On dit qu’un réseau d’assainissement est gravitaire lorsqu’il utilise le principe de la gravitation pour faire circuler les effluents (réseau d’eau) du haut vers le bas, en suivant une pente donnée.
Qu'est-ce qu'un réseau gravitaire ?
Un réseau gravitaire est formé par un ensemble de canalisations reliées entre elles à des points de jonction, et assurant l’évacuation des effluents (réseau d’eau) d’un point haut à un point bas par le simple effet de la pente. Ces effluents peuvent être des eaux usées, ou des eaux de pluie. Le terme « gravitaire » renvoie à la notion de « gravité terrestre ». La gravité est le champ de force qui entoure la Terre et qui est responsable de la chute des objets de haut en bas. C’est ce même champ de forces qui provoque l’écoulement des effluents du point le plus haut du réseau, au point le plus bas. L’avantage majeur du réseau gravitaire est qu’il permet le bon écoulement des eaux usées dans les égouts, tuyaux et canalisations sans avoir besoin de dépenser de l’énergie.
Quelles sont les caractéristiques d'un réseau gravitaire ?
Un réseau gravitaire est caractérisé par une structure plane ramifiée (séparées en plusieurs branches), composée de :
- tronçons rectilignes de canalisations ;
- points de jonctions (branchements/regards).
L’ensemble du réseau gravitaire est installé, dans l’idéal, de façon à ce que l’eau s’écoule toujours d’un point haut à un point bas sans qu’elle ne stagne à aucun endroit. Le point bas ultime étant le rejet dans un cours d’eau en cas de transport d’effluents non pollués (eau de pluie), ou une station de traitement dans le cas des eaux usées (égouts…).
Prise en compte des caractéristiques du terrain
Le réseau gravitaire doit s’adapter au relief de la surface sur lequel il est installé. Dans ce cas, il est parfois impossible de disposer d’une pente continue entre l’amont et l’aval du réseau. Pour contourner cet obstacle, il peut être nécessaire d’installer sur le réseau des dispositifs pour « remonter » les effluents à un point haut intermédiaire. Ces tronçons de réseaux sont appelés des réseaux de relèvement. Les pompes de relevage sont, quant à elles, installées dans des postes de relevage.
Dimensionnement d’un réseau gravitaire
Le dimensionnement d’un réseau gravitaire de distribution d’eau consiste à choisir, pour chaque tronçon du réseau dont la topologie est donnée, le diamètre de l’ouvrage permettant d’acheminer la demande de pointe aux consommateurs finaux avec une pression adéquate tout en minimisant le coût total d’investissement.
Les sources d’eau sont à une altitude plus élevée que les points de consommation, ce qui évite l’utilisation de pompes et donc d’énergie.
Présentation des systèmes d'adduction
Qu'est-ce qu'un système d'adduction ?
Ce système d’eau est l’ensemble des techniques permettant d’amener l’eau depuis sa zone d’origine à travers un réseau de conduites ou d’ouvrages architecturaux (aqueduc) vers les lieux de consommation.
De quoi est composé ce système d'eau ?
Un système d’acheminement d’eau villageoise est composé :
- De la ressource en eau qui peut se faire à partir d’un captage de source ou d’une prise en rivière ;
- D’une station de traitement pour améliorer la qualité de l’eau (exemple : bassin de sédimentation, ou filtre à gravier, filtre à sable). En cas de besoin d’une désinfection de l’eau (ex : injection de chlore), elle est installée à ce niveau ou à l’entrée du réservoir ;
- D’un réservoir dont la fonction est de stocker l’eau qui va ensuite être distribuée aux bornes fontaines et chez les particuliers. Le stockage permet de satisfaire les consommateurs si tout le monde veut prendre l’eau en même temps ;
- D’un réseau de conduites généralement en PEHD (polyéthylène haute densité) de différents diamètres. On trouve sur celles-ci :
- des déversoirs de sectionnement ;
- des vannes de vidange et de purge ;
- des ventouses ;
- et éventuellement des brises chargées.
- Des bornes-fontaines (points collectifs d’approvisionnement en eau pour les personnes ne disposant pas d’un branchement particulier) et les Prises Privés (aussi appelés branchements individuels), tous équipés de compteurs ;
- Des compteurs, qui sont installés à la source et/ou au réservoir, et au départ de chaque branche de réseau, canalisation et tuyau. Ces compteurs servent à connaître la quantité d’eau prise au niveau de la ressource, et à vérifier qu’il n’y a pas de fuites, ou d’anomalies sur le réseau.
En fonction de la topographie du terrain le fonctionnement peut être par gravitation dans le cas où le foyer est situé plus haut par rapport aux habitations à desservir. Dans le cas contraire, il est nécessaire d’utiliser des pompes pour remonter l’eau sur un point haut.
Quels problèmes peuvent être rencontrés ?
Il est préférable qu’un réseau fonctionne toujours en charge, c’est-à-dire que la section du tuyau soit entièrement remplie d’eau. Lorsque le réseau n’est pas en « charge », il y a de l’air qui circule dans le réseau, ce qui peut poser les problèmes suivants :
- Accumulation d’air dans les points hauts ;
- Manque de pression et baisse de débit ;
- À-coups dans la conduite.
Pour cette raison, avant de réaliser des extensions, il est nécessaire de calculer les pertes de charges afin de dimensionner les nouvelles tuyauteries et vérifier que la conduite d’alimentation soit de calibre suffisant.
Il y a toujours de l’air qui circule dans un réseau d’eau. Cependant, il est bon de savoir que l’eau contient toujours du gaz dissous et par conséquent qu’il est relâché dans ce même réseau. Cela signifie que même lorsque le réseau est chargé (que le tuyau est plein d’eau), l’eau libère du gaz qui remonte dans le tuyau et se retrouve piégé dans les points hauts du réseau. Lorsque l’air s’accumule dans un point haut, il bloque le passage de l’eau.
D’où la nécessité :
- d’installer un organe de dégazage (ventouse, brise charge, citerne, vanne de purge) sur les points hauts pour permettre à l’air de sortir;
- de vérifier régulièrement leur fonctionnement ;
- ainsi que d’accentuer les points hauts dans le cas d’un tronçon de pente très uniforme pour faciliter la remontée de l’air vers l’organe de dégazage (ventouse ou autre).
L’exemple d’Adelaïde en Australie
Dans les années 1950, de graves problèmes de salubrité dus à des installations septiques déficientes sont survenus dans les banlieues rurales de la ville d’Adelaïde en Australie. La situation ne permettant pas de reconstruire des installations individuelles, l’implantation d’un réseau d’égouts conventionnel avec traitement communautaire fut envisagée. Le coût de ce réseau s’avéra prohibitif (trop élevé) en raison de la faible densité de population. On a alors adopté une solution novatrice consistant à mettre en place des tuyaux gravitaires de petit diamètre collectant l’effluent de chacune des fosses septiques individuelles.
Ce réseau était caractérisé par :
- Des conduits de faible calibre (100 mm minimum) ;
- Des pentes plus faibles que celles d’un réseau d’égouts conventionnel ;
- Des alignements courbes dans les plans verticaux et horizontaux ;
- et par l’utilisation de bouches de nettoyage au lieu de regards.
Des économies importantes furent ainsi réalisées.
Comment se caractérise un réseau gravitaire ?
Le réseau se caractérise par le calibre et la pente de ses tronçons de canalisation. Chaque tronçon rectiligne est caractérisé par :
- un point haut : point du tronçon où arrivent les effluents ;
- un point bas : point du tronçon où sortent les effluents ;
- une génératrice supérieure : ligne extérieure qui se trouve au sommet de la canalisation, qui sert de point de repère pour l’installation des dispositifs de signalisation (grillage avertisseur) ;
- un fil d’eau : ligne en fond de canalisation qui matérialise l’écoulement des fluides.
Les points de connexion des tronçons rectilignes des réseaux gravitaires sont les branchements et les regards de visite.
Afin d’assurer une évacuation correcte des eaux durant le déroulement du chantier, et de façon à travailler dans des conditions optimales de confort et de sécurité, un réseau gravitaire se pose toujours en partant du point bas, vers le point haut.
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