrée, la bâche sera équipée d’une pièce en fonte DN 250.
Le trop plein et le système de vidange seront en fonte DN 100.
La sortie de la bâche sera équipée de pièces en fonte DN 200 et DN 160.
VII.3.4. Bâtiment d’exploitation
Le bâtiment d’exploitation sera en maçonnerie de brique avec des piliers en béton
armé. Sa surface totale est de 84 m2, qui se partagera en cinq (05) salles : une salle des
machines, une salle de stockage et une salle de préparation des produits de traitement, un
laboratoire et enfin une salle de bureau pour les agents d’exploitation.
Salles des machines :
Les salles des machines abriteront les compresseurs d’air, la pompe de lavage des
filtres, la pompe d’eau traitée pressurisée et les pompes de refoulement d’eau traitée.
La salle des machines aura comme dimension 6 x 6 x 3 m.
Tous les appareils électromécaniques présents dans la salle des pompes seront installés sur des
massifs en béton armé. Chaque massif devra supporter trois (03) fois le poids de la machine
qui lui sera dédié.
Les compresseurs d’air :
Le premier compresseur sera utilisé pour la pressurisation de l’eau traitée recyclée afin
de produire des microbulles. La consommation d’air étant de 50NL/m3 d’eau traité, pour un
débit d’eau de 150m3/h, cette opération nécessite donc un compresseur d’air de 8Nm3/h.
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Le deuxième sera utilisé pour le lavage des filtres. Pour une surface filtrante de 5m2
par compartiment, le compresseur d’air sera donc de 250 m3/h.
Les caractéristiques des deux compresseurs d’air sont les suivantes :
COMPRESSEUR D’AIR N°01 :
Point nominal de fonctionnement : 7,5Nm3/h
Pression de service : 6 bars
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et des paliers par sondes de température
COMPRESSEUR D’AIR N°02 :
Point nominal de fonctionnement : 250Nm3/h
Pression de service : 2 bars
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et des paliers par sondes de température
Partant du compresseur n°01, l’air sera conduit vers le ballon de pressurisation par une
conduite en fonte DN 20.
Partant du compresseur n°02, la conduite principale sera en fonte DN 50.
Pompe de lavage :
Le lavage à l’eau des filtres sera assuré par un seul groupe électropompe de surface
avec variateur de vitesse qui permettra la modification du débit sur une plage couvrant les
besoins de différentes phases du lavage décrits dans le paragraphe lavage des filtres.
Les débits nécessaires du GEPS sont de 40 m3/h, 125 m3/h et 250 m3/h respectivement pour la
phase 2, la phase 3 et la phase 4 avec une HMT de 10m.
Les caractéristiques du GEPS sont les suivantes :
pompe monocellulaire, à axe horizontal ;
Rendement minimum au point de fonctionnement : 70%
Roue centrifuge ;
NPSH requis 5m
Vitesse de rotation maxi du moteur : 1450tr/mn
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit équipé de variateur de
vitesse
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et paliers par sondes de température
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Pompe d’eau pressurisée :
Cette pompe servira à pomper une partie du débit d’eau clarifiée par le flottateur pour être
pressurisée dans le ballon de pressurisation. Elle sera assurée par une GEPS et représente 15
% du débit à traiter, soit 22,5 m3/h avec une HMT de 7,5m.
Les caractéristiques de la pompe d’eau pressurisée sont les suivantes :
pompe monocellulaire, à axe horizontal ;
Rendement minimum au point de fonctionnement : 70%
Roue centrifuge ;
NPSH requis 7,5m
Vitesse de rotation maxi du moteur : 1450 tr/mn
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit équipé de variateur de
vitesse
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et paliers par sondes de température
L’aspiration et le refoulement seront composés par un tuyau en PVC110 PN10
Pompe de refoulement d’eau traitée :
Le refoulement de l’eau traitée vers les nouveaux réservoirs sera assuré par deux groupes
électropompes de surface (GEPS).
La pompe de refoulement n°01 pour le réservoir n°01 situé dans la Commune de Soavina et la
pompe de refoulement n°02 pour le réservoir n°02 dans la Commune d’Ampanefy. Les
caractéristiques techniques de la pompe sont les suivantes :
Pompe de refoulement n°01 :
Nombre : UN (01)
Pompe monocellulaire à axe horizontale
Point nominal de fonctionnement : 60 m3/h à 20 m de HMT
Rendement minimum au point de fonctionnement : 77%
Roue de type centrifuge
NPSH requis : 5 m
Vitesse de rotation maxi du moteur : 1450 tr/mn
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et des paliers par sondes de température
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Pompe de refoulement n°02 :
Nombre : UN (01)
Pompe monocellulaire à axe horizontale
Point nominal de fonctionnement : 90 m3/h à 45 m de HMT
Rendement minimum au point de fonctionnement : 77%
Roue de type centrifuge
NPSH requis : 5 m
Vitesse de rotation maxi du moteur : 2900 tr/mn
Moteur asynchrone à axe horizontal et à rotor en court-circuit
Tension d’alimentation : 400V
Protection des moteurs et des paliers par sondes de température
Salle de stockage et salle de préparation des produits de traitement :
Le stockage et la préparation des produits de traitement seront placés côte à côte afin
de faciliter l’approvisionnement en produit de traitement et d’assurer la continuité de la
production. La salle de préparation aura comme dimension 5 x 3,5 x 3 m tandis que le hangar
de stockage aura une dimension de 3 x 2,5 x 3 m.
Les bacs de préparation des réactifs seront construits en béton armé et chaque partie intérieure
revêtus par des produits d’étanchéité.
La préparation des réactifs sera composée de :
Trois (03) bacs en béton armé de dimensions 1 x 1 x 1 m chacun servant à la
préparation du sulfate d’alumine, de la chaux et de l’hypochlorite de calcium
Trois massifs en béton armé pour les pompes doseuses
Chaque bac sera doté d’un électro-agitateur et relié à une pompe doseuse qui assurera
l’injection des réactifs des traitements.
Les caractéristiques techniques de l’électro-agitateur et des pompes doseuses sont les
suivantes :
Electro-agitateur :
Nombre : Trois (03)
Hélice : DN 350 mm
Vitesse de rotation du moteur : 1500 tr/mn
Tenson d’alimentation : 400 Volts – 50 Hz
Vitesse de rotation du mobile (réducteur) : 135 tr/mn
Rapport de réduction : 10,57
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Pompe doseuse :
Nombre : Trois (03)
Type : Simplex, à membrane
Pression de service : 10 bars
Réglage par vernier de la vitesse de rotation
Vitesse de rotation du moteur : 1500 tr/mn
Tension d’alimentation : 400 Volts – 50 Hz (3 phases)
Les débits des pompes doseuses seront déterminés par la formule :
𝑞𝐶0 = 𝑄𝜁
q : débit de la pompe doseuse [l/h] Q : débit de traitement [l/h]
C0 : concentration initial [mg/l] ζ : taux de traitement [mg/l]
Salle de laboratoire :
La salle de laboratoire aura comme dimension 3 x 3 x 3 m. Elle sera équipée d’une paillasse
en béton armé de dimension 2 x 1 x 1 m revêtue d’un carrelage. Elle servira à effectuer tous
les essais et contrôles de la qualité de l’eau durant la période d’exploitation.
Elle sera équipée de :
Flottatest
des kits de matériels d’analyse et de contrôle de l’eau brute et traitée.
Salle de bureau :
Cette salle servira de bureau pour les agents d’exploitation. Elle sera munie de matériels
informatiques ainsi que des installations sanitaires de base. Elle aura comme dimension
3 x 3 x 3m.
VII.3.5. Bassin d’eau résiduaire
L’ensemble de l’eau de lavage et de vidange seront collecté dans un bassin résiduaire
construit en béton armé de dimension 6 x 6 x 3 m, et ensuite il sera évacué dans un canal
d’assainissement d’eau pluviale déjà existant dans la Commune Rurale de Soavina.
Ce bassin a pour objectif d’enlever une grande quantité des boues emmenées par l’eau de
lavage avant d’être renvoyer dans la nature.
Un processus de curage devra être effectué tous les trois (03) mois afin d’éliminer les boues
issues du traitement. Ces boues seront ensuite séchées puis valorisées de façon agricole.
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VII.4. Conduite de refoulement d’eau traitée
La disposition générale des zones à desservir ne permet pas un refoulement gravitaire
de l’eau traitée. Des installations de pompages seront donc indispensables. Par ailleurs, il
faudra chercher des solutions économiques tout en tenant compte de la faisabilité technique de
celles-ci.
VII.4.1. Tracé des conduites de refoulement
La mise en place des conduites de refoulements doit respecter un certain nombre de
paramètres.
On doit rechercher un profil en long régulier et établi de préférence avec une rampe dans le
même sens vers le réservoir d’accumulation.
Le tracé du profil en long doit être le plus court possible. En effet, cela permettra de diminuer
le coût des travaux d’installations, mais aussi de limiter les pertes de charges dans les
conduites pendant la phase d’exploitation.
Le traçage du profil en long de la conduite de refoulement vers le réservoir R1 ne devra pas
causer de problème car celui-ci sera placé à 100m juste à côté de la station de traitement.
Pour la conduite de refoulement vers le réservoir R2, en prenant compte des paramètres cités
ci-dessus, elle sera implantée en descendant une petite route intercommunale de Soavina pour
rejoindre la route principale reliant les deux Communes. Le tracé suivra ensuite ce parcours
pour rejoindre le réservoir R2 placé sur un point haut du Fokontany Malaho situant dans la
commune d’Ampanefy.
La distance de ce parcours (station de traitement-R2) est de 2,85km.
VII.4.2. Dimensionnement des conduites de refoulement
Les conduites de refoulement de l’eau traitée vers les réservoirs seront dimensionnées
comme celles des conduites de refoulement de l’eau brute.
Station – R1 :
Tableau 31 : Résultats de calcul de dimensionnement de la conduite de refoulement d’ET vers R1
Q (l/s) D (mm) V (m/s) j
(m/km)
L
(m)
Jtotal (m) Côte bâche (m) Côte radier (m)
16,67 160 1,03 7,79 100 0,88 1301,11 1316,73
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Station – R2 :
Tableau 32 : Résultats de calcul de dimensionnement de la conduite de refoulement d’ET vers R2
Q (l/s) D (mm) V (m/s) j
(m/km)
L
(m)
Jtotal (m) Côte bâche (m) Côte radier (m)
25 200 0,99 5,57 2691 16,66 1301,11 1330,14
Pour les deux conduites de refoulement, l’aspiration sera en conduite en fonte DN150 et
DN200 et le refoulement en PVC PN16 de même diamètre.
VII.4.3. Système de comptage
Deux (02) systèmes de comptage, équipés chacun d’un compteur volumétrique
DN100, seront installés immédiatement juste en aval de chaque pompe de refoulement d’eau
traitée vers les réservoirs, afin de contrôler le volume d’eau produite dans la station de
traitement.
VII.5. Réservoir
Le réservoir joue plusieurs rôles dans une adduction d’eau potable, à savoir :
- la compensation de l’écart entres les apports et la consommation pendant les
heures de pointes.
- Constituer une réserve en cas de coupure de la production et lors des
maintenances
- La simplification de l’exploitation
- S’assurer de la régularité des pressions et des débits dans le réseau
- Constituer une réserve d’eau en cas d’incendie …
Le réservoir est donc conçu pour stocker la quantité d’eau nécessaire au besoin d’une
collectivité.
VII.5.1. Choix de l’emplacement
Le choix de l’emplacement du réservoir doit être étudié avec précaution car à partir de
ce point, on prendra en charge toutes les installations en aval.
Le choix des sites d’implantation est dicté en premier lieu par la nécessité de dominer les
zones de desserte et la stabilité des sols d’assises.
Il faut, évidement, que l’emplacement choisi pour bâtir le réservoir soit compatible avec l’un
des rôles qu’il doit jouer, c’est-à-dire donner aux abonnés une pression suffisante au moment
de la pointe.
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Généralement, l’altitude du radier de la cuve doit se situer à un niveau supérieur à la
plus haute côte piézométrique exigé sur le réseau. Il faut donc évaluer la perte de charge entre
le réservoir et le point de la plus haute cote piézométrique à desservir pour avoir l’altitude du
radier.
Dans le cas de notre zone d’étude, nous avons décidé de mettre en place deux (02)
réservoirs (un dans chaque des Communes), tous surélevés sur un tour de 10 m pour la
Commune de Soavina et 10 m pour la Commune d’Ampanefy. Ce choix a été fait en raison de
la topographie des lieux mais aussi la complexité de la fabrication d’un seul grand réservoir
sur tour.
Tableau 33 : Localisation des réservoirs
Réservoir Commune Coordonnées Côte radier (m)
R1 Soavina 18°57’34’’S
47°30’12’’ 1316,73
R2 Ampanefy 18°58’36’’S
47°30’30’’E 1330,14
VII.5.2. Avantage du château d’eau par rapport au réservoir au sol avec
suppresseur
Sur le plan énergétique
Les pompes d’alimentation fonctionnent à pression et à débit constant donc avec un
bon rendement. La consommation énergétique est donc faible mais importante si l’on
envisage une alimentation par une production locale d’électricité.
Lorsque la capacité du château d’eau est assez importante, les pompes peuvent fonctionner
uniquement en tarification particulière du fournisseur (exemple : tarification « heure
creuses »).
La plupart des réservoirs surélevés desservent en partie des abonnés situés sur des points en
contrebas de la base du château d’eau. La hauteur entraine une pression minimale suffisante
en entrée de réseau (exemple 1bar pour 10m de hauteur d’eau). Il n’est donc pas nécessaire de
disposer de pompe de surpression pour la distribution, la gravité est suffisante.
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Sur la fiabilité
Le château d’eau apporte au réseau de distribution une grande sécurité, car il contient
en général la consommation d’une journée de pointe ou moyenne. Il permet le maintien de la
pression sur le réseau de distribution, tout en autorisant les interventions techniques sur la
partie amont du réservoir. En cas de panne, il facilite le maintien de la distribution en eau à
moindre coût. Dans le cas d’une panne du fournisseur d’énergie, il suffira de mobiliser un
groupe électrogène momentanément pour remplir la cuve, alors que sur des réseaux surpressés
plusieurs groupes électrogènes seront nécessaires et ils devront y rester à demeurer. Aussi
pour obtenir une fiabilité correcte avec un surpresseur, il faut disposer d’un groupe
électrogène de secours. On a donc en résumé une meilleure fiabilité avec le château d’eau.
Sur le coût de fonctionnement
Le coût d’entretien d’un réservoir est faible, qu’il soit surélevé ou au sol. C’est le coût
des équipements électromécaniques qui est toujours prépondérant. Une installation de
surpression est en général complexe car elle doit gérer plusieurs pompes de débits différents.
Elle doit aussi disposer d’une alimentation énergétique de secours. Le système de pompage
d’un château d’eau est simple donc peu coûteux en maintenance et en entretien.
VII.5.3. Principe de dimensionnement
Dans le cas pratique, le volume requis est évalué comme un certain pourcentage de la
demande journalière, qui est choisi en fonction d’une combinaison de facteur incluant la
fiabilité des principales composantes du système d’AEP (ex. pompes), la fréquence des
interventions sur ces éléments, la réactivité du futur exploitant en cas de dysfonctionnement
(durée d’intervention pour les éventuelles répartitions ou maintenance), l’existence de sources
énergétiques de secours ou d’unités d’appoint pour la production d’eau potable.
Généralement, dans le cas d’une adduction fonctionnant 10/24h, la capacité théorique des
réservoirs est estimée à 42% de la consommation journalière.
Comme la Commune de Soavina et celle d’Ampanefy se trouvent encore dans la zone rurale,
nous envisagerons un réservoir qui assurerait seulement 6h de service en cas de coupure de la
production, soit 2h de moins que celui de la ration communément considérée pour les centres
urbains de Madagascar.
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VII.5.4. Génie civil
Les capacités des réservoirs à installer sont donc de 375 m3 pour la Commune de
Soavina (R1) et 550 m3 pour la Commune d’Ampanefy (R2). Ils seront de forme cylindrique,
construits en béton armé et seront placés sur un tour chacun.
Le couvercle sera muni d’un trou d’homme pour l’accès pendant les entretiens et la
surveillance du bon fonctionnement de l’ouvrage. L’accès se fera à l’aide d’une échelle
métallique.
Hypothèses de calculs :
Béton dosé à 350 kg/m3
Contrainte admissible pratique sous contrôle strict : σb= 32,5 kg/cm2
Poids volumique du béton : ϒb = 2500 daN/m3
Acier : Fe E400
Pourcentage d’armature : 70kg de fer pour 1 m3 de béton
La contrainte admissible sous contrôle stricte du fer : σa= 1600 kg/cm2
Poids volumique de l’eau : ϒeau= 1000kg/m3
Poids volumique de l’enduit : ϒenduit= 2300daN/m3
Les formules utilisées pour le dimensionnement d’un réservoir de capacité C (m3) sont les
suivantes (formules de Fonlandossa)
Les formules utilisées et les détails des calculs seront donnés dans l’annexe 03.
Tableau 34 : Caractéristiques des réservoirs
Réservoir R1 R2
Type Cylindrique Cylindrique
Diamètre intérieur (m) 10,13 11,51
Hauteur utile d’eau (m) 4,66 5,30
Hauteur libre h0 (m) 1,01 1,20
Hauteur de la tour (m) 10 10
Côte du trop-plein (m) 1322,24 1336,59
VII.5.5. Equipements hydrauliques
Les équipements hydrauliques à mettre en place sont constitués par :
- Les équipements d’arrivée et de sortie de l’eau, en fonte DN160 pour le réservoir
R1 et en fonte DN200 pour le réservoir R2
- Les équipements de vidange et de trop plein, tous en fonte DN100.
- Un by-pass, en fonte DN150 sera créé entre l’arrivée et la sortie d’eau du réservoir.
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VII.5.6. Système de comptage
A chaque sortie du réservoir sera installé un système de comptage volumétrique
DN100 pour contrôler le volume d’eau distribué aux abonnés.
VII.6. Réseaux de distribution
VII.6.1 Type de conduite :
Différentes types de conduite peuvent être utilisés pour un système d’alimentation en
eau potable. Pour le projet d’alimentation de Soavina et d’Ampanefy, les conduites utilisées
seront des tuyaux PVC.
VII.6.2 Type de réseau :
Il existe deux types de réseaux : réseaux ramifiés et réseau maillés.
Le réseau ramifié, constitué par des canalisations dont le sens choisi de la circulation de l’eau
ne peut plus être modifié. En effet, en cas de rupture en amont, tous les abonnés en aval sont
tous privés d’eau. Adopter ce réseau présente alors un risque car il manque de sécurité et de
souplesse en cas de rupture. Pourtant, le réseau ramifié est plus économique.
Le réseau maillé, permet une alimentation en retour. Il est constitué par des canalisations sous
formes maillées qui permettent de modifier le sens de l’écoulement selon l’incident apparu
durant le fonctionnement. Il est plus coûteux pour son établissement mais il présente plus de
sécurité.
Dans le cadre de notre étude, nous préconiserons la mise en place d’un réseau ramifié pour la
distribution, composé par une conduite principale, et des conduites secondaires sur lesquelles
les branchements pour les points de puisage sont piqués.
VII.6.3 Tracé du réseau
Le tracé suivra les routes intercommunales existantes dans les lieux pour atteindre les
extrémités de chaque Fokontany.
Le réseau de distribution sera équipé de système de vidange et de purge d’air afin de pouvoir
les entretenir.
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VII.6.4 Dimensionnement des conduites
Les paramètres de dimensionnement des conduites reposent sur les besoins en eau de
la population et sur le débit de source disponible.
Ces conduites ont été dimensionnées en s’assurant d’avoir des vitesses d’écoulement
comprises entre 0,5 et 1,7 m/s, et une pression minimale de l’ordre de 1 bar soit 10 mCE.
Conduite de calcul :
A partir de la consommation de pointe, la répartition de la demande au niveau de chaque
tronçon est donnée par la formule :
𝑞 = 𝑃 + 0,55𝑄
Avec :
q : débit de calcul [l/s]
P : débit d’extrémité [l/s]
Q : débit de route [l/s]
A partir des débits q trouvé précédemment, prélever les diamètres et les pertes de
charge correspondant dans la table de COLEBROOK.
Pour une conduite de longueur L, on en déduira la valeur de la perte de charge linéaire
jL. On néglige les pertes de charge singulière.
Calculer de proche en proche les pressions au sol en prenant come hauteur
piézométrique de départ la cote du radier des réservoirs par la formule :
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑢𝑠𝑜𝑙 = 𝐶𝑜𝑡𝑒𝑝𝑖é𝑧𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑎𝑣𝑎𝑙 − 𝐶𝑜𝑡𝑒𝑎𝑢𝑠𝑜𝑙
En cas de pression négative ou trop basse, refaire les procédures en choisissant des
diamètres nominaux plus grands.
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Les résultats des calculs des diamètres de chaque tronçon sont les suivants :
Tableau 35 : Caractéristiques des conduites de distribution d’eau potable
Tronçon
Côte sol (m) Diamètre
nominal
(mm)
Longueur
(m)
Amont Aval
SOAVINA
R1_1 1306,73 1297 160 79
1_5 1297 1256,45 63 798
1_2 1297 1298,35 160 210
2_3 1298,35 1275,86 90 486
3_4 1275,86 1253,68 75 479
2_6 1298,35 1297,35 125 88
6_7 1297,35 1255,48 90 584
6_8 1297,35 1284,37 125 336
8_9 1284,37 1258,15 40 310
8_10 1284,37 1264,59 90 358
10_11 1264,59 1267,28 90 327
11_12 1267,28 1255,75 75 443
AMPANEFY
R2_A 1320,14 1278,22 200 669
A_B 1278,22 1252,17 75 610
A_C 1278,22 1253,97 110 625
C_D 1253,97 1278,66 90 539
D_E 1278,66 1275,38 63 578
D_J 1278,66 1275,44 90 994
J_L 1275,44 1266,17 50 377
J_K 1275,44 1256,72 50 360
A_F 1278,22 1253,15 125 616
F-G 1253,15 1264,83 125 461
G_H 1264,83 1257,16 75 535
G_I 1264,83 1245,99 110 594
I_M 1245,99 1245,5 110 198
M_N 1245,5 1247,4 75 1664
M-O 1245,5 1248,62 75 2116
O_P 1248,62 1247,86 63 1008
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Les détails sur les calculs des conduites de distribution seront donnés dans l’annexe
06.
Le réseau de distribution sera équipé de système de vidange et de purge d’air afin de
pouvoir les entretenir.
VII.6.5. Simulation sur « EPANET »
« EPANET » est un logiciel développé pour la modélisation de système d’adduction
d’eau potable qui permet de simuler le comportement hydraulique sur une longue durée dans
les réseaux sous pression. Il permet de calculer le débit dans chaque tuyau, la pression à
chaque nœud, le niveau de l’eau dans les réservoirs, au cours d’une durée de simulation
divisée en plusieurs étapes et présente les résultats sous forme de carte avec des codes
couleurs, des tableaux ou des graphiques.
Les dimensions des conduites trouvées précédemment et les équipements
électromécaniques, ainsi que l’ensemble du nouveau système de production d’eau potable, ont
été vérifiés et contrôlé sur le logiciel « EPANET »
Hypothèses de simulation :
Les hypothèses pris en compte pour les simulations du réseau sont les suivants
- La durée de simulation est fixée à 120 heures, afin de suivre l’évolution
dynamique de chaque paramètre (pressions, débits, perte de charge, temps de
fonctionnement, niveau d’eau, …)
- La formule de perte de charge : Hazen Williams
- Le coefficient de rugosité : 140 pour les canalisations en PVC et 120 pour les
canalisations en fonte (canalisation neuves).
- La courbe de modulation de la demande est obtenue grâce aux données recueillies
auprès des Communes voisines déjà branchées :
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Figure 11 : Courbe de modulation de la demande en eau
Cette courbe montre deux pointes de la consommation, enregistrées à 05h à 8h et 17h à 20h.
Le coefficient de pointe horaire maximale est égal à 1,4.
Résultats de simulation :
Les résultats de la simulation montrent que le système fonctionne très bien. Les conditions
normales d’exploitations sont respectées :
- Toutes les pompes arrivent à refouler l’eau vers leurs destinations
- Pendant les heures de pointe, toutes les pressions des nœuds varient de 1 à 6,2 bars
et les vitesses de 0,55 à 1,58 m/s
- Au point haut du réseau, les pressions minimales sont supérieure à 1 bar (nœud 1=
1,9 bar et nœud A= 4,9 bars)
Période 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Multiplicateur 0,1 0,1 0,2 0,8 1,2 1,4 1,4 1,4 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 1,4 1,4 1,2 1 1 0,5 0,5
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Figure 12 : Résultat de simulation sur EPANET
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Figure 13 : Variation des pressions dans les bouts du réseau de distribution de Soavina
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Figure 14 : Variation des pressions dans les bouts du réseau de distribution d’Ampanefy
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VII.7. Alimentation en énergie électrique
La procédure de potabilisation de l’eau pour l’adduction des Communes Rurales de
Soavina et d’Ampanefy nécessite l’utilisation de machines tournantes, aussi bien dans la zone
de captage que dans la station de traitement d’eau potable.
Pour les faire fonctionner, ces machines nécessiteront un apport en énergie qui sera
l’électricité.
Le dimensionnement d’un système d’alimentation en énergie électrique pour satisfaire les
besoins énergétiques au niveau du captage et de la station de traitement s’avère être une étape
très importante.
L’idéal est de se brancher à partir des lignes de réseaux électriques existant la plus proche
(MT ou HT) afin de minimiser les dépenses sur la pose d’une nouvelle ligne aérienne
triphasée et la mise en place des équipements y afférents.
VII.7.1. Site de captage
L’alimentation en énergie électrique du nouveau site de captage sera tirée à partir
d’une ligne électrique aérienne moyenne tension existantes qui se situe à environ 1700m
linéaire du site de captage vers Anosizato Andrefana.
La mise en place de l’installation se composera globalement par :
La pose et le raccordement des lignes électriques aériennes MT 35KV avec les
accessoires y afférents (les poteaux, isolateurs, ferrures, armements, raccords,
cosses,…)
La pose et la mise en service d’un Interrupteur Aérien à Commande Mécanique
Complet (IACM), y compris les divers accessoires de commande, de pose et de
raccordement, ainsi que la mise à la terre (Tension de service= 35KV ; courant
assignée=100A)
La pose des parafoudres MT et de mise à la terre du parafoudre
La pose et mise en service d’un transformateur 35KV/ 400V sur poteau, avec divers
accessoires de pose et de raccordement et de mise à la terre.
La pose et la mise en service d’un disjoncteur BT sur un poteau avec divers
accessoires de pose et de raccordement.
La pose et la mise en service d’un système de comptage MT/BT pour enregistrer les
consommations de l’installation.
La pose et le raccordement de lignes aéro-souterraines entre le disjoncteur BT vers
l’armoire de commande de la pompe d’eau brute.
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La pose et la mise en service d’une armoire basse tension pour le groupe électropompe
immergé. L’armoire de commande comprenant :
. Un (01) disjoncteur général basse tension, compact muni d’un déclencheur électronique.
. Un (01) analyseur des réseaux triphasé permettant de mesurer tous les paramètres
électriques (U, I, P, Q, Energie active, Energie réactive, cos ϕ, F, …)
. Un (01) démarreur progressif
. Les circuits de commande-contrôle et protection du groupe électropompes immergée
. Les éclairages et les prises pour le bâtiment abritant le puits.
VII.7.2. Site de station de traitement
L’alimentation en énergie électrique de la station de traitement sera assurée par une
ligne moyenne tension de 35KV, à construire à partir de la ligne existante qui se situe à
environ 120m linéaire de la nouvelle station de traitement.
Les travaux relatifs à l’alimentation en énergie électrique consisteront en :
La pose et le raccordement des lignes électriques aériennes MT35KV avec les
accessoires y afférents (les poteaux, isolateurs, armements, raccords, cosses, …)
La pose et la mise en service d’un interrupteur aérien à commande mécanique complet
(IACM), y compris les divers accessoires de commande, de pose et de raccordement
ainsi la mise à la terre (Tension de service = 35KV ; courant assignée= 100A)
La pose des parafoudres MT et de mise à la terre du parafoudre.
La pose et la mise en service d’un transformateur 35KV/ 400V sur poteau avec divers
accessoires de pose et de raccordement
La pose et la mise en service d’un disjoncteur BT sur un poteau avec divers
accessoires de pose et raccordement.
La pose et la mise en service d’un système de comptage MT/BT pour enregistrer les
consommations des installations.
La pose et le raccordement de lignes aéro-souterraines entre le disjoncteur BT vers le
TGBT (Tableau Général Basse Tension)
La pose et mise en service des coffrets de commande des divers appareils
électromécaniques
La pose et mise en service des divers disjoncteurs de départs vers les éclairages et les
prises
La pose du système de mise à la terre des équipements électriques
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ETUDES FINANCIERES
ET
ENVIRONNEMENTALES
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VIII. Etudes économiques et financières
L’objectif de cet étude est d’évaluer le coût moyen de production du mètre cube d’eau
ainsi que l’année correspondante à l’amortissement financier des investissements.
VIII.1. Le coût de production du mètre cube d’eau
VIII.1.1. Production liée au projet
L’évaluation de la demande en eau à l’horizon 2030 est traitée dans le paragraphe III.5
VIII.1. 2. Coûts d’investissements
Pour les prix unitaires, la référence a été basée sur les sous détails de prix proposé par
la JIRAMA basant également sur des prix moyens en vigueur suivants des conditions
économiques du premier semestre 2017 et des prix relevés sur les marchés des entreprises
récemment soumissionnaires de travaux de même nature.
Les quantités des travaux à prendre en compte pour chaque ouvrage, conduite et équipement
divers, ont été calculées sur la base des plans élaborés dans les annexes.
Les mains d’œuvres et le transport seront estimés à 20% du prix des matériaux à acheter.
Tableau 36 : Coûts estimatifs des ouvrages
LIBELLE MONTANT (Ar)
1-INSTALLATION DE CHANTIER 108 283 875
2- OUVRAGES DE CAPTAGE 477 279 211
3- STATION DE TRAITEMENT 422 537 761
4- RESERVOIR R1 ET R2 494 957 712
5- POSE CONDUITES D'ASPIRATION ET REFOULEMENT
EB&ET 675 124 876
6-EQUIPEMENTS ELECTRIQUES ET ELECTROMECANIQUES 724 895 327
7- MATERIELS DE LABORATOIRE 140 089 000
8- RESEAU DE DISTRIBUTION 657 834 334
Total hors taxes 3 701 002 096
TVA 20% 740 200 419
Total TTC 4 441 202 515
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Le coût total de l’installation d’une adduction d’eau potable des Communes rurales de
Soavina et d’Ampanefy s’élève à une somme de Quatre milliards quatre cent quarante un
millions deux cent deux mille cinq cent quinze Ariary Tout Taxe Comprise.
VIII.1. 3. Valeur résiduelle des investissements
Pour réaliser une étude économique d’un projet sur une période qui n’est pas une
durée effective du projet, il est important de déterminer la valeur résiduelle des équipements à
échéance de l’étude. Cette valeur est égale à la valeur initiale moins la valeur amortie en
termes de l’étude. L’amortissement technique est calculé linéairement sur la durée de vie des
équipements. Le tableau suivant présente la durée de vie et le coût de maintenance des
principaux équipements.
Tableau 37 : Amortissement des investissements
Désignation Durée de vie (an) Valeurs initiales (Ar) Amortissement annuelle
(Ar)
Génie civil
Conduites de distribution
Equipement électromécanique
50
30
15
1 803 670 271
1 599 551 052
1 037 981 192
36 073 405
53 318 368
69 198 746
Total 4 441 202 515 158 590 520
VIII.1. 4. Les charges d’exploitations
Les charges prises en compte dans cette étude sont les suivantes :
- les produits chimiques
Les réactifs utilisés pour le traitement sont le sulfate d’alumine et l’hypochlorite de
calcium. Pour les doses à utiliser, on se réfèrera aux taux des réactifs utilisés dans la station de
traitement d’Ankadivoribe :
Tableau 38 : Quantités et prix des réactifs de traitement
Réactif Quantité (kg/m3) Prix du kg (Ar)
Hypochlorite de calcium 0,002 5 000
Sulfate d'alumine 0,008 2 000
Total 0,01 7 000
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- l’énergie
Le coût de l’énergie est calculé à partir de la puissance totale des pompes utilisées, le
temps de fonctionnement et le tarif de l’électricité. Pour les projets de ce genre, le tarif
appliqué entre cession JIRAMA est le tarif 16 tranche unique soit 370 Ariary le KWh.
Tableau 39 : Puissance installée des équipements électromécaniques
Désignation Puissance (kW)
Pompe refoulement EB 55
Pompe refoulement ET n°1 4,5
Pompe refoulement ET n°2 15
Pompe lavage 9
Pompe eau pressurisée 0,7
Compresseur lavage 2
Compresseur pressurisation 0,5
Total 86,7
Prix du kwh (Ar) 370
- Les frais des personnels
Dans cette étude, les dépenses moyennes annuelles des personnels sont estimées à
4 800 000 Ar/an/personnel et le nombre des personnels est fixé à 5 employés (4 agents
exploitants et un agent administratif).
Tableau 40 : Frais des personnels
Nombre de presonnel PU moyen (ar/an) Total (Ar/an)
5 4 800 000 24 000 000
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- Les frais de maintenance
Les frais de maintenance sont calculés selon les données normatives prévisionnelles sans
statistiques réelles permettant le calcul des coûts. Ils sont présentés dans le tableau suivant :
Tableau 41 : Frais de maintenance
Maintenance Valeur Coût entretient annuel
Génie Civil 2% 33 474 592
Equipement PVC 0,50% 7 997 755
Equipement électromécanique 2,50% 21 746 860
Total maintenance annuelle (Ar) 63 219 207
- Autres charges
Les autres charges courantes comprennent les fournitures consommables, les frais de
transport et de déplacement,… Par expérience vécue de la JIRAMA, le coût de ces charges est
estimé à environ 10% du coût total de l’ensemble des autres charges d’exploitation.
VIII.1.5. Détermination du coût de m3 d’eau produite
Le coût du mètre cube d’eau produite correspond à la somme des investissements du
projet et des charges d’exploitation rapportée au volume produit sur la même période.
Le coût a été calculé à base de l’horizon du projet (2017 à 2030) et on obtient une valeur de
574,40 Ar/m3.
Actuellement, le coût du m3 d’eau de la JIRAMA est de 415 Ar pour la première tranche et
1155 Ar pour la deuxième tranche (˃10m3).
Le coût de production du m3 d’eau traitée pour ce projet est donc acceptable.
Les détails de calculs seront visibles dans l’annexe 01 – B
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VIII.2. Détermination de l’année de l’amortissement des
investissements
La détermination de l’année d’amortissement des investissements dans ce projet se fera en se
basant sur les hypothèses suivantes :
- Le volume d’eau facturé sera égal à 80% du volume d’eau produit
- Le prix du m3 d’eau sera le prix appliqué pour la tarification de la JIRAMA :
415 Ar pour le tarif social (BF) et tarification par tranche pour les abonnées BP
(415 Ar pour la première tranche et 1155 Ar pour la deuxième tranche)
- Le volume d’eau consommée par BP et BF est déterminé à partir du taux de
desserte par branchement (cf : paragraphe III.4.1) et du volume annuel facturé
- Pour les abonnées BP, les 50% de la consommation totale seront considérés
dans la première tranche et les 50% restant dans la deuxième tranche
D’après les résultats des calculs, le recouvrement des dépenses d’investissement
s’étalera sur douze années d’exploitation soit en 2029.
La réalisation du projet est donc rentable. Sur le plan financier, la de traitement est auto
suffisante, et elle pourra renouveler les matériels amortis.
Les détails de calculs seront visibles dans l’annexe 01 – C
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IX. Etudes environnementales
Le projet a pour objectif spécifique de produire et d’alimenter en eau potable les
habitants de la Commune Rurale de Soavina et celle d’Ampanefy. En premier lieu, c’est donc
un projet visant à améliorer les conditions de vie de la population, surtout dans le domaine de
la santé. La présence de l’eau potable pourra aussi s’accompagner d’une décentralisation de la
ville d’Antananarivo ce qui est une des problèmes majeur de la capitale actuellement. Il sera
donc justifier d’exécuter ce projet.
Toutefois, ce projet ne rapporte pas seulement que des avantages. Il engendre aussi quelques
impacts négatifs sur l’environnement, notamment dans les milieux physiques et biologiques.
De ce fait, une étude environnementale s’avère donc être nécessaire pour avoir un aperçu
globale des atouts et des méfaits de la réalisation de ce projet sur l’environnement.
Pour mieux analyser les effets potentiels liés au projet vis-à-vis du milieu récepteur et de tirer
les mesures d’atténuation ou de compensation, l’étude se composera par la:
- Présentation des cadres juridiques et institutionnels
- Description globale du milieu récepteur
- Présentation des impacts potentiels sur l’environnement liés au projet
- Proposition des mesures d’atténuation ou de compensation
- Installation d’un plan gestion environnementale et sociale du projet (PGES)
IX.1. Cadres juridiques et institutionnels
Charte de l’environnement
La Charte de l’Environnement Malgache, portée par la loi N° 90-033 du 21 Décembre
1990 modifiée et complétée par les lois 97.012 du 06 Juin 1997 et 2004-015, fixe les principes
généraux constituant le cadre général de toutes les actions ayant pour objet la protection et la
promotion de l’environnement. Elle définit les mesures et dispositions générales tendant à
traduire en termes opérationnels la Politique Nationale Environnementale ainsi que les règles
fondamentales qui doivent inspirer toute action nationale ou régionale dont l’objet est de
promouvoir une activité économique ou sociale pouvant avoir pour conséquence une atteinte
préjudiciables à l’environnement. La charte précise que l’action environnementale ne doit pas
se réduire à la seule protection et à la sauvegarde des ressources naturelles, de l’espèce ou des
sites. Elle ordonne l’assujettissement à l’étude d’impact environnemental de tout projet public
ou privé pouvant porter atteinte à l’environnement.
Page | 105
Code de l’eau
L’article 11 du code de l’eau stipule que : « les prélèvements d’eaux souterraines ne
peuvent être faits sans autorisation sauf pour les usagers personnels ne dépassant pas un seuil
de volume qui sera fixé par décret et ne présentant pas des risques de pollution de la
ressource. Les conditions d’obtention des autorisations seront fixées par décret sur proposition
de l’Autorité Nationale de l’Eau et de l’Assainissement ».
D’après l’article 23 : « la réalisation d’aménagements, d’ouvrages ou de travaux, exécutés par
des personnes publiques ou privées, est précédée d’une enquête publique et d’une étude
d’impact environnemental soumises aux dispositions du présent code ainsi qu’à celles prévues
en ce sens par la loi N°90.003 du 21 Décembre 1990 portant charte de l’environnement,
lorsqu’en raison de leur nature, de leur consistance ou de caractère des zones concernées, ces
opérations sont susceptibles d’affecter l’environnement et devraient occasionner des troubles
à l’écosystème aquatique ».
IX.2. Description globale du milieu récepteur
La zone d’étude est caractérisée par un climat tropical d’altitude avec l’alternance des
saisons fraîches et sèches et les saisons chaudes et pluvieuses.
Le paysage est défini par des vastes plaines agricoles, par des collines où la plupart des
habitations sont construites, et par la rivière de Sisaony.
La totalité des zones concernées par le projet se localise en milieu suburbain d’Antananarivo.
Mis à part les plantations effectuées par la population locales, la faune et la flore est quasi
inexistante.
L‘environnement du site d’implantation des aménagements ne devra pas présenter de
problème du point de vue biodiversité.
Les activités économiques de la zone concernée sont principalement constituées par
l’agriculture (riz, légumes,…), l’élevage, l’artisanat,…
A l’amont du barrage hydroagricole déjà existant se trouve aussi une zone de prélèvement de
sable qui constitue une activité économique de la population.
IX.3. Présentation des impacts potentiels
D’une manière générale, les principales sources d’impact à l’environnement sont
causées par les activités liées à l’exécution du projet.
Les sources et les impacts potentiellement rencontrés lors des différentes phases l’exécution
des travaux seront les suivants :
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Tableau 42 : Sources et les impacts potentiels du projet sur l’environnement
Phases Etapes Activités prévues Composantes
affectées Impacts potentiels
Types
d’impact
Préparatoire Installation
de chantier
Transport et installation
des mains d’œuvres
- Population
- Afflux des populations aux alentours
- Insécurité
- Pollution
- Bruit
Négatif
- Amélioration des activités commerciales Positif
Construction d’un hangar
de stockage - Sol
- Bon rangement des matériaux et des matériels
utilisés Positif
Réalisation
Terrassement
Débroussaillage - Végétation - Elimine les broussailles Positif
Fouille d’ouvrage - Sol - Eparpillement des terres provenant de la fouille Négatif
Creusage des puits - Sol
- Eau
- Affaissement du sol
- Perturbation de l’écoulement souterraine Négatif
Constructions
Puits
Station de traitement
Réservoir
Pose des conduites
- Sol
- Air
- Homme
- Perturbation des activités de la population
- Dégâts sur les constructions (routes, clôture…)
- Obstruction du trafic
- Pollution
- Risque d’accident
- Bruit
Négatif
- Création d’emploi Positif
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Repli de
chantier Repli des matériels - Sol - Pollution Négatif
Exploitation
Production
Pompage source - Eau - Rabattement de la nappe Négatif
Gestion des boues - Eau
- Sol
- Augmentation des déchets
Négatif
Analyse laboratoire - Eau
- Sol - Rejet de produits chimiques Négatif
Distribution - Homme - Accès à l’eau potable
- Augmente le taux d’hygiène Positif
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IX.4. Proposition des mesures à prendre
Pour les impacts positifs, les mesures à prendre consistent à optimiser ou à capitaliser
les impacts. Il sera primordial de trouver des mesures d’atténuation ou de compensation pour
les impacts négatifs.
Les mesures d’atténuation à prendre seront :
Pour le milieu physique (sol, eau, air) :
- Installer le camp et le chantier sur des terrains éloignés des habitations et des
terrains de culture
- Construire des latrines et des bacs à ordures
- Installer des mesures de protection des berges de la rivière
- Mettre les terres provenant des fouilles dans des aires de stockages puis les
réutiliser pour faire du remblai
- Remettre à son état initial le lieu de prélèvement des fouilles
- Minimiser le temps de stockage des déblais
- Faire un contrôle permanent de tous les engins utilisés dans le chantier
- Mettre en place une clôture au niveau du captage
- Faire un nettoyage de l’environnement de la construction
- Prévoir un poste de séchage des boues
- Installer un réseau de canalisation des eaux usées
Pour le milieu humain :
- Avant de débuter tous travaux, le promoteur devra s’entretenir avec les
collectivités territoriales décentralisées (CTD) pour expliquer le projet et afin de
s’assurer de l’intégration sociale dans le site
- Contacter les propriétaires de terrain afin de trouver une entente sur les propriétés,
surtout privées
- Installer des bandes de signalisation autour des aires de travaux
- Munir les travailleurs d’équipements de sécurité
- S’équiper de trousses de premiers soins en cas d’accident de travail
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IX.5. Plan de gestion environnementale et sociale (PGES)
Le plan de gestion environnemental est un document présentant un programme de
surveillance et de suivi environnemental à mettre en œuvre durant toutes les différentes
phases du projet jusqu’à l’exploitation.
Durant l’exécution des travaux, une entité de gestion environnementale et sociale
(responsable environnemental) devra être mise en place afin de surveiller les prescriptions du
cahier de charges environnemental (CCE). Elle aura le droit de prendre des décisions
immédiates comme la suspension du chantier en cas de non-respect de ces prescriptions.
Le programme de suivi consiste à contrôler et vérifier l’efficacité des mesures d’atténuation
prises même après la fermeture du chantier.
Dans le cas du projet d’adduction d’eau potable, le programme de suivi pourra se porter par
exemple sur :
- L’évolution des fluctuations du niveau d’eau de la nappe
- L’évolution de la qualité de l’eau
- L’évolution de la stabilité de l’emprise dans les sols…
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CONCLUSION
Pour conclure, ce travail décrit la faisabilité technique et financière d’un projet
d’alimentation en eau potable des Communes d’Ampanefy et de Soavina en captant la rivière
de Sisaony et en utilisant le Flottateur à Air Dissous comme moyen de clarification de l’eau.
D’après l’étude hydrologique et hydrogéologique de la rivière de Sisaony, elle peut
fournir de l’eau en quantité suffisante pour la production d’eau potable de 150 m3/h même
pendant les périodes d’étiage grâce à l’installation d’un ouvrage de captage adéquat tels que
l’utilisation des puits exploitant les sous écoulements et les nappes d’alluvions de la rivière.
L’application de la théorie de la flottation sur les particules présentes dans l’eau de la
rivière, montre que celles-ci sont aptes au processus de traitement par FAD. De plus, cette
méthode offre divers avantages surtout pour les travaux de génie civil qui s’observe par une
réduction importante de la taille de l’ouvrage par rapport au décanteur classique.
Le taux de traitement joue un rôle très important sur l’efficacité du traitement dans le cas
pratique. Lors de la phase exploitation, le calage de ce taux se fera avec le flotta-test.
Mais en se basant sur les résultats théoriques sur l’efficacité de la méthode de traitement et en
le combinant avec le filtre bicouche utilisant l’anthracite, on peut s’attendre à une très bonne
qualité de l’eau traitée.
Une simulation sur le logiciel EPANET a permis de voir le comportement du réseau
de distribution surtout pendant les heures de pointe. Les résultats obtenus sur le
dimensionnement des conduites de refoulements et les conduites de distributions sont donc
plus fiable. La simulation dynamique effectuée montre que les pressions dans les bouts de
réseaux sont tous supérieurs à 1 bar.
Par ailleurs, le prix de production est de 574,40 Ar/m3, ce qui est raisonnable vis-à-vis
du tarif de vente de l’eau appliqué par la JIRAMA actuellement. La station de production
d’eau potable pourra donc être autosuffisante sur le plan économique.
Du point de vue environnemental, les biodiversités sont presque inexistantes dans le
site d’exécution des travaux. Les impacts sur ce volet sont donc mineurs. Les principaux
problèmes sont liés aux perturbations de la vie quotidienne des habitants qui vivent dans les
proximités. Cependant, vue l’ampleur bénéfique apporté par ce projet, une étape de réalisation
en vaut la peine.
Bref, les études effectuées ont donc pu démontrer que l’implantation d’une nouvelle
station de traitement d’eau potable dans la Commune de Soavina est une solution adéquate
pour résoudre le problème d’accès en eau potable des Communes d’Ampanefy et de Soavina.
Page | 111
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
Références ouvrages :
DEGREMONT, Mémento Technique de l’eau, Edition Cinquantenaire 1989,
Neuvième édition, 2 tomes, 1426p
P. CHAPERON – J. DANLOUX – L. FERRY, Fleuves et Rivières de Madagascar,
ORSTOM 1993, édition IRD 2005, 882p
SERSEG, Catalogue n°72, 1ère Edition, mai 1972
Références documentaires et rapport :
ACF-INTERNATIONAL, Utilisation du Syscal dans le cadre de missions de
prospection géophysique
DEGREMONT S.A., Les Feuillets Mémento Technique de l’Eau Degrémont
EAUDEPARIS, Traitement de potabilisation des eaux de surface Coagulation
Floculation Séparation, Conf2006/63
F. GALLINARI – S. ELMALEH – R. BEN AÏM, Influence de la dissipation
énergétique sur l’efficacité de la flottation à air dissous: analogie avec la floculation,
volume 9, numéro 4, 1994
JIRAMA, Projet de Renforcement de Production d’eau dans la Zone Sud
d’Antananarivo, Avant-Projet Détaillé Juillet 2017
MICHARDIERE, BERNARD et AL, Buse de détente d’eau pressurisée pour générer
des microbulles dans une installation de flottation, Fascicule de brevet Européen
numéro 04791465.0
Ministère de l’Energie, Code de l’Eau, 1999
Monographies de la Commune Rurale d’Ampanefy, 2017
Monographies de la Commune Rurale de Soavina, 2017
S.M. MIANDRA ANDRIANASY, Projet de réalisation d’ouvrage d’exploitation
d’eaux souterraines de Betsimitatatra et planification d’utilisation des ressources en
eaux en vue d’améliorer l’adduction d’eau potable de grand Antananarivo, Master en
Science et Techniques en Géophysiques et Géomatiques, 18 Juillet 2015
Page | 112
Références cours :
Alain RANDRIAMAHERISOA, Cours Etudes d’Impact Environnemental, ESPA
(5ème année)
Alain RANDRIAMAHERISOA, Cours Hydrologie appliquée, ESPA (4ème année)
Benjamin RAMANANTSOA, Cours Station de Traitement d’Eau Potable, ESPA (5ème
année)
Charles RANDRIANARIVONY, Cours Ecoulement Souterraine, ESPA (4ème année)
Claude RANJATOSON, Cours Ecoulement en charge, ESPA (3ème année)
Daniel RANDRIAMANANJARA, Cours Gestion de Projet, ESPA (4ème année, 5ème
année)
David RANDRIANASOLO, Cours Adduction d’Eau Potable, ESPA (4ème année)
David RANDRIANASOLO, Cours Hydraulique Urbaine, ESPA (5ème année)
Haja N. MASEZAMANA, Cours logiciel ArcGIS, ESPA (4ème année)
Haja N. MASEZAMANA, Cours logiciel EPANET, ESPA (5ème année)
Haja N. MASEZAMANA, Cours logiciel AutoCAD, ESPA (3ème année)
J. RAVELOJAONA, Cours Machines Hydrauliques, ESPA (4ème année)
J.Herivelo RAKOTONDRAINIBE, Cours Ressource en Eau, ESPA (5ème année)
Solofomampionona RAMANARIVO, Cours Hydrogéologie, ESPA (3ème année)
Références sites internet :
https://fr.wikipedia;org
https://www.degrémont.com
https://www.suezwaterhandbook.fr
Page | I
ANNEXES
Page | II
Annexe 01 : Détails des calculs études économiques
A- Bordereaux de détails quantitatifs et estimatifs (BDQE)
LIBELLE Unité Quantité P.U (Ar) MONTANT
(Ar)
1-INSTALLATION DE CHANTIER
Acquisition terrains et diverses servitudes m2 1300 35 000 45 500 000
Installation de chantier (baraque, clôture,
magasin, bureau de chantier, petits
outillages etc...)
fft 1 32 615 000 32 615 000
Repli de chantier (nettoyage de chantier
etc...) fft 1 24 461 250 24 461 250
Mains d'œuvres et transport fft 1 5 707 625 5 707 625
Sous Total installation de chantier 108 283 875
2- OUVRAGES DE CAPTAGE
2-1- Mise en place de deux puits avec
drains horizontaux
Fouille d'ouvrages en terrain aquifère avec
épuisement d'eau m3 1675 9 750 16 331 250
Remblaiement et compactage des tranchées m3 2350 3 575 8 401 250
Béton armé dosé à 400kg/m3 avec aciers
HA dosé à 90kg/m3 m3 12 877 500 10 530 000
Graviers filtres roulés siliceux de 5 à 10mm m3 55 90 000 4 950 000
Fournitures et pose des Gabions antiérosifs
pour enrochement m3 50 97 500 4 875 000
Enfoncement des pieux d'ancrage sur
gabions u 80 6 500 520 000
Batardeaux en sacs de sable ml 250 19 825 4 956 250
Essai de débit fft 1 650 000 650 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 25 606 875 25 606 875
Sous Total Trois prises avec drains horizontaux 76 820 625
2-2- Mise en place des deux conduites d'amenée
Fouille en tranchée sur terrain aquifère avec
épuisement d'eau m3 1728 9 750 16 848 000
Remblaiement et compactage des tranchées m3 2350 3 575 8 401 250
Fournitures et pose des conduites d'amenée
en tuyau fonte DN300 ml 50 1 477 613 73 880 650
Fournitures et pose des équipements
hydrauliques fft 1 15 000 000 15 000 000
Page | III
Mains d'œuvres et transport fft 1 25 606 875 25 606 875
Sous Total Mise en place des trois conduites d'amenée 139 736 775
2-3- Mise en place d'un collecteur
Fouille d'ouvrages en terrain aquifère avec
épuisement d'eau m3 150 9 750 1 462 500
Remblaiement et compactage des tranchées m3 300 3 575 1 072 500
Béton armé dosé à 400kg/m3 avec aciers
HA dosé à 90kg/m3 m3 7 877 500 6 142 500
Fournitures et pose des conduites d'amenée
en tuyau fonte DN400 ml 30 2 804 781 84 143 430
Fournitures et pose des équipements
hydrauliques fft 1 6 000 000 6 000 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 14 823 140 14 823 140
Sous Total Mise en place d'un collecteur 113 644 070
2-4- Implantation d'un puisard de 2m de
diamètre et de profondeur de 27m
Fouille d'ouvrages en terrain argileux et
sableux avec épuisement d'eau m3 1800 16 250 29 250 000
Béton armé dosé à 400kg/m3 avec aciers
HA dosé à 90kg/m3 m3 45 877 500 39 487 500
Maçonnerie de moellon m3 30 120 900 3 627 000
Enduit étanche dosé à 500 kg/m3 m2 35 12 025 420 875
Fournitures et pose d'une échelle d'accès
dans le puisard fft 1 397 800 397 800
Fournitures et pose d'une trappe d'accès
étanche métallique fft 1 163 800 163 800
Fournitures et pose d'un portique de levage fft 1 2 730 000 2 730 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 11 411 546 11 411 546
Sous Total Implantation d'un puisard 87 488 521
2-5- Construction d'un local abritant le puisard et les équipements présents
dans le captage
Terrassement
Décapage du terrain m² 100 2 100 210 000
Remblai compacté m³ 300 18 500 5 550 000
Maçonnerie et béton
Béton de forme dosé à 300kg/m3 m³ 8 308 750 2 470 000
Béton armé dosé à 350 kg/m3 m³ 15 422 500 6 337 500
Coffrage en bois ordinaire m² 50 27 625 1 381 250
Page | IV
Echafaudage m² 75 11 700 877 500
Maçonnerie des parpaings épaisseur 0,20m m2 75 25 415 1 906 125
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m² 150 12 675 1 901 250
Chape étanche dosé à 500kg de CPA m² 30 22 750 682 500
Brique de verre 0,20mx0,20m U 30 30 000 900 000
Menuiseries
Portail métallique 1,20mx2,20m U 1 444 600 444 600
Peinture et vitrerie
Badigeonnage à la chaux m² 200 1 040 208 000
Peinture plastique m² 125 3 900 487 500
Peinture à l'huile m² 75 3 900 292 500
Mains d'œuvres et transport fft 1 4 729 745 4 729 745
Sous total local abritant le puisard et les équipements hydrauliques 28 378 470
2-6- Mise en place des murs de soutènement pour protection de la berge
L=50m
Fourniture et pose des maçonneries
gabionnées à quatre assises avec semelle et
pieux d'ancrage
m3 150 97 500 14 625 000
Déblais et remblais du terrain m3 250 6 500 1 625 000
Engazonnement et plantation de vétivers m2 200 2 275 455 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 2 505 750 2 505 750
Sous Total Mise en place des murs de soutènement 19 210 750
2-7- Sécurisation du périmètre de protection immédiate autour de la station de
pompage sur un périmètre de 150m
Fourniture et pose d'une clôture de la station ml 100 100 000 10 000 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 2 000 000 2 000 000
Sous Total Sécurisation du périmètre de protection 12 000 000
3- STATION DE TRAITEMENT
3-1- TERRASSEMENT
Terrassement général du terrain
d'implantation d'ouvrages et reprofilage
piste d'accès
fft 1 34 000 000
Fouille d'ouvrages mécanisés avec
évacuation des produits fft 1 12 240 000
Sous total terrassement 46 240 000
3-2- CONSTRUCTION FLOTTATEUR A AIR DISSOUS - FILTRE
BICOUCHE DE CAPACITE 150m³/h
Béton de propreté dosé à 200kg/m3 m³ 7 292 500 2 047 500
Page | V
Béton armé dosé à 350 kg/m3 m³ 100 422 500 42 250 000
Armature en haute adhérence kg 7 000 4 680 32 760 000
Coffrage en bois ordinaire m² 952 16 250 15 470 000
Echafaudage m² 343 11 700 4 013 100
Enduit étanche dosé à 500kg de CPA m³ 421 17 550 7 392 060
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m³ 257 12 675 3 254 940
Chape étanche dosé à 500kg de CPA m² 32 22 750 728 000
Badigeonnage à la chaux m² 257 1 040 267 072
Peinture plastique m² 257 2 990 767 832
Buses WRC Q = 3,5l/s U 2 72 000 144 000
Ballon de pressurisation v = 60l U 1 300 000 300 000
Fournitures et pose sables filtrants 0,8 à
1,2mm m³ 20 100 000 2 000 000
Anthracite m³ 10 1 284 084 12 840 840
Buselure crépine C DN40 U 1 125 14 625 16 453 125
Garde-fou métallique ml 75 16 250 1 218 750
Equipements hydrauliques fft 1 7 095 361 7 095 361
Mains d'œuvres et transport fft 1 28 381 444 28 381 444
Sous Total FAD et Filtre bicouche 177 384 024
3-3- CONSTRUCTION BACHE DE 150m³
Béton de propreté dosé à 200kg/m3 m³ 5,00 292 500 1 462 500
Béton armé dosé à 350kg/m3 m³ 25 422 500 10 562 500
Armature en haute adhérence kg 1 750 4 680 8 190 000
Coffrage circulaire m² 250 27 625 6 906 250
Echafaudage m² 150 11 700 1 755 000
Enduit étanche dosé à 500kg de CPA m² 275 17 550 4 826 250
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m² 150 12 675 1 901 250
Chape étanche dosé à 500kg de CPA m² 85 22 750 1 933 750
Badigeonnage à la chaux m² 150 1 040 156 000
Peinture plastique m² 150 15 000 2 250 000
Confection regards de compteur eau de
lavage u 1 1 404 000 1 404 000
Equipements hydrauliques fft 1 2 067 375 2 067 375
Mains d'œuvres et transport fft 1 8 269 500 8 269 500
Sous Total GC Bâche de 150m³ 51 684 375
3-4- BATIMENTS D'EXPLOITATION
Page | VI
Terrassement
Fouille en déblais m³ 50 2 275 113 750
Maçonnerie et béton
Béton de propreté dosé à 200kg/m3 m³ 10 292 500 2 925 000
Béton de forme dosé à 300kg/m3 m³ 20 308 750 6 175 000
Béton armé dosé à 350 kg/m3 m³ 22 422 500 9 295 000
Armature en haute adhérence kg 1 540 4 680 7 207 200
Coffrage en bois ordinaire m² 127 27 625 3 508 375
Echafaudage m² 150 11 700 1 755 000
Maçonnerie des moellons d'épaisseur 0,40m m3 30 120 900 3 627 000
Maçonnerie des parpaings épaisseur 0,20m m2 90 25 415 2 287 350
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m² 180 12 675 2 281 500
Chape ordinaire dosé à 450kg de CPA m² 84 18 070 1 517 880
Toiture et volige m2 126 50 000 6 300 000
Menuiseries
Fenêtre métallique 1,00mx1,20m U 4 210 000 840 000
Fenêtre alu vitré de 1,00mx1,20m U 1 180 000 180 000
Naco alu 0,60x0,60m U 1 100 000 100 000
Porte alu demi vitré 0,80x2,10 U 1 300 000 300 000
porte métallique 0,80mx2,10m U 3 400 000 1 200 000
Porte bois 0,80mx2,10m U 3 200 000 600 000
Aération persienne 0,80x0,30m U 4 60 000 240 000
Peinture et vitrerie
Badigeonnage à la chaux m² 252 1 040 262 080
Peinture plastique m² 234 15 000 3 510 000
Peinture à l'huile m² 54 20 000 1 080 000
Carrelage et plomberie
Evier porcelaine en bac U 1 120 000 120 000
Carreau mural 15x20 m² 12 30 000 360 000
Carreau sol 30x30 m² 13 40 000 520 000
Tuyauterie et accessoires fft 1 2 000 000 2 000 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 11 661 027 11 661 027
Sous total bâtiment exploitation 69 966 162
3-5- BASSIN D’EAU RESIDUAIRE
Fouille d’ouvrage m3 110 22 75 250 250
Béton de forme dosé à 300kg/m3 m³ 5 308 750 1 543 750
Coffrage en bois ordinaire m² 36 16 250 585 000
Sous total bassin d’eau résiduaire 2 379 000
3-6- MUR DE SOUTENNEMENT - CLOTURE DE LA STATION
Reprofilage léger piste d'accès m² 750 5 850 4 387 500
Béton de propreté dosé à 200kg/m3 m³ 21 292 500 6 142 500
Page | VII
Pavé 20x14 m2 750 15 000 11 250 000
Maçonnerie de moellons m³ 170 120 900 20 553 000
Fourniture et pose d'une clôture de la station ml 210 100 000 21 000 000
Portail métallique 4,00mx2,20m U 1 1 053 000 1 053 000
Mains d'œuvres et transport fft 1 12 877 200 12 877 200
Sous Total GC Assainissement-Mur de soutènement - clôture 77 263 200
4- RESERVOIR R1 ET R2
4-1- Réservoir R1 sur tour de 10m
Béton de propreté dosé à 200 kg/m3 m3 15 292 500 387 500
Béton de forme dosé à300 kg/m3 m3 3 308 750 926 250
Béton armé dosé à 350 kg/m3 m3 110 422 500 46 475 000
Armature en haute adhérence kg 7700 4 680 36 036 000
Coffrage en bois ordinaire m2 584 27 625 16 133 000
Echafaudage m2 789 11 700 9 231 300
Coffrage cintré à simple courbure m2 841 32000 26 912 000
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m2 450 12 675 5 703 750
Enduit étanche dosé à 500kg de CPA m2 350 17 550 6 142 500
Chape étanche dosé à 500kg de CPA m² 110 22 750 2 502 500
Badigeonnage à la chaux m² 110 1 040 114 400
Peinture plastique m² 100 2 990 299 000
Equipements hydrauliques fft 1 7 743 160 7 743 160
Mains d'œuvres et transport fft 1 16 260 636 16 260 636
4-2- Réservoir R2 sur tour de 10m
Béton de propreté dosé à 200 kg/m3 m3 27 292 500 7 897 500
Béton de forme dosé à300 kg/m3 m3 6 308 750 1 852 500
Béton armé dosé à 350 kg/m3 m3 192 422 500 81 120 000
Armature en haute adhérence kg 13440 4 680 62 899 200
Coffrage en bois ordinaire m2 954 27 625 26 354 250
Echafaudage m2 1158 11 700 13 548 600
Coffrage cintré à simple courbure m2 1302 32 000 41 664 000
Enduit ordinaire dosé à 450kg de CPA m2 750 12 675 9 506 250
Enduit étanche dosé à 500kg de CPA m2 611 17 550 10 723 050
Chape étanche dosé à 500kg de CPA m² 140 22 750 3 185 000
Badigeonnage à la chaux m² 750 1 040 780 000
Peinture plastique m² 750 2 990 2 242 500
Equipements hydrauliques fft 1 3 088 643 13 088 643
Mains d'œuvres et transport fft 1 41 229 224 41 229 224
Sous Total 02 réservoir sur tour de 10m et 15m 494 957 712
5- POSE CONDUITES D'ASPIRATION ET REFOULEMENT EB&ET
Fouille en tranchée sur un terrain meuble m3 750 3 790 2 842 500
Fouille en tranchée sur terrain rocailleux m3 1700 6 000 10 200 000
Remblai compacté provenant de déblai m3 2082,5 2 600 5 414 500
Page | VIII
Tuyau fonte DN 250 ml 200 315 365 63 073 000
Tuyau fonte DN200 ml 20 237 080 4 741 600
Tuyau fonte DN150 ml 20 189 664 3 793 280
Tuyau PVC DE PN200 ml 7500 48 628 364 706 250
Tuyau PVC DE PN160 ml 100 46 436 4 643 565
Accessoires de canalisations fft 1 154 335 193 154 335 193
Mains d'œuvres et transport fft 1 61 374 989 61 374 989
Sous Total Pose conduites de refoulement EB&ET 675 124 876
6-EQUIPEMENTS ELECTRIQUES ET ELECTROMECANIQUES
6-1 Ligne alimentant le site de captage
Dérivation MT 35kV fft 1 3 462 467 3 462 467
Ligne MT fft 1 82 455 140 82 455 140
Appareil de coupure MT fft 1 9 542 488 9 542 488
Poste de transformation fft 1 33 096 294 33 096 294
ligne basse tension fft 1 7 726 388 7 726 388
comptage fft 1 3 012 318 3 012 318
Boulonnerie fft 1 617 040 617 040
mise à la terre (MALT) fft 1 5 933 964 5 933 964
6-2- Ligne alimentant la station de traitement
Dérivation MT 20kV fft 1 3 557 560 3 557 560
Ligne MT fft 1 2 705 400 2 705 400
Appareil de coupure MT fft 1 9 542 488 9 542 488
Poste de transformation fft 1 32 762 034 32 762 034
ligne basse tension fft 1 1 350 288 1 350 288
comptage fft 1 2 888 518 2 888 518
Boulonnerie fft 1 617 040 617 040
mise à la terre (MALT) fft 1 5 933 964 5 933 964
6-3 Armoire de commande
Eau brute
Coffret Eau brute fft 1 36 965 420 36 965 420
Eau traitée
Armoire TGBT fft 1 14 138 940 14 138 940
Armoire pompe de lavage fft 1 11 822 080 11 822 080
Armoire pompe d'eau traitée recyclée fft 1 12 673 330 12 673 330
Armoire pompes doseuses et agitateurs fft 1 7 939 380 7 939 380
Armoire compresseurs d'air fft 1 7 667 700 7 667 700
Armoire pompe eau traitée fft 1 7 005 086 7 005 086
Eclairage intérieur et extérieur fft 1 60 000 000 60 000 000
6-4- Matériels tournants
GEPI Q= 150 m3/h HMT = 90m U 1 100 000 000 100 000 000
GEPS Q= 250 m3/h HMT = 15m U 1 30 000 000 30 000 000
GEPS Q= 25 m3/h HMT = 10m U 1 10 000 000 10 000 000
GEPS Q= 60 m3/h HMT= 20m U 1 90 000 000 90 000 000
Page | IX
GEPS Q= 90 m3/h HMT = 45m U 1 40 000 000 40 000 000
Compresseur d'air Q = 7,5 m3/h U 1 4 680 000 4 680 000
Compresseur d'air Q = 250 m3/h U 1 52 000 000 52 000 000
Pompe doseuse Q = 30 l/h U 3 7 000 000 21 000 000
Electro-agitateur U 3 4 600 000 13 800 000
Sous total Equipements électriques et électromécaniques 724 895 327
7- MATERIELS DE LABORATOIRE
Matériels d'analyse (Turbidimètre, pH-
mètre…) fft 1 66 900 000 66 900 000
Flottatest U 1 50 000 000 50 000 000
Verrerie fft 1 15 889 000 15 889 000
Palliasse de laboratoire avec plan et placard
en stratifié fft 1 7 300 000 7 300 000
Sous total Matériels de laboratoire 140 089 000
8- RESEAU DE DISTRIBUTION
Fouille en tranchée sur terrain rocailleux m3 9043 6 000 54 258 600
Remblai compacté provenant de déblai m3 7687 2 600 19 985 251
Tuyau PVC DE 200 PN 10 ml 736 48 628 35 784 977
Tuyau PVC DE 160 PN 10 ml 318 46 436 14 761 892
Tuyau PVC DE 125 PN 10 ml 1651 28 125 46 437 188
Tuyau PVC DE 110 PN 10 ml 1559 29 873 46 563 194
Tuyau PVC DE 90 PN 10 ml 3617 19 767 71 494 884
Tuyau PVC DE 75 PN 10 ml 6432 18 076 116 260 124
Tuyau PVC DE 63 PN 10 ml 2622 16 000 41 958 400
Tuyau PVC DE 50 PN 10 ml 811 13 523 10 963 366
Tuyau PVC DE 40 PN 10 ml 341 11 046 3 766 614
Accessoires de canalisations fft 1 135 796 723 135 796 723
Mains d'œuvres et transport fft 1 59 803 121 59 803 121
Sous Total Pose conduites de refoulement EB&ET 657 834 334
TOTAL GENERAL 3 701 002 096
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B- Coût du m3 d'eau produite
Année 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
Production (m3) 470 865 511 068 554 705 602 418 654 234 710 508 771 622 837 993
Investissement-valeur résiduelle (ar) 4 441 202 515
Charge d'exploitation (ar) 229 074 169 240 427 678 252 750 581 266 224 625 280 857 633 296 749 294 314 007 871 332 750 937
Coût du m3 (ar) 574,70
Année 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Total
Production (m3) 910 073 975 586 1 045 815 1 121 100 1 201 804 1 288 318 11 656 109
Investissement-valeur résiduelle (ar) 2 379 525 755 2 061 676 760
Charge d'exploitation (ar) 353 106 182 371 607 068 391 439 773 412 700 171 435 491 037 459 922 545 4 637 109 564 574,70
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C- Amortissement des investissements
Année 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
Production 470 865 511 068 554 705 602 418 654 234 710 508 771 622 837 993
Rendement global 80% 80% 80% 80% 80% 80% 80% 80%
Volume facturé 376 692 408 855 443 764 481 934 523 387 568 406 617 298 670 394
Pourcentage abonné BF 76% 72% 69% 65% 62% 58% 55% 51%
Pourcentage abonné BP 24% 26% 28% 31% 33% 36% 39% 43%
Volume facturé BF 286 286 296 262 305 856 315 111 323 695 331 425 338 089 343 448
Recette vente BF 118 808 574 122 948 906 126 930 125 130 770 956 134 333 428 137 541 238 140 307 017 142 530 990
Volume facturé BP 90 406 106 547 125 570 148 075 174 613 205 908 242 811 286 329
Recette vente BP 70 968 723 83 639 311 98 572 075 116 238 526 137 071 225 161 637 636 190 606 931 224 768 210
Recette vente eau (ar) 189 777 297 206 588 217 225 502 200 247 009 482 271 404 652 299 178 874 330 913 948 367 299 200
Produits consommés (kg) 4 709 5 111 5 547 6 024 6 542 7 105 7 716 8 380
Coût produits chimiques (ar) 32 960 527 35 774 789 38 829 340 42 169 231 45 796 402 49 735 562 54 013 548 58 659 503
Heure de pompage (h) 3 139 3 407 3 698 4 016 4 362 4 737 5 144 5 587
Energie consommé (wh) 238 026 258 315 280 337 304 416 330 566 358 966 389 808 423 303
Coût énergie (ar) 88 069 510 95 576 620 103 724 708 112 633 948 122 309 512 132 817 316 144 228 945 156 622 141
Frais personnel (ar) 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000
Frais de maintenace (ar) 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207
Autres charges (ar) 20 824 924 21 857 062 22 977 326 24 202 239 25 532 512 26 977 209 28 546 170 30 250 085
Total charge exploitation (ar) 229 074 169 240 427 678 252 750 581 266 224 625 280 857 633 296 749 294 314 007 871 332 750 937
Classe 1 (ar) 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405
Classe 2 (ar) 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368
Classe 3 (ar) 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746
Total amortissement (ar) 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520
Résultat d'exploitation (ar) 197 887 392 - 192 429 981 - 185 838 902 - 177 805 663 - 168 043 501 - 156 160 940 - 141 684 443 - 124 042 258 -
Charge d'exploitation
Amortissement matériels
Recette
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Année 2025 2026 2027 2028 2029 2030
Production 910 073 975 586 1 045 815 1 121 100 1 201 804 1 288 318
Rendement global 80% 80% 80% 80% 80% 80%
Volume facturé 728 058 780 469 836 652 896 880 961 443 1 030 655
Pourcentage abonné BF 48% 44% 41% 37% 34% 30%
Pourcentage abonné BP 46% 50% 55% 59% 64% 70%
Volume facturé BF 347 228 344 607 339 809 332 535 322 453 309 196
Recette vente BF 144 099 488 143 011 867 141 020 919 138 002 226 133 818 137 128 316 508
Volume facturé BP 337 646 393 017 457 469 532 490 619 814 721 458
Recette vente BP 265 051 999 308 518 381 359 112 897 418 004 503 486 553 857 566 344 749
Recette vente eau (ar) 409 151 487 451 530 247 500 133 816 556 006 729 620 371 993 694 661 257
Produits consommés (kg) 9 101 9 756 10 458 11 211 12 018 12 883
Coût produits chimiques (ar) 63 705 079 68 291 003 73 207 053 78 476 995 84 126 302 90 182 285
Heure de pompage (h) 6 067 6 504 6 972 7 474 8 012 8 589
Energie consommé (wh) 459 679 492 742 528 184 566 178 606 907 650 567
Coût énergie (ar) 170 081 334 182 314 396 195 428 078 209 485 772 224 555 433 240 709 912
Frais personnel (ar) 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000 24 000 000
Frais de maintenace (ar) 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207 63 219 207
Autres charges (ar) 32 100 562 33 782 461 35 585 434 37 518 197 39 590 094 41 811 140
Total charge exploitation (ar) 353 106 182 371 607 068 391 439 773 412 700 171 435 491 037 459 922 545
Classe 1 (ar) 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405 36 073 405
Classe 2 (ar) 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368 53 318 368
Classe 3 (ar) 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746 69 198 746
Total amortissement (ar) 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520 158 590 520
Résultat d'exploitation (ar) 102 545 215 - 78 667 340 - 49 896 477 - 15 283 962 - 26 290 436 76 148 192
Recette
Charge d'exploitation
Amortissement matériels
Page | XIII
Annexe 02 : Plans du bâtiment d’exploitation et des différents
ouvrages
Page | XIV
Page | XV
Page | XVI
Page | XVII
Page | XVIII
Page | XIX
Annexe 03 : Dimensionnement des réservoirs
Formule :
Diamètre intérieure de la cuve
𝑑 = 1,405√𝐶3
Hauteur utile de l’eau
ℎ = 0,640𝑑
Hauteur libre du niveau de l’eau jusqu’à la base de la calotte
ℎ0 = 0,10𝑑
Flèche de la coupole
𝑓 = 0,104𝑑
Epaisseur de la calotte
𝑒𝑐 = 0,0112𝑑
Longueur du gousset à l’intérieure de la cuve
𝐿𝑔 = 𝑒𝑐√2
Coupole de couverture
𝑅𝑆 =𝑅2 + 𝑓2
2𝑓
Surface de la coupole
𝑆 = 2𝜋𝑅𝑆𝑓
Volume de la coupole
𝑉 = 𝑒𝑐𝑆
Poids de la coupole
Outre le poids propre de la couple, il faut ajouter une surcharge de 175 daN.
On a alors :
𝑃 = [175 + (𝑒𝑐𝛾𝑏)]𝑆
Calcul de φ
φ = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛𝑅′
𝑅′𝑆
Avec :
R’s=Rs + e
𝑅′𝑆 = 𝑅𝑆 + 𝑒
𝑅′ = √2𝑓′𝑅′𝑠 − 𝑓′² et 𝑓′ = 𝑓 + 𝑒
Page | XX
L’effort méridional N φ
C’est l’effort suivant la courbure de la coupole
Par projection,
𝑁𝜑 =𝑉𝜑
𝑠𝑖𝑛𝜑
𝑉𝜑 =𝑃
2𝜋𝑅
P : poids totale de la coupole
R : rayon du réservoir
Résistance interne de la coupole
Pour que la résistance soit assuré, il faut que :
𝜎𝑐𝑜𝑢𝑝𝑜𝑙𝑒 < 𝜎𝑏é𝑡𝑜𝑛
Avec :
𝜎𝑐𝑜𝑢𝑝𝑜𝑙𝑒 =𝑁𝜑
𝑒𝑐
Ceinture supérieure
Composante horizontale de N φ :
𝐻𝜑 = 𝑁𝜑𝑐𝑜𝑠𝜑
L’effort de traction est alors donné par :
𝑁 = 𝐻𝜑𝑟
Armature de la ceinture supérieure
La section des armatures pour la ceinture supérieure est donné par
𝐴 =𝑁
𝜎𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟
De cette valeur, on tire les dimensions appropriées des armatures dans les tables de section
des fers.
La paroi cylindrique
La pression hydrostatique qui s’exerce sur la paroi de la cuve varie en fonction de la
hauteur d’eau dans le réservoir ; c’est-à-dire, que plus la hauteur d’eau est grande, plus la
pression est importante
Pour les cerces :
Pression hydrostatique :
𝑃 = 𝛾𝑒𝑎𝑢𝑍
Z : hauteur de l’eau dans le réservoir
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Effort normale de compression : N=PR
𝑁 = 𝑃𝑟
Armatures des cerces :
𝐴 =𝑁
𝜎𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟
Armatures longitudinales
Dans la pratique, les armatures de répartition sont minorées de 80% des diamètres des
armatures principales
Radier
Les charges venant du pourtour de la cuve sont les suivantes
Paroi de la cuve : 𝜋(𝐷2−𝑑2)ℎ
4𝛾𝑒𝑎𝑢
Enduit de la coupole : 2(𝑆𝑐𝑜𝑢𝑝𝑜𝑙𝑒𝑒𝑒𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡)𝛾𝑒𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡
Enduit de la paroi : 2𝜋𝑑ℎ𝑒𝑒𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡𝛾𝑒𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡
Moment de flexion
𝑀 = 𝑆𝑝(𝑑 − 𝑒𝑐)
24
Armature du radier
Le radier est soumis à des efforts de pression et un moment de flexion. Pour le calcul de ces
armatures, on utilisera les méthodes de calcul CCBA 68 et dont on verra dans le paragraphe
suivant.
Charge totale sur le sol
Les charges totales sur le sol sont les charges venant des parois :
Béton de propreté : π𝑑2
4𝑒𝑏𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑒𝑡é𝛾𝑏é𝑡𝑜𝑛
Poids du radier : π𝑑𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟
2
4𝑒𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟𝛾𝑏é𝑡𝑜𝑛
Poids de l’eau : πd²
4ℎ𝑒𝑎𝑢𝛾𝑒𝑎𝑢
Contrainte au sol
La contrainte au sol est alors :
𝜎𝑠𝑜𝑙 =𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒
𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒𝑑𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑟
Et il faut vérifier que :
𝜎𝑠𝑜𝑙 < 𝜎𝑠𝑜𝑙𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒
Les caractéristiques des réservoirs R1 et R2 :
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Réservoir R1 de capacité 375 m3
Caractéristique du réservoir
Diamètre intérieur de la cuve "d" 10,13 m
Hauteur utile de l'eau "h" 4,66 m
Hauteur libre du niveau de l'eau jusqu'à la base de la calotte "h0" 1,01 m
Flèche de la coupole "f" 1,05 m
Epaisseur de la calotte "ec" 0,11 m
Longueur de Gousset à l'intérieur de la cuve "Lg" 0,16 m
Rayon de la coupole "Rs" 12,70 m
Surface de la coupole "S" 84,07 m2
Coupole de couverture
Poids propre de la coupole 283,69 daN/m2
Surcharge 175 daN/m2
Poids tolale de la coupole "P" 38561,78 daN
Rayon fictif de la coupole "Rs' " 12,73 m
Flèche fictif de la coupole "f' " 1,08 m
Rayon fictif de la rservoir "R' " 5,14 m
L'angle "φ" est 0,42 rd
Cos φ 0,91
Sin φ 0,40
Nφ= 3001,11 daN/m
Résistance interne de la coupole "σcoupole" 2,64 kg/cm2
σcoupole < σb (32,5 kg/cm2) : le béton seul est déjà suffisant pour assurer la résistance interne
de la coupole mais on ajoutera des armatures en guise de sécurité.
Ceinture supérieur
Composante horizontale de Nφ "Hφ" 2745,71 daN/m
Effort de traction N 13909,51 daN
Armature de la ceinture supérieure As 8,69 cm2
Poussée horizontale aux retombées H’ 2787,66 daN/m
Traction dans la ceinture T’ 14122,00 daN
Acier de la ceinture A 8,83 cm2
Parois circulaire
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Rayon intérieur r 5,07 m
Epaisseur au sommet e 0,14 m
Epaisseur au radier er 0,2 m
Pression de l'eau hydrostatique P 4660,63 daN/m2
Effort normal de compression N 23610,29 daN/m
La section de l'armature de cerce Ac 4,70 cm2
Parois cylindrique
Cerce
Tranche Z (m) Pression
(kg/cm2)
N Section
(cm2)
1 0,58 0,06 947,33 0,59
2 1,17 0,12 1894,66 1,18
3 1,76 0,18 2842,00 1,78
4 2,35 0,24 3789,33 2,37
5 2,93 0,29 4736,66 2,96
6 3,52 0,35 5683,99 3,55
7 4,11 0,41 6631,32 4,14
8 4,70 0,47 7578,66 4,74
9 5,28 0,53 8525,99 5,33
Réservoir R2 de capacité 550 m3
Caractéristique du réservoir
Diamètre intérieur de la cuve "d" 11,51 m
Hauteur utile de l'eau "h" 5,30 m
Hauteur libre du niveau de l'eau jusqu'à la base de la calotte "h0" 1,15 m
Flèche de la coupole "f" 1,20 m
Epaisseur de la calotte "ec" 0,13 m
Longueur de Gousset à l'intérieur de la cuve "Lg" 0,18 m
Rayon de la coupole "Rs" 14,43 m
Surface de la coupole "S" 108,52 m2
Page | XXIV
Coupole de couverture
Poids propre de la coupole 322,32 daN/m2
Surcharge 175 daN/m2
Poids tolale de la coupole "P" 53971,16 daN
Rayon fictif de la coupole "Rs' " 14,46 m
Flèche fictif de la coupole "f' " 1,23 m
Rayon fictif de la rservoir "R' " 5,83 m
L'angle "φ" est 0,41 rd
Cos φ 0,91
Sin φ 0,40
Nφ= 3702,31 daN/m
Résistance interne de la coupole "σcoupole" 2,87 kg/cm2
σcoupole < σb (32,5 kg/cm2) : le béton seul est déjà suffisant pour assurer la résistance
interne de la coupole mais on ajoutera des armatures en guise de sécurité.
Ceinture supérieur
Composante horizontale de Nφ "Hφ" 3388,20 daN/m
Effort de traction N 19501,59 daN
Armature de la ceinture supérieure As 12,19 cm2
Poussée horizontale aux retombées H’ 3434 daN/m
Traction dans la ceinture T’ 19765,19 daN
Acier de la ceinture A 12,35 cm2
Parois circulaire
Rayon intérieur r 5,76 m
Epaisseur au sommet e 0,14 m
Epaisseur au radier er 0,2 m
Pression de l'eau hydrostatique P 5295,27 daN/m2
Effort normal de compression N 30478,17 daN/m
La section de l'armature de cerce Ac 6,89 cm2
Page | XXV
Parois cylindrique
Cerce
Tranche Z (m) Pression
(kg/cm2)
N Section
(cm2)
1 0,58 0,06 1222,90 0,76
2 1,17 0,12 2445,79 1,53
3 1,76 0,18 3668,69 2,29
4 2,35 0,24 4891,59 3,06
5 2,93 0,29 6114,48 3,82
6 3,52 0,35 7337,38 4,59
7 4,11 0,41 8560,28 5,35
8 4,70 0,47 9783,18 6,11
9 5,28 0,53 11006,07 6,88
10 5,87 0,59 12228,97 7,64
Page | XXVI
Annexe 04 : Traitement de données hydrologiques
Ajustement selon la loi de GUMBEL
La variable aléatoire choisie dans le cadre de cette étude est le débit. Afin de pouvoir
effectuer l’analyse des débits, l’obtention d’une série de données des débits maximales
journalières pendant une certaine année d’observation de la rivière est obligatoire.
La loi de GUMBEL, appelée encore loi de doublement exponentielle se présente sous la
forme :
𝐹(𝑄) = 𝑒(−𝑒(−𝑢))
Avec,
F (P) : Fonction de répartition ou fonction de non dépassement
U : la variable réduite de la forme : 𝑢 =∝ (𝑄 − 𝑄0)
On peut en conclure que cette loi fait apparaitre deux paramètres d’ajustement α et Q0.
Les paramètres d’ajustement se déduisent des relations suivantes :
- ∝=1
𝑎𝑔 avec ag : le gradex et égal à 𝑎𝑔 = 0,78𝜎
- La variable de position 𝑄0 = 𝑄𝑎 − 0,45𝜎
Les débits de crues de diverses fréquences se calculent directement par la relation
𝑄𝑇 = 𝑄0 + 𝑎𝑔𝑢
Avec,
u : la variable réduite 𝑢 = −ln(−𝑙𝑛𝐹)
F : période de retour (ans)
Q0 : paramètre de position (mm)
QT : débit de crue de période de retour T (mm)
Construction de la courbe des débits classés par la méthode globale
La courbe de débits classés représente le nombre de jours (ou de pourcentage de
temps) durant lesquels la valeur du débit moyen journalier Q, figurant en ordonnée a été
atteinte ou dépassée.
Les débits journaliers observés sur n années (comptant N valeurs) traitées sont classés par
ordre décroissant. Pour un débit Q, la fréquence annuelle est donnée par le rapport
x/(N/360), la grandeur x correspond au nombre de jours pendant les n années où ce débit Q a
été dépassé (c’est-à-dire le rang).
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Démarche :
- Déterminer le nombre de données de débits moyens journaliers
- Classer les données par ordre décroissant et donner un rang r à chaque valeur
- Calculer la fréquence annuelle pour chaque débit Q.
𝑓𝑟 =𝑟
𝑁× 365
fr : fréquence annuelle (en nombre de jour)
r : rang
N : Nombre de données de débits moyens journaliers.
Résultats :
Rang date débit moyen journalier % du temps fréquence annuelle
(l/s) (r/N) x 100 (r/N) x 365
1 - Qmax - -
2 - - - -
3 - - - -
4 - - - -
5 - - - -
… - - - -
Page | XXVIII
Annexe 05 : Plan du réseau de distribution
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Annexe 06 : Dimensionnement du réseau de distribution
Q (l/s) Côte sol (m)
Tronçon nbr pop tronçon en route extrémité Amont Aval
SOAVINA
R1_1 0 16,67 0,00 16,67 1306,73 1297
1_5 2481 1,93 1,93 0,00 1297 1256,45
1_2 243 14,74 0,19 14,55 1297 1298,35
2_3 1579 4,12 1,23 2,89 1298,35 1275,86
3_4 3722 2,89 2,89 0,00 1275,86 1253,68
2_6 607 10,43 0,47 9,96 1298,35 1297,35
6_7 5038 3,91 3,91 0,00 1297,35 1255,48
6_8 560 6,05 0,43 5,61 1297,35 1284,37
8_9 723 0,56 0,56 0,00 1284,37 1258,15
8_10 361 5,05 0,28 4,77 1284,37 1264,59
10_11 2891 4,77 2,25 2,53 1264,59 1267,28
11_12 3253 2,53 2,53 0,00 1267,28 1255,75
AMPANEFY
R2_A 2696 25,00 2,10 22,90 1320,14 1278,22
A_B 4044 3,14 3,14 0,00 1278,22 1252,17
A_C 4718 8,65 3,67 4,99 1278,22 1253,97
C_D 931 4,99 0,72 4,26 1253,97 1278,66
D_E 2172 1,69 1,69 0,00 1278,66 1275,38
D_J 464 2,58 0,36 2,22 1278,66 1275,44
J_L 1460 1,13 1,13 0,00 1275,44 1266,17
J_K 1392 1,08 1,08 0,00 1275,44 1256,72
A_F 2022 11,11 1,57 9,54 1278,22 1253,15
F-G 838 9,54 0,65 8,89 1253,15 1264,83
G_H 3911 3,04 3,04 0,00 1264,83 1257,16
G_I 1624 5,85 1,26 4,59 1264,83 1245,99
I_M 0 4,59 0,00 4,59 1245,99 1245,5
M_N 3428 2,66 2,66 0,00 1245,5 1247,4
M-O 881 1,92 0,68 1,24 1245,5 1248,62
O_P 1592 1,24 1,24 0,00 1248,62 1247,86
Page | XXX
Tronçon D int(mm) PVC DN J (m/km) L (m) j=JL (m) Amont Aval Amont Aval
R1_1 143,2 160 6,56 79 0,52 1316,73 1316,21 1,92 160,97 1,04
1_5 53 63 16,90 798 13,49 1316,21 1302,73 1,92 4,63 22,05 0,87
1_2 143,2 160 5,29 210 1,11 1316,21 1315,10 1,92 1,67 160,97 0,92
2_3 80,6 90 8,71 486 4,23 1315,10 1310,87 1,67 3,50 51,00 0,81
3_4 63,2 75 14,89 479 7,13 1310,87 1303,73 3,50 5,01 31,35 0,92
2_6 112,4 125 9,13 88 0,80 1315,10 1314,30 1,67 1,69 99,18 1,05
6_7 80,6 90 7,97 584 4,65 1314,30 1309,64 1,69 5,42 51,00 0,77
6_8 112,4 125 3,52 336 1,18 1314,30 1313,11 1,69 2,87 99,18 0,61
8_9 33,6 40 17,01 310 5,27 1313,11 1307,84 2,87 4,97 8,86 0,63
8_10 80,6 90 12,46 358 4,46 1313,11 1308,65 2,87 4,41 51,00 0,99
10_11 80,6 90 11,28 327 3,69 1308,65 1304,96 4,41 3,77 51,00 0,94
11_12 63,2 75 11,76 443 5,21 1304,96 1299,75 3,77 4,40 31,35 0,81
R2_A 187 200 3,76 669 2,51 1320,14 1317,63 3,94 274,51 0,91
A_B 63,2 75 17,24 610 10,51 1317,63 1307,11 3,94 5,49 31,35 1,00
A_C 98,8 110 12,15 625 7,59 1317,63 1310,03 3,94 5,61 76,63 1,13
C_D 80,6 90 12,18 539 6,57 1310,03 1303,46 5,61 2,48 51,00 0,98
D_E 53 63 13,40 578 7,74 1303,46 1295,72 2,48 2,03 22,05 0,77
D_J 80,6 90 3,84 994 3,81 1303,46 1299,65 2,48 2,42 51,00 0,51
J_L 42 50 20,19 377 7,61 1299,65 1292,04 2,42 2,59 13,85 0,82
J_K 42 50 18,56 360 6,68 1299,65 1292,97 2,42 3,62 13,85 0,78
A_F 112,4 125 10,19 616 6,28 1317,63 1311,35 3,94 5,82 99,18 1,12
F-G 112,4 125 7,81 461 3,60 1311,35 1307,75 5,82 4,29 99,18 0,96
G_H 63,2 75 16,25 535 8,70 1307,75 1299,05 4,29 4,19 31,35 0,97
G_I 98,8 110 6,12 594 3,63 1307,75 1304,11 4,29 5,81 76,63 0,76
I_M 98,8 110 4,00 198 0,79 1304,11 1303,32 5,81 5,78 76,63 0,60
M_N 63,2 75 12,90 1664 21,47 1303,32 1281,85 5,78 3,44 31,35 0,85
M-O 63,2 75 7,29 2116 15,42 1303,32 1287,90 5,78 3,93 31,35 0,61
O_P 53 63 7,78 1008 7,84 1287,90 1280,06 3,93 3,22 22,05 0,56
S (cm2) v(m/s)Côte piezo (m) Pression (bar)
SOAVINA
AMPANEFY
H tour = 10m
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Annexe 07 : Procédure de réalisation d’un panneau électrique
La réalisation d’un panneau électrique avec le Syscal nécessite l’accomplissement de
différentes étapes. Si l’on devait résumer, il s’agit de préparer un profil rectiligne (le plus
rectiligne possible) permettant l’installation de l’équipement et la réalisation des mesures.
Parmi les étapes principales, nous distinguerons :
1. La préparation du matériel nécessaire
2. La sélection du profil de mesure
3. La préparation de la (des) séquence(s) de mesure
4. La préparation du profil
5. La mise en place des électrodes
6. Les connexions des câbles multiélectrodes aux électrodes du Syscal
7. La mise en route et la vérification des connexions
8. Le lancement de la mesure
9. La fin de la mesure et le rangement du matériel
En fonction des caractéristiques du terrain et du nombre d’électrodes employées, la mise
en place du profil peut prendre un temps important (plusieurs heures). La mesure elle-même
dure de 30 à plus de 60 minutes pour 72 électrodes. Lors de la préparation de la journée de
terrain, il peut être bon de penser à se réserver du temps pour répéter une mesure au cas où
celle-ci aurait été perturbée.
1. Préparation du matériel nécessaire
Le matériel à prévoir pour la réalisation de mesure peut être constitué des éléments suivants :
le Syscal avec ses câbles multiélectrodes, des électrodes et les différents câbles de
connexion (électrodes-câbles et Syscal-PC) ;
un ordinateur portable de terrain ;
une boussole de visée ;
des décamètres, de préférence longs (100 mètres) et non métalliques ;
des marteaux pour la mise en place des électrodes ;
des chambres à air de vélo usagées (pour réaliser des connexions entre le câble
multiélectrode et les électrodes) et des ciseaux ;
du câble électrique en cuivre (pour remplacer une connexion) ;
une batterie 12 volts (chargée) afin de remplacer la batterie interne de l’appareil
lorsque celle-ci est déchargée ;
un voltmètre ;
Page | XXXII
de quoi écrire, un carnet de terrain et des fiches de mesure ;
En termes de logiciels, la combinaison des programmes suivants (ou de leur équivalent) est
indispensable :
le logiciel Electre II (Iris Instruments, gratuit) pour la création des séquences de
mesure ;
le logiciel Prosys II (Iris Instruments, gratuit) pour la récupération des mesures et
leur traitement ;
un logiciel d’interprétation des mesures comme Res2dInv (Geotomo Software,
payant) ;
le pilote de connexion entre le PC et le Syscal (Iris Instruments).
2. Sélection du profil de mesure
La technique de panneau électrique permet d’étudier des terrains présentant des variations
de résistivité électrique en deux dimensions : avec la profondeur et suivant une direction.
Toutefois, la direction dans laquelle le profil est mis en place est importante : en effet,
l’utilisation de la technique de panneau électrique implique que la résistivité ne varie pas dans
la direction perpendiculaire au panneau.
On retiendra alors que la direction du profil doit être perpendiculaire à la direction des
structures que l’on souhaite imager. Ainsi, en présence d’un contact vertical entre deux
formations géologiques, on orientera le profil perpendiculairement à la direction de ce
contact. Orienter le profil parallèlement au contact reviendrait à ne plus respecter les
hypothèses sur lesquelles repose cette méthode, et à obtenir des résultats difficilement
interprétables.
3. Préparation de la séquence de mesure
La séquence de mesure doit être préparée à l’aide de logiciels spécialisés, comme le logiciel
Electre II (Iris Instruments) ou le logiciel X2IPI (Moscow State University).
4. Préparation du profil
La préparation du profil sur le terrain est une étape importante de la réalisation des
mesures. En forêt, ou en présence de hautes herbes, et plus généralement en cas de non-
visibilité, un layon doit être préparé. Lorsque la visibilité le permet (profil le long d’un
chemin rectiligne par exemple), ce travail peut être fortement réduit.
La direction de ce profil doit être définie soigneusement à la boussole de visée, pour être
le plus rectiligne possible.
Page | XXXIII
5. Mise en place des électrodes et des câbles
6. Une fois le profil prêt, et les décamètres en place, les électrodes peuvent être mises en
place aux emplacements définis par l’espacement inter-électrodes. Celles-ci doivent
être enfoncées suffisamment pour assurer un bon contact avec le sol, en particulier si
le sol est électriquement résistant (sol sec par exemple). Une fois les électrodes en
place, les câbles multiélectrodes peuvent être déroulés et mis en place.
7. Connexions
7.1.Connexion des électrodes aux câbles multiélectrodes
Une fois le système mis en place, plusieurs solutions existent pour la connexion des câbles
multiélectrodes aux électrodes :
Utilisation du « pince crocodile »,
utilisation des bandes de caoutchouc découpées dans des chambres à air usagées,
7.2.Connexion des câbles multiélectrodes entre eux
Entre chaque câble multiélectrodes, une boite de jonction doit être installée. Celle-ci
permet de relier deux câbles, et jusqu’à trois câbles avec le Syscal Switch 72.
7.3.Connexions des câbles multiélectrodes au Syscal
La position du Syscal dans le profil doit être définie lors de la préparation de la séquence
d’acquisition. En effet, les deux prises arrière du Syscal contrôlent certaines électrodes bien
définies : les électrodes 1 à 36 pour la prise gauche, et 37 à 72 pour la prise.
8. Mise en route et lancement de la mesure
8.1.Vérification des résistances de prise
Une fois l’installation terminée, une vérification des connexions du dispositif de mesure et
des résistances de prise est nécessaire. Une procédure automatisée est disponible, pendant
laquelle l’appareil vérifie le contact entre chaque couple d’électrode à l’aide d’une fonction
appelée RS-CHECK.
8.2.Vérification au cours de la mesure
Lors d’une mesure, l’appareil sélectionne un quadripôle électrique, injecte le courant et
mesure la différence de potentiel engendrée. Cette procédure est répétée au moins trois fois
afin de s’assurer que la valeur mesurée est la même à chaque fois (on parle de procédure de
stacking).
Page | XXXIV
8.3.Topographie du profil
Lorsque le terrain présente de la topographie, celle-ci peut induire des effets perturbateurs
sur les mesures. Ces effets peuvent être pris en compte lors de l’interprétation dans le logiciel
RES2DINV (Geotomo Softwares) par exemple, à condition que la topographie du profil soit
indiquée lors de l’interprétation.
Pour cela, il est nécessaire de relever la topographie du profil par rapport à la position des
électrodes.
9. Fin de la mesure et rangement du matériel
Une fois la mesure terminée, et avant de ranger le matériel, il est absolument nécessaire de
contrôler la qualité des données. Cela se fait à l’aide d’un ordinateur, et permet de détecter
d’éventuels problèmes ayant eu lieu au cours de la mesure (électrode malencontreusement
débranchée, problème de transmission). Pour cela, les mesures doivent être transférées de la
mémoire du Syscal vers l’ordinateur et vérifiées à l’aide du logiciel PROSYS (Iris
Instruments) par exemple.
Le rangement du matériel peut être réalisé de la façon suivante :
- Débranchement des électrodes des câbles multiélectrodes.
- Récupération des électrodes et des pinces crocodiles
- Débranchement des boîtes de jonction et du Syscal des câbles multiélectrodes ;
- Roulement des câbles multiélectrodes.
Le roulement des câbles multiélectrodes doit être réalisé avec soin, et ce afin de préserver le
bon fonctionnement de l’équipement.
Page | XXXV
Annexe 08 : Fiche d’enquête socio-économique
Page | XXXVI
Page | XXXVII
Annexe 09 : Abaque Serseg
Page | XXXVIII
Page | XXXIX
Table des matières REMERCIEMENTS ..................................................................................................................................... i
DECLARATION SUR L’HONNEUR ...............................................................................................................ii
SOMMAIRE .............................................................................................................................................. iii
LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES .................................................................................. v
LISTE DES UNITES .................................................................................................................................... vii
TABLES DES ILLUSTRATIONS .................................................................................................................... ix
INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 1
GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE ...................................................................................................... 3
I. Présentation du projet ......................................................................................................................... 4
I.1. Situation actuelle et problématique ............................................................................................. 4
I.1.1. AEP Zone Sud .......................................................................................................................... 4
I.1.2. AEP de Soavina et Ampanefy ................................................................................................. 5
I.2. Aperçu global du projet ................................................................................................................. 7
II. Présentation de la zone d’étude ......................................................................................................... 8
II.1. Localisation et accessibilité .......................................................................................................... 8
II.2. Contexte socio-économique....................................................................................................... 10
II.2.1. Démographie ....................................................................................................................... 10
II.2.2. Les activités économiques ................................................................................................... 10
II.2.3. Education ............................................................................................................................. 11
II.2.4. Santé .................................................................................................................................... 13
II.2.5. Les bâtiments administratifs ............................................................................................... 14
II.3. Contexte climatique ................................................................................................................... 14
II.3.1. Précipitation ........................................................................................................................ 14
II.3.2. Température ........................................................................................................................ 15
II.4. Géomorphologie et géologie simplifiée ..................................................................................... 15
II.4.1. Géomorphologie .................................................................................................................. 15
II.4.2. Géologie ............................................................................................................................... 16
II.5. Topographie ............................................................................................................................... 17
ETUDE DE L’EVOLUTION DE LA DEMANDE EN EAU ET DES APPORTS EN EAU ...................................... 18
III. Estimation de la demande en eau .................................................................................................... 19
III.1. Evolution de la population ........................................................................................................ 19
III.2. Evolution des élèves .................................................................................................................. 20
Page | XL
III.3. Evolution des cabinets médicaux privés ................................................................................... 21
III.4. Evaluation de la demande ......................................................................................................... 21
III.4.1. Taux de desserte................................................................................................................. 21
III.4.2. Besoins unitaires ................................................................................................................ 22
III.4.3. Les pertes ........................................................................................................................... 22
III.4.4. Le coefficient de pointe journalière ................................................................................... 22
III.5. Projection de la demande ......................................................................................................... 22
IV. Les ressources en eau : .................................................................................................................... 24
IV.1. Etude hydrologique ................................................................................................................... 24
IV.1.1. Estimation du débit de crue de la Sisaony ......................................................................... 25
IV.1.2. Estimation du débit d’étiage de Sisaony ............................................................................ 26
IV.2. Etude hydrogéologique ............................................................................................................. 28
IV.2.1. Prospection géophysique ................................................................................................... 28
IV.2.2. Sondage de reconnaissance ............................................................................................... 32
IV.2.3. Hypothèse de débit ............................................................................................................ 34
IV.3. Adéquation Ressources-besoins ............................................................................................... 36
IV.4. Qualité de l’eau brute ............................................................................................................... 37
IV.4.1. Contextes règlementaires et cadre juridique .................................................................... 37
IV.4.2. Les normes de potabilité .................................................................................................... 37
IV.4.3. Les résultats d’analyse physico-chimique et bactériologique de la rivière Sisaony .......... 41
IV.4.4. Conclusion sur la qualité de la Sisaony .............................................................................. 42
ETUDES THEORIQUES ET TECHNIQUES DES OUVRAGES ....................................................................... 43
V. Quelques notions sur le traitement des eaux et établissement de la chaine hydraulique de
traitement ............................................................................................................................................. 44
V.1. Différents types d’eau ................................................................................................................ 44
V.2. Traitement des eaux de surface et des eaux souterraines ........................................................ 44
V.2.1. Traitement des eaux de surface .......................................................................................... 44
V.2.2. Traitement des eaux souterraines ...................................................................................... 44
V.3. Chaîne hydraulique de traitement ............................................................................................. 44
V.3.1. Clarification ......................................................................................................................... 45
V.3.2. Coagulation ......................................................................................................................... 45
V.3.4. Floculation ........................................................................................................................... 45
V.3.6. Flottation ............................................................................................................................. 46
V.3.7. Filtration .............................................................................................................................. 46
Page | XLI
V.3.8. Désinfection ........................................................................................................................ 46
VI. Théorie de la flottation .................................................................................................................... 47
VI.1. Notion de flottation .................................................................................................................. 47
VI.1.1. Définition ............................................................................................................................ 47
VI.1.2. Conditions de la flottation ................................................................................................. 48
VI.1.3. Equations de la vitesse ascensionnelle .............................................................................. 48
VI.1.4. Volume minimal de gaz pour assurer la flottation ............................................................. 50
VI.2. Flottateur à Air Dissous (FAD) ................................................................................................... 51
VI.2.1. Domaine d’application ....................................................................................................... 51
VI.2.2. Production de microbulles ................................................................................................. 51
VI.2.3. Intérêt de la finesse des bulles : ......................................................................................... 54
VI.2.4. Alimentation ....................................................................................................................... 55
VI.2.5. Collecte et élimination des boues ...................................................................................... 55
VI.2.6. Principe de dimensionnement d’un Flottateur à Air Dissous ............................................ 56
VI.2.7. Flotta-test : ......................................................................................................................... 60
VI.2.8. Avantages et inconvénients de la flottation par air dissous .............................................. 62
VI.3. Simulation de la théorie de la flottation sur l’eau brute de la Sisaony ..................................... 63
VII. Dimensionnement des ouvrages ..................................................................................................... 65
VII.1. Inventaire des ouvrages à mettre en œuvres .......................................................................... 65
VII.2. L’ouvrage de captage ............................................................................................................... 67
VII.2.1. Génie civil .......................................................................................................................... 67
VII.2.2. Conduites de refoulement d’eau brute ............................................................................ 67
VII.2.3. Installation de la pompe.................................................................................................... 70
VII.3. La Station de traitement .......................................................................................................... 71
VII.3.1. Flottateur à Air Dissous conventionel ............................................................................... 71
VII.3.2. Filtre .................................................................................................................................. 74
VII.3.3. Bâche d’eau filtrée ............................................................................................................ 77
VII.3.4. Bâtiment d’exploitation .................................................................................................... 78
VII.3.5. Bassin d’eau résiduaire ..................................................................................................... 82
VII.4. Conduite de refoulement d’eau traitée ................................................................................... 83
VII.4.1. Tracé des conduites de refoulement ................................................................................ 83
VII.4.2. Dimensionnement des conduites de refoulement ........................................................... 83
VII.4.3. Système de comptage ....................................................................................................... 84
VII.5. Réservoir .................................................................................................................................. 84
Page | XLII
VII.5.1. Choix de l’emplacement .................................................................................................... 84
VII.5.2. Avantage du château d’eau par rapport au réservoir au sol avec suppresseur ............... 85
VII.5.3. Principe de dimensionnement .......................................................................................... 86
VII.5.4. Génie civil .......................................................................................................................... 87
VII.5.5. Equipements hydrauliques ................................................................................................ 87
VII.5.6. Système de comptage ....................................................................................................... 88
VII.6. Réseaux de distribution............................................................................................................ 88
VII.6.1 Type de conduite : .............................................................................................................. 88
VII.6.2 Type de réseau : ................................................................................................................. 88
VII.6.3 Tracé du réseau .................................................................................................................. 88
VII.6.4 Dimensionnement des conduites ...................................................................................... 89
VII.6.5. Simulation sur « EPANET » ................................................................................................ 91
VII.7. Alimentation en énergie électrique ......................................................................................... 96
VII.7.1. Site de captage .................................................................................................................. 96
VII.7.2. Site de station de traitement ............................................................................................ 97
ETUDES FINANCIERES ET ENVIRONNEMENTALES ................................................................................. 98
VIII. Etudes économiques et financières ............................................................................................... 99
VIII.1. Le coût de production du mètre cube d’eau .......................................................................... 99
VIII.1.1. Production liée au projet ................................................................................................. 99
VIII.1. 2. Coûts d’investissements .................................................................................................. 99
VIII.1. 3. Valeur résiduelle des investissements .......................................................................... 100
VIII.1. 4. Les charges d’exploitations ........................................................................................... 100
VIII.1.5. Détermination du coût de m3 d’eau produite ............................................................... 102
VIII.2. Détermination de l’année de l’amortissement des investissements ................................... 103
IX. Etudes environnementales............................................................................................................. 104
IX.1. Cadres juridiques et institutionnels ........................................................................................ 104
IX.2. Description globale du milieu récepteur ................................................................................. 105
IX.3. Présentation des impacts potentiels ....................................................................................... 105
IX.4. Proposition des mesures à prendre ........................................................................................ 108
IX.5. Plan de gestion environnementale et sociale (PGES).............................................................. 109
CONCLUSION ....................................................................................................................................... 110
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE ..................................................................................................... 111
ANNEXES ................................................................................................................................................... I
Annexe 01 : Détails des calculs études économiques ......................................................................... II
Page | XLIII
Annexe 02 : Plans du bâtiment d’exploitation et des différents ouvrages ...................................... XIII
Annexe 03 : Dimensionnement des réservoirs ................................................................................ XIX
Annexe 04 : Traitement de données hydrologiques ...................................................................... XXVI
Annexe 05 : Plan du réseau de distribution ................................................................................. XXVIII
Annexe 06 : Dimensionnement du réseau de distribution ............................................................ XXIX
Annexe 07 : Procédure de réalisation d’un panneau électrique .................................................... XXXI
Annexe 08 : Fiche d’enquête socio-économique .......................................................................... XXXV
Annexe 09 : Abaque Serseg ......................................................................................................... XXXVII
Auteur : RAZAKAMAHEFA Tovo Andrianavalona
Adresse : IAC 119 B Andramahavola Ambohidrapeto
Téléphone : 032 92 546 21
E-mail : [email protected]
Titre :
PROJET D’ALIMENTATION EN EAU POTABLE DES COMMUNES RURALES
D’AMPANEFY ET DE SOAVINA, DISTRICT ANTANANARIVO ATSIMONDRANO -
UTILISATION DU FLOTTATEUR A AIR DISSOUS CONVENTIONNEL
Nombres de pages : 110
Nombres des illustrations : 42 tableaux, 06 cartes, 14 figures
Nombres des annexes : 09
Résumé
Le présent mémoire présente l’étude d’une variante du projet d’adduction d’eau potable dans
les Communes Rurales d’Ampanefy et de Soavina. Il s’agit de l’installation d’une nouvelle
station de traitement autonome utilisant le Flottateur à Air Dissous.
Partant des enquêtes et des études réalisés sur terrain, l’adéquation ressource (rivière de la
Sisaony) – besoin de la population vers l’horizon 2030 a été effectué.
L’adaptation de la chaine hydraulique de traitement et l’application de la théorie de la
flottation est déterminé grâce aux analyses effectuées au sein du laboratoire de Mandroseza.
Les ouvrages à mettre en place sont ensuite déterminés à partir de cette chaine et les
dimensions sont établies de façon à satisfaire les besoins en eau de la population et les
conditions techniques exigées par le système.
Une fois dimensionnée, l’ensemble du système depuis le captage jusqu’à la distribution, est
simuler dynamiquement (durée 120 heures) sur le logiciel EPANET afin de voir le son
comportement hydraulique.
Toutefois, il faut aussi prendre en compte les coûts d’investissement et les coûts
d’exploitation du projet pour assurer que ce dernier soit autosuffisant sur le plan financier,
d’où l’intérêt d’une étude économique.
Suite à cela, on a pu conclure que cette variante de projet est donc une solution adéquate pour
le projet d’adduction d’eau potable dans les Communes Rurale de Soavina et d’Ampanefy.
Abstract
This study develops a variant of the project that supply drinking water in the commune of
Soavina and Ampanefy. It consists on the implement of a new treatment plant using Dissolved
Air Flotation unit. Numerous aspects were considered in order to identify the project
feasibility technically and financially. Therefore, we can conclude that the process fits the raw
water quality from Sisaony River. The project intend to implement financially autonomic,
sustainable and efficient device at a lower cost in the exploitation and its investment.
Mots clés : Adduction d’eau potable, Flottation à air dissous, Syscal
