Réseaux de distribution d’eau

L’installation d’un système de distribution d’eau est souvent une priorité dans les interventions d’urgence lorsque des personnes ont été déplacées. La distribution par le biais de canalisations et de robinets sera beaucoup moins coûteuse et offrira un meilleur service que le transport de l’eau par camion. Il est possible, avec une conception et une installation soignées, d’installer rapidement un réseau d’eau qui durera très longtemps. En revanche, les erreurs de conception ou d’installation sont très difficiles à diagnostiquer et à corriger une fois le système installé.

Les contextes humanitaires sont souvent très différents des réseaux de distribution d’eau typiques qui pourraient être développés pour d’autres zones urbaines ou rurales.

Il est important de bien comprendre les attentes de la communauté concernant le fonctionnement du réseau de distribution d’eau avant d’entamer la conception d’un réseau.

Un réseau de distribution d’eau se compose généralement d’un ou plusieurs réservoirs d’eau, d’un réseau de canalisations et de points de distribution d’eau. Chacun de ces sujets est traité ci-dessous.

Conception des systèmes de distribution

Tout réseau d’eau doit faire l’objet d’une étude technique. Selon la complexité de la situation, il peut s’agir de simples calculs sur une feuille de calcul ou d’une conception basée sur un modèle de réseau utilisant EPANET ou un logiciel similaire. Souvent, les compétences nécessaires à la réalisation de ce travail se trouvent, ou peuvent être développées, au sein d’une équipe WASH typique. Dans les situations complexes, il peut être nécessaire de faire appel à des experts extérieurs à l’équipe.

Bien que les outils informatiques soient d’une grande aide dans la conception des réseaux d’eau, c’est toujours au concepteur qu’il revient de prendre les décisions en matière de conception. Le choix des paramètres d’entrée utilisés sera déterminant pour la réussite du réseau, et il existe de nombreuses façons de concevoir un réseau – certaines seront meilleures que d’autres. Il est essentiel d’avoir une bonne compréhension de l’hydraulique et de la conception des réseaux d’eau avant d’apprendre à utiliser un logiciel.

De nombreuses ressources sont disponibles en ligne pour en savoir plus sur la conception des réseaux de distribution d’eau. Santiago Arnalich a réalisé une série de livres et de vidéos de grande qualité qui couvrent à la fois les principes de la conception des réseaux d’eau et l’utilisation d’EPANET. Les livres sont payants, mais certains sont disponibles gratuitement en ligne.

A Handbook of Gravity-Flow Water Systems explique de manière complète comment concevoir et construire un système d’approvisionnement en eau. Il est aujourd’hui dépassé et se concentre exclusivement sur le Népal, mais il contient encore des explications utiles et des exemples de conception.

En cas d’urgence, il peut être utile de dimensionner les tuyaux de manière approximative et de disposer d’une application à cet effet. Il existe de nombreuses applications pour cette tâche, mais l’une d’entre elles, très simple, est Colebrook. (Nous serions heureux de recevoir des suggestions pour de meilleures applications).

Deux actions simples permettent d’éviter les problèmes de conception :

1. Vérifiez votre conception. Demandez toujours à quelqu’un d’autre de vérifier votre projet. Veillez également à prendre en compte les résultats d’un modèle informatique – les dimensions des tuyaux suggérées par le modèle sont-elles logiques et semblent-elles similaires aux dimensions des tuyaux que vous avez déjà utilisés ?
2. Utilisez toujours les diamètres intérieurs dans vos calculs. Les tuyaux en plastique sont normalement identifiés par leur diamètre extérieur (par exemple 63, 90, 110, 160, etc.). Cependant, c’est le diamètre intérieur qui est important pour le calcul du débit. Cette valeur varie en fonction de la pression nominale du tuyau.

Garantir une offre équitable

Très souvent, dans les situations humanitaires, la quantité d’eau distribuée dépend de la quantité d’eau fournie au système, souvent déterminée comme une “ration” par personne et par jour. Cela s’oppose à un réseau d’eau “normal” où la quantité d’eau fournie dépend de la demande (c’est-à-dire que les utilisateurs peuvent prélever une quantité presque illimitée d’eau dans le système et que la quantité totale d’eau distribuée ne dépend que de la quantité d’eau prélevée par les utilisateurs).

Dans les réseaux d’eau “rationnés”, des efforts doivent être faits au niveau de la conception et de la gestion pour garantir un approvisionnement équitable en eau à tous les utilisateurs. Plus la ration d’eau est faible, plus cette opération est difficile à réaliser.

Les problèmes associés aux réseaux rationnés sont les suivants : files d’attente aux robinets, nécessité de contrôler l’utilisation de l’eau aux robinets, difficultés à obtenir des débits équitables à tous les robinets, pics de demande très élevés car tous les robinets sont ouverts en même temps, et mécontentement général des utilisateurs.

La meilleure solution est, dans la mesure du possible, de prévoir de fournir plus d’eau. Plus la quantité d’eau disponible est importante, plus il est facile de s’assurer que tout le monde en a assez. Non seulement cela est bénéfique pour les utilisateurs, mais dans de nombreuses situations, le coût permanent de la fourniture d’eau supplémentaire est très faible, alors que le coût de la gestion et du maintien d’une distribution équitable de l’eau dans un réseau fortement rationné peut être important. Si les connexions domestiques sont possibles, les réseaux rationnés ne sont pas une bonne option.

Lorsque les réseaux d’eau rationnés sont la seule option possible, l’équité peut être améliorée par les mesures suivantes :

• Créer des zones de distribution d’eau. Disposez le réseau en zones qui peuvent être exploitées indépendamment, à l’aide de vannes. Prévoyez également que chaque zone dispose de son propre compteur d’eau. Il sera ainsi plus facile de s’assurer que chaque partie du camp dispose d’une part équitable d’eau. Il permet également de contrôler la pression. L’ouverture et la fermeture de chaque zone à tour de rôle permettra également de réduire le débit de pointe dans le réseau. Plusieurs zones peuvent être desservies à partir d’un seul réservoir, bien que dans certaines situations il soit plus logique que chaque zone ait son propre réservoir de distribution.
• Assurer des pressions faibles et constantes sur l’ensemble du réseau. Ne placez pas les réservoirs de distribution à une hauteur plus élevée que nécessaire. Veillez à ce que la perte de charge soit faible dans les conduites de distribution (en règle générale, environ 5 mètres de perte de charge par kilomètre de conduite). Cela devrait permettre d’éviter d’importantes différences de pression, et donc de débit, entre les robinets. Il offre également une certaine souplesse si la configuration du réseau doit être modifiée.
• Assurez-vous qu’il existe des moyens de contrôler le débit des robinets. Si le débit vers les robinets n’est pas contrôlé, certains robinets (ceux situés plus bas ou plus près du réservoir) recevront beaucoup plus d’eau que prévu et, par conséquent, d’autres robinets recevront moins d’eau ou n’en recevront pas du tout. L’idéal est d’utiliser plusieurs méthodes pour contrôler le débit : des tuyaux de petit diamètre (par exemple ¾”) dans la construction du robinet, et des vannes pour contrôler le débit. Notez que les vannes devront probablement être réglées, puis bétonnées ou fixées d’une autre manière pour empêcher tout réglage – en général, les résidents autour d’un robinet voudront le régler pour obtenir plus d’eau (c’est normal, mais cela entraîne une diminution de la quantité d’eau disponible pour les autres).
• N’ajoutez pas trop de robinets. Cela permet d’augmenter le débit maximal, sans pour autant améliorer le service à la population. Il réduit le temps de distribution et rend donc plus difficile l’équilibre de l’approvisionnement entre tous les robinets. Plutôt que d’ajouter un grand nombre de robinets en un seul endroit, vous obtiendrez un meilleur niveau de service en multipliant les points de collecte, avec seulement un ou deux robinets à chaque endroit. Cela permet de réduire les coûts d’entretien liés au remplacement des robinets et de faciliter la gestion de l’eau perdue.

Réservoirs de distribution d’eau

L’eau est stockée dans des réservoirs avant d’être distribuée par le réseau d’eau. Ce stockage peut avoir de multiples objectifs, le plus important étant de compenser les différences entre le taux d’approvisionnement en eau de la station de traitement ou du forage et le taux de distribution au réseau d’eau.

Le stockage dans les systèmes doit représenter au moins une demi-journée d’approvisionnement en eau. Il s’agit du volume minimum de stockage nécessaire pour pouvoir exploiter un réseau de distribution. Idéalement, le volume devrait être plus important, ce qui permettra une plus grande souplesse de fonctionnement et la possibilité de fonctionner avec une certaine réserve en cas d’incendie ou d’interruption de l’alimentation en eau des réservoirs. Des exceptions pourraient être faites dans le cas de solutions de stockage de l’eau très coûteuses, par exemple des réservoirs surélevés, mais une réflexion approfondie devra être menée à ce sujet. Pour les systèmes reposant sur l’énergie solaire, le stockage de l’eau doit être plus important – une journée entière de stockage de l’eau serait raisonnable.

Les réservoirs d’eau peuvent se présenter sous différentes formes, tailles et matériaux. Des réservoirs rotatifs en plastique aux réservoirs en métal, en passant par les réservoirs en béton et les réservoirs surélevés. Chacune présente des avantages et des inconvénients et convient à des situations différentes.

Dans les années 1980, Oxfam a reconnu qu’il était difficile de trouver de grands réservoirs pouvant être installés rapidement dans les situations d’urgence. C’est encore le cas aujourd’hui. C’est ainsi qu’a été mis au point le célèbre kit “Oxfam Tank”, qui permet de stocker rapidement et à peu de frais de grandes quantités d’eau. Il est souvent utilisé dans les interventions d’urgence à travers le monde. Cette solution et d’autres solutions de stockage de l’eau sont disponibles pour toute organisation humanitaire et peuvent être commandées sur le site web du centre d’approvisionnement. Le centre d’approvisionnement a également créé une série de vidéos d’instruction sur la manière d’installer un réservoir Oxfam :

Installation des tuyaux

Les tuyaux sont enterrés dans presque toutes les situations. C’est un moyen facile de s’assurer qu’ils sont correctement soutenus et protégés.

Les tuyaux en PEHD sont désormais disponibles dans le monde entier. Les tuyaux en PEHD ne nécessitent pas le même niveau de préparation de la tranchée avant l’installation. Cela signifie que l’installation d’un réseau de canalisations est aujourd’hui plus facile que jamais, mais il est toujours essentiel de planifier et d’exécuter correctement l’installation des canalisations afin de garantir le bon fonctionnement du réseau par la suite.

Lors de la planification de l’installation du réseau d’eau, veillez à ce que

• Les tuyaux doivent être enterrés à une distance minimale de 0,8 m (1,5 m à des températures inférieures à zéro). Lorsqu’ils sont correctement enterrés, les tuyaux en plastique ne risquent pas d’être endommagés et, de ce fait, ils dureront longtemps.
• Prévoyez des points de lavage et de purge d’air appropriés.
• Lorsque vous passez sous une route ou une voie ferrée, installez une dalle de béton au-dessus de la conduite pour la protéger.

Lors de l’installation des tuyaux, il est essentiel que :

• Tous les tuyaux sont propres au moment de l’installation. S’il y a des détritus (pierres, cailloux, déchets) dans les tuyaux au moment de l’installation, il ne sera jamais possible de les éliminer, que ce soit par un rinçage du réseau ou par l’utilisation d’un système de lavage – ils réduiront de façon permanente le débit dans les tuyaux, ce qui fera que le système ne fonctionnera pas comme prévu, sans qu’il soit jamais possible d’en déterminer la raison.
• Toutes les extrémités ouvertes sont solidement fermées à tout moment lorsqu’il n’y a personne sur le site. Il s’agit d’éviter que des éléments ne pénètrent dans le réseau de canalisations, qu’il s’agisse d’animaux cherchant un abri ou de pierres jetées par des enfants !
• Les joints sont bien fixés. Voir les conseils sur le soudage bout à bout ci-dessous.

Toutes ces questions ont entraîné des problèmes réels et graves dans les réseaux d’approvisionnement en eau, comme cela avait été le cas auparavant dans le cadre des interventions humanitaires. Il est très important de suivre ces principes, même s’il ne s’agit pas de la norme de travail généralement observée dans la région.

Qualité des soudures bout à bout du PEHD

Le soudage bout à bout est la méthode d’assemblage la plus courante pour les tuyaux PEHD. Il est simple, solide et ne nécessite pas de raccords. Les machines de soudage bout à bout “manuelles” sont très répandues. Une machine à souder manuelle est également disponible auprès du centre d’approvisionnement.

La vidéo suivante explique le fonctionnement de la machine :

Ces types de machines sont mieux adaptés aux réseaux à basse pression. Pour les conduites à plus haute pression (en particulier les conduites de pompage qui peuvent également subir des coups de bélier), il est fortement recommandé d’utiliser des machines à souder automatiques ou semi-automatiques. Cela permet d’éviter les problèmes permanents d’éclatement des joints de mauvaise qualité. Lorsque ces machines ne sont pas disponibles et ne peuvent être importées dans les délais requis, il est au moins nécessaire d’établir une procédure fixe pour le soudage. La procédure doit être établie de manière à ce que le soudeur connaisse clairement la durée et les pressions requises selon certaines normes.

Points de collecte d’eau

La conception, l’installation et l’entretien des points de collecte d’eau constituent une partie très importante de l’ensemble du réseau d’eau. Il s’agit généralement de stands de robinets avec plusieurs robinets, mais dans certaines circonstances, des robinets individuels sont plus appropriés. Dans certaines cultures, on s’attend à ce qu’il y ait des liens familiaux. Lorsque l’eau doit être payée, des kiosques à eau sont parfois créés. Les distributeurs d’eau communaux à prépaiement sont une technologie émergente qui peut également être utilisée.

Les questions typiques à prendre en compte lors de la conception des points de collecte sont les suivantes :

• Prévention des eaux stagnantes. Normalement, de grandes quantités d’eaux usées s’écoulent d’un kiosque à robinets. Il convient de prendre des dispositions pour les diriger vers des systèmes de drainage ou (uniquement si les conditions du sol le permettent) vers une fosse d’infiltration.
• Les robinets doivent permettre de placer les récipients d’eau habituels sous le robinet. Les robinets ne doivent pas dépasser de plus de 10 cm la hauteur du récipient d’eau le plus haut utilisé localement, afin d’éviter un gaspillage excessif.
• Veillez à ce que des dispositions soient prises pour permettre aux personnes à mobilité réduite d’accéder à l’eau.
• Les utilisateurs doivent être consultés sur l’emplacement des robinets. Essayez de vous assurer que les robinets sont situés à des endroits sûrs et stratégiques (près des écoles, des centres de santé et d’alimentation, etc.) Dans certaines cultures, les robinets trop publics ou visibles de la route ne seront pas utilisés par les femmes.

La distance acceptable par rapport aux points de collecte varie considérablement selon les cultures, allant de plusieurs centaines de mètres à 20-30 mètres, voire à des raccordements domestiques. Quoi qu’il en soit, un plus grand nombre de points de collecte avec moins de robinets à chaque point offrira généralement une meilleure expérience à l’utilisateur.

Lorsque vous utilisez des robinets dans un réseau rationné (voir la section conception de cette page), il est très important de contrôler activement le débit à chaque robinet. Cette tâche ne peut être confiée à des bénévoles de la communauté, car celle-ci exercera une forte pression sur chaque robinet pour qu’il augmente son débit. Normalement, cela implique de verrouiller les vannes, voire de bétonner la vanne après avoir réparé le débit !

Le débit attendu à chaque robinet doit être acceptable pour les utilisateurs, correspondre aux débits prévus dans le réseau, au nombre de personnes utilisant chaque robinet et à la ration d’eau. Vous trouverez ci-dessous un exemple de chiffres (n’utilisez pas ces chiffres – recherchez toujours les chiffres appropriés à chaque situation).

Débit au robinet : 10 litres / minute
  0,17 litre / seconde
Temps de distribution souhaité : 4 heures
Ration d'eau par personne : 20 litres / personne / jour
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Distribution totale par robinet : 2 400 litres / jour
Nombre de personnes par robinet : 120 personnes par robinet

Distributeurs d’eau communaux à prépaiement

Dans certains endroits où nous travaillons, les distributeurs d’eau prépayés peuvent être une solution appropriée pour améliorer la viabilité financière et l’égalité d’accès à l’eau. Bien que le terme “prépayé” soit utilisé dans l’industrie pour désigner ce type de distributeur d’eau, ils peuvent être configurés de manière à ce que les utilisateurs reçoivent des allocations gratuites pour l’eau. Ils sont également communément appelés “distributeurs automatiques de billets à eau”, en raison de leur similitude d’aspect et de fonctionnement avec un distributeur automatique de billets classique.

Les interventions de distributeurs d’eau communaux à prépaiement peuvent contribuer à.. :

• Viabilité financière de l’approvisionnement en eau
• Accès équitable à l’eau pour tous

Les applications dans le domaine humanitaire sont les suivantes

• En cas de crise prolongée, par exemple dans les camps, transition vers un fonctionnement à long terme, dans lequel l’eau est finalement payée par les utilisateurs. Les distributeurs pourraient permettre d’améliorer la transparence financière.
• Lorsque des distributeurs prépayés sont déjà installés dans le cadre du fonctionnement normal du système. Dans ce cas, lors d’une crise aiguë à court terme, des allocations gratuites d’eau peuvent être accordées aux utilisateurs pour une durée limitée.
• Dans les contextes de rationnement de l’eau, les distributeurs pourraient être utilisés pour rationner équitablement l’eau disponible.

Oxfam a rédigé une note technique pour présenter cette technologie relativement nouvelle mais très actuelle. Il explique ce que sont les distributeurs d’eau à prépaiement, les avantages et les inconvénients qu’ils devraient présenter en fonction de leur utilisation, certaines des questions à prendre en compte si un programme doit les mettre en œuvre, et les caractéristiques à prendre en compte lors du choix de la technologie à utiliser. Elle se concentre en particulier sur l’utilité des distributeurs d’eau prépayés pour les équipes humanitaires.

Le manuel de distribution d’eau d’Oxfam

Le manuel de distribution d’eau d’Oxfam contient des conseils pratiques pour créer un système de distribution d’eau d’urgence à l’aide de kits disponibles auprès du centre d’approvisionnement d’Oxfam. Il a été rédigé à une époque où peu d’articles étaient disponibles pour l’approvisionnement local. Il est désormais dépassé et fait référence à des kits qui n’existent plus. Il est conservé ici à titre de référence car il contient encore des informations utiles.