Système de Collecte et Transport des Eaux Usées

Système de Collecte et de Transport des Eaux Usées

Comprendre le Système de Collecte et de Transport des Eaux Usées

Avec l’expansion urbaine, il est devenu essentiel de concevoir un système efficace pour la collecte, le transport, et le stockage des eaux usées dans une nouvelle zone résidentielle qui accueillera 5000 habitants ainsi que divers commerces et infrastructures publiques. Votre rôle en tant qu’ingénieur en génie civil est de proposer un système d’assainissement qui garantit la santé publique et protège l’environnement.

Pour comprendre le calcul de la Production Quotidienne d’Eaux Usées, cliquez sur le lien.

Données Fournies :

Population totale prévue : 5000 habitants
Consommation moyenne d’eau par personne : 150 litres/jour
Proportion des eaux usées générées : 80% de la consommation totale
Le débit de pointe est 3 fois supérieur au débit moyen
Longueur totale prévue pour le réseau d’égouts : 5 km
Pente moyenne du réseau d’égouts : 0.5%
Diamètre prévu pour les canalisations principales : 300 mm

Questions :

1. Calcul du Débit Moyen Total des Eaux Usées :

Sur la base des données fournies, calculez le débit moyen total des eaux usées générées par la population. Utilisez la formule impliquant la population, la consommation moyenne d’eau par habitant, et la proportion des eaux usées. Expliquez chaque étape de votre calcul.

2. Détermination du Débit de Pointe Horaire :

En considérant le débit moyen calculé précédemment et le facteur de pointe donné, calculez le débit de pointe horaire des eaux usées. Détaillez votre démarche.

3. Calcul de la Vitesse de l’Eau dans les Canalisations :

À l’aide du débit de pointe et du diamètre des canalisations, déterminez la vitesse de l’eau dans ces dernières. Fournissez la formule utilisée pour le calcul de l’aire de la section transversale de la conduite ainsi que pour la vitesse de l’eau.

4. Estimation du Temps de Résidence des Eaux Usées dans le Réseau :

Calculez le temps que prendraient les eaux usées pour traverser l’ensemble du réseau d’égouts basé sur la vitesse calculée précédemment et la longueur totale du réseau. Présentez votre méthode de calcul.

Correction : Système de Collecte et de Transport des Eaux Usées

1. Calcul du Débit Moyen Total des Eaux Usées

Le débit moyen total est déterminé à partir de la consommation d’eau quotidienne par habitant, multipliée par le nombre d’habitants, puis par la proportion d’eaux usées générées. Enfin, on convertit le volume journalier en débit (m³/s ou L/s).

Formule

\[ Q_{\text{moyen}} = \frac{\text{Population} \times \text{Consommation (L/j)} \times \text{Proportion d’eaux usées}}{86\,400} \]

(86 400 secondes = 1 jour)

Données

Population = 5000 habitants
Consommation moyenne = 150 L/jour
Proportion d’eaux usées = 80% = 0,8

Calcul

1. Calcul du volume total d’eau consommée par jour :

\[ V_{\text{total}} = 5000 \times 150 \] \[ V_{\text{total}} = 750\,000 \text{ L/jour} \]

2. Volume des eaux usées générées :

\[ V_{\text{eaux usées}} = 750\,000 \times 0,8 \] \[ V_{\text{eaux usées}} = 600\,000 \text{ L/jour} \]

3. Conversion en débit moyen (L/s) :

\[ Q_{\text{moyen}} = \frac{600\,000}{86\,400} \approx 6,94 \text{ L/s} \]

(Si besoin en m³/s, 6,94 L/s = 0,00694 m³/s)

2. Détermination du Débit de Pointe Horaire

Le débit de pointe est obtenu en multipliant le débit moyen par un facteur donné (ici, 3).

Formule

\[ Q_{\text{pointe}} = Q_{\text{moyen}} \times \text{Facteur de pointe} \]

Données

\( Q_{\text{moyen}} \approx 6,94 \text{ L/s} \)
Facteur de pointe = 3

Calcul

\[ Q_{\text{pointe}} = 6,94 \times 3 \] \[ Q_{\text{pointe}} \approx 20,82 \text{ L/s} \]

(En m³/s, 20,82 L/s = 0,02082 m³/s)

3. Calcul de la Vitesse de l’Eau dans les Canalisations

Pour déterminer la vitesse de l’eau, on utilise la relation entre débit, section transversale et vitesse. La section d’un tuyau circulaire se calcule à l’aide de la formule de l’aire d’un cercle.

Formules

1. Aire de la section transversale :

\[ A = \pi \left(\frac{D}{2}\right)^2 \]

2. Vitesse de l’eau :

\[ v = \frac{Q}{A} \]

Données

Débit de pointe \( Q = 0,02082 \text{ m}^3/\text{s} \)
Diamètre \( D = 300 \text{ mm} = 0,3 \text{ m} \)

Calcul

1. Calcul de l’aire de la section :

\[ A = \pi \left(\frac{0,3}{2}\right)^2 \] \[ A = \pi \times (0,15)^2 \] \[ A \approx \pi \times 0,0225 \] \[ A \approx 0,07069 \text{ m}^2 \]

2. Calcul de la vitesse de l’eau :

\[ v = \frac{0,02082}{0,07069} \approx 0,2946 \text{ m/s} \]

4. Estimation du Temps de Résidence des Eaux Usées dans le Réseau

Le temps de résidence est le temps nécessaire pour que l’eau parcoure la longueur totale du réseau. On calcule ce temps en divisant la distance totale par la vitesse de l’eau.