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Hydraulique urbaine · Bas-Rhin (67)

Diagnostic du réseau
d'eau potable d'Erstein

Exploitation sous QGIS des résultats d'un modèle hydraulique du réseau communal, au pic de consommation de 11 h : cotes piézométriques des nœuds, vitesses d'écoulement et pertes de charge des tronçons, pour repérer les secteurs sous-sollicités ou mal dimensionnés.

QGIS Calculatrice de champs Modèle hydraulique Darcy-Weisbach Eau potable Formation GEME
621
Tronçons analysés
11 h
Pic de consommation étudié
0,16 m/s
Vitesse moyenne (max 1,29)
72,9 %
Tronçons sous 0,20 m/s
22
Tronçons à pertes excessives
Contexte

Zone d'étude - commune d'Erstein

Le point de départ est un modèle hydraulique du réseau d'eau potable d'Erstein : une couche de nœuds (avec leur altitude), une couche de tronçons (diamètre, matériau, rugosité) et des fichiers de résultats CSV donnant, heure par heure, la pression à chaque nœud et le débit dans chaque tronçon.

L'objectif est de transformer ces résultats bruts en cartes lisibles à l'échelle de la commune, en se plaçant au moment le plus contraignant pour le réseau : le pic de consommation de 11 h (colonne ZP_00113000).

Méthodologie

Trois analyses successives

01

Cotes piézométriques des nœuds

Jointure attributaire entre les nœuds et le CSV des pressions (champ ID), puis calcul de la cote piézométrique H = z + P : altitude du nœud + pression en mètres de colonne d'eau.

02

Vitesses dans les tronçons

Jointure des débits sur les tronçons, conversion en m³/s et en valeur absolue (abs(Q) / 1000), diamètre en mètres, calcul de la section S = π·(D/2)² puis de la vitesse V = Q / S.

03

Pertes de charge

Nombre de Reynolds Re = V·D / ν, rugosité relative K / D (0,30 pour le PVC, 1 pour la fonte), coefficient λ approché selon le régime (64 / Re en laminaire, Blasius 0,316·Re^-0,25 en turbulent), puis perte de charge unitaire par Darcy-Weisbach J = λ·V² / (2g·D), comparée à la formule de Hazen-Williams.

04

Cartographie

Symbologie graduée sur fond cadastral pour chaque indicateur, avec découpage de la commune en trois secteurs (ouest, centre, est) pour les cartes de vitesses et de pertes de charge.

Résultats

Cotes piézométriques

Les cotes les plus élevées (194,5 à 196 m) se concentrent au nord-ouest du centre-bourg, puis diminuent vers l'est et l'ouest. Le nœud ayant la cote maximale (ID 372) se trouve juste à côté du château d'eau, ce que confirme l'image satellite. La charge imposée par le réservoir se dissipe ensuite dans le réseau sous l'effet des pertes de charge, des consommations et de la topographie.

Vitesses d'écoulement

Les vitesses varient de 0 à 1,29 m/s, pour une moyenne de 0,16 m/s.

Classe de vitesse Intervalle (m/s) Tronçons Part du réseau
Très faible0 - 0,2045372,9 %
Faible à acceptable0,20 - 0,5014222,9 %
Conseillée (EN 805)0,50 - 1,50264,2 %

Le réseau est globalement lent : près des trois quarts des conduites sont sous 0,20 m/s, signe d'un réseau surdimensionné ou peu sollicité, avec un risque de stagnation et de dépôts. À l'inverse, aucune vitesse ne dépasse la plage conseillée par la norme EN 805 : le risque de casse lié à la vitesse est faible.

Pertes de charge

Avec un seuil de criticité fixé à λ = 0,08, 22 tronçons (3,5 %) présentent des pertes de charge excessives. Ils correspondent à des écoulements très lents, peu turbulents voire laminaires, souvent en bout de réseau dans la partie est de la commune, et à des conduites surdimensionnées par rapport à la demande. La comparaison Darcy-Weisbach / Hazen-Williams montre des écarts, la première méthode tenant compte de la viscosité via le nombre de Reynolds.

Cartographie

Cartes produites sous QGIS

Cliquez sur une carte pour l'agrandir.

Conclusion

Points clés & perspectives

Le réseau d'Erstein est bien alimenté par son château d'eau et ne présente pas de vitesses excessives, mais il souffre d'un déséquilibre entre dimensionnement et demande réelle : écoulements très lents sur la majorité des conduites et pertes de charge anormales en bout de réseau.

Préconisations : adapter le diamètre des conduites au débit réellement demandé et réduire les zones mortes du réseau, notamment en extrémité est de la commune, pour limiter la stagnation de l'eau.

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