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MEMOIRE DE FIN D’ETUDE
MASTER SPECIALISE GSE
Présenté par :
AMIAN Kablan Jean-Firmin
JURY :
1. M. Denis ZOUNGRANA (Président de jury)
2. M. Béga OUEDRAOGO
3. M. Angelbert BIAOU
Soutenu, le 28 septembre 2010
Thème :
Mobilisation des ressources en eau de surface pour
l’alimentation en eau potable des populations du
Département de Ferkéssedougou (Côte d’Ivoire)
Encadreurs CREPA
Prof Théophile GNAGNE
(Directeur Résident CREPA-CI)
Dr Félix KONAN
(Assistant à l’université d’Abobo-Adjamé)
Encadreur 2IE
M. Denis ZOUNGRANA
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REMERCIEMENTS
Au terme de ce stage, mes remerciements vont à l’endroit de tous ceux qui d’une manière ou
d’une autre ont contribué à la réalisation de ce travail. Je remercie particulièrement :
Pr GNAGNE Théophile, Directeur Résident CREPA-CI, pour m’avoir accordé un stage au
sein de la structure qu’il dirige et pour avoir assuré mon encadrement ;
Dr KONAN Félix, Assistant à l’Université à Abobo-Adjamé, pour son entière disponibilité, et
ses conseils ;
M. AGBRI Lako, Ingénieur hydraulique à la Direction des Aménagement Ruraux (Ministère
de l’Agriculture) pour ses conseils et les moyens mis à ma disposition pour la bonne marche
du travail.
Qu’il me soit permis d’adresser également mes profonds sentiments de reconnaissance à
l’endroit de:
• M. ZOUNGRANA Denis, enseignant à 2IE (Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de
l’Environnement) qui m’a prodigué des conseils ;
• COULIBALY Seydou, Ingénieur Génie Sanitaire à TERRABO qui malgré ses multiples
tâches, m’a assisté dans mon travail.
Mes remerciements aussi à tout le personnel de 2IE, en particulier le corps enseignant pour la
qualité de la formation qu’il m’a apporté.
A tout le personnel du CREPA-CI je dis merci pour l’accueil qu’il m’a réservé et pour sa
disponibilité.
Enfin, ma profonde gratitude à toute la promotion 2009-2010 du Master Spécialisé en Génie
Sanitaire et Environnement, pour le partage d’expériences et les liens d’amitié tissés tout au
long de l’année.
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RESUME
La présente étude concerne l’approvisionnement en eau des populations rurales du
département de Ferkessédougou. Dans cette zone les systèmes d’Hydraulique Villageoise
(HV) mis en place pour l’approvisionnent des populations s’avèrent insuffisant. Les nappes
sont pauvres et les débits sont de plus en plus faibles (0,4 m3/h à 1,8 m
3/h).
L’objectif de notre étude est de contribuer à améliorer l’accès à l’eau potable des populations
rurales du Département de Ferkessédougou à travers la mobilisation d’autres types de
ressources notamment les eaux de surface (barrages et du fleuve Comoé).
La technologie utilisée pour le traitement est l’unité Hydropur qui est un dispositif de
potabilisation d’eau (sauf eau de mer) avec pour source d’énergie de pompage le système
photovoltaïque.
La conception des réseaux à mettre en place s’est fait à l’aide du logiciel Epanet sur la base
des données topographiques des terrains naturels.
Les paramètres hydrauliques issus de cette étude ont montré que bien que les installations
délivrent des pressions normales aux bornes fontaines, les systèmes ont été surdimensionnés.
Cela a engendré de faibles vitesses dans les conduites qui pourraient occasionner la
détérioration de la qualité de l’eau. A cet effet certains dysfonctionnements sont à prévoir
dans l’ensemble des localités. Ainsi, à Linguékoro la faible taille de la population pourrait
occasionner des difficultés à assurer la maintenance des installations sur la base des fonds
recueillis par la vente de l’eau. Sur cette base, la gestion des réseaux de Gbanonon et
Sambakaha pourrait se stabiliser en 2018 et Lamekaha3 en 2022.
Kafolo représente le plus lourd investissement du fait de l’étendue de son système
d’Approvisionnement en Eau Potable (AEP). La mise en place et la gestion de ce dernier est
plus complexe.
D’une manière général, la gestion des installations avec le système Hydropur requiert une
personne ressource pour les différentes manipulations.
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SOMMAIRE
REMERCIEMENTS ............................................................................................................... ii
RESUME .................................................................................................................................. iii
LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................................... vii
LISTE DES FIGURES ......................................................................................................... viii
INTRODUCTION .................................................................................................................... 1
PARTIE I : GENERALITES .................................................................................................. 3
I. Contexte national de l’eau potable ................................................................................. 3
I.1 Cadre institutionnel ............................................................................................................... 3
I.2 Cadre réglementaire de l’eau en cote d’ivoire ..................................................................... 4
II. Cadre de l’etude .............................................................................................................. 5
II.1 Situation géographique ........................................................................................................ 5
II.2 Milieu physique ................................................................................................................... 5
II.2.1 Sols et végétation .............................................................................................................. 5
II.2.2 Relief et géologie .............................................................................................................. 5
II.2.3 Régime climatique ........................................................................................................... 6
II.2.4 Hydrologie ....................................................................................................................... 7
II.2.5 Hydrogéologie ................................................................................................................. 8
II.3 Milieu humain ..................................................................................................................... 8
II.4 Situation socio-économique ............................................................................................... 8
II.5 Caractéristiques des retenues d’eau .................................................................................... 9
II.6 Qualité des eaux de surfaces ............................................................................................. 10
II.7 Les ouvrages d’hydraulique villageoise ........................................................................... 11
III. Définitions de quelques concepts ................................................................................. 11
III.1 Demande en eau .............................................................................................................. 11
III.2 Les variations cycliques de la demande .......................................................................... 12
III.2.1 Les variations saisonnières ........................................................................................... 12
III.2.2 Les variations hebdomadaires ...................................................................................... 12
III.2.3 Les variations journalières............................................................................................ 12
III.3 Le système HVA ............................................................................................................. 13
III.3.1 Avantage du système .................................................................................................... 13
III.3.2 Critère de sélection d'un système HVA ........................................................................ 13
IV. Le système HYDROPUR ................................................................................................. 14
IV.1 Présentation du système ................................................................................................... 14
IV.2 Aspects techniques .......................................................................................................... 15
IV.3 Aspects environnementaux, de durabilité et d’efficacité ................................................ 16
V. Présentation du système photovoltaïque ............................................................................ 16
v.1 Energie solaire ................................................................................................................... 16
V.2 Les modules photovoltaïques ............................................................................................ 16
V.3 Les panneaux solaires ....................................................................................................... 17
V.4 Le parc batterie ................................................................................................................. 17
Conclusion partielle ................................................................................................................. 17
PATIE II : MATERIEL ET METHODES.......................................................................... 18
I. MATERIEL D’ETUDE .............................................................................................. 18
II. METHODES ................................................................................................................ 18
II.1 Recherche documentaire .................................................................................................... 18
II.2 Visite et travaux de terrain ................................................................................................. 19
II.3 Le traitement des données ................................................................................................. 19
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II.3.1 Paramètres de dimensionnement ................................................................................... 19
II.3.2 Besoins en eau ................................................................................................................ 20
II.3.2.1 Estimation de la population ......................................................................................... 20
II.3.2.2 Estimation de la demande journalière ......................................................................... 20
II.3.2.3 Estimation des besoins en eau .................................................................................... 21
II.3.3 Calcul des débits ............................................................................................................ 21
II.3.4 Calcul des diamètres ...................................................................................................... 22
II.3.5 Réseau de distribution ................................................................................................... 22
II.3.6 L’ossature du réseau ...................................................................................................... 22
II.3.7 Méthodologie des calculs hydrauliques ......................................................................... 22
II.3.8 Le château d’eau ............................................................................................................ 23
II.3.8.1 Détermination de la capacité de stockage ................................................................... 23
II.3.8.2 Détermination du diamètre du réservoir ..................................................................... 24
II.3.8.3 Choix des sites des châteaux d’eau ............................................................................. 24
II.3.9 Conception du système de pompage ............................................................................. 24
II.3.9.1 Mode de disposition des pompes ................................................................................ 24
II.3.9.2 Choix des pompes ....................................................................................................... 25
II.3.9.3 Point de fonctionnement de la pompe ........................................................................ 25
II.3.10 Le système photovoltaïque .......................................................................................... 26
II.3.10.1 Calcul de l’énergie quotidienne requise ................................................................... 26
II.3.10.2 Calcul de la puissance crête du générateur ............................................................... 26
II.3.10.3 Capacité de stockage de la batterie ........................................................................... 27
II.3.11 Aménagement des installations ................................................................................... 27
II.3.11.1 Les bornes fontaines ................................................................................................. 27
II.3.11.2 Aménagement du système de pompage .................................................................... 28
Conclusion partielle ................................................................................................................. 29
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSION .................................................................. 30
I. RESULTATS ............................................................................................................... 30
I.1 Besoins en eau .................................................................................................................... 30
I.1.1 Estimation de la population ............................................................................................ 30
I.1.2 Estimation de la demande en eau ..................................................................................... 30
I.1.3 Estimation des besoins en eau ......................................................................................... 32
I.2 Paramètres hydrauliques des réseaux ................................................................................. 32
I.2.1 Les débits de dimensionnement ...................................................................................... 32
I.2.2 Les diamètres .................................................................................................................. 33
I.2.3 Longueur des canalisations .............................................................................................. 33
I.2.4 Pressions aux Bornes Fontaines (BF) ............................................................................. 34
I.2.5 Vitesse dans les conduites ............................................................................................... 35
I.2.6 Capacités des châteaux d’eau .......................................................................................... 36
I.2.7 Caractéristiques du château d’eau ................................................................................... 36
I.3 Système de pompage photovoltaique ................................................................................. 37
I.3.1 Capacité de stockage des batteries et nombre de panneaux solaires............................... 37
I.3.2 Modèle hydraulique du système de pompage ................................................................. 38
I.3.3 Choix des pompes ........................................................................................................... 39
I.3.4 Point de fonctionnement des pompes ............................................................................. 40
I.4 Analyse économique du projet : Coût de réalisation des réseaux ..................................... 42
II. DISCUSSION .............................................................................................................. 45
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS .................................................................... 47
BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 48
ANNEXES ............................................................................................................................... 51
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SIGLES ET ABREVIATIONS
AEPS : Approvisionnement en Eau Potable Simplifié
BF: Borne Fontaine
CC : Courant Continu
CIDT : Compagnie Ivoirienne de Développement des Textiles
CREPA : Centre Régional pour l’Eau Potable et l’Assainissement à faible coût
DTH : Direction Territoriale de l’Hydraulique
EECI : Energie Electrique de Côte d’Ivoire
FNE : Fond National de l’Eau
HVA : Hydraulique Villageoise Améliorée
INHP : Institut National de l’Hygiène Publique
INS : Institut National de la Statistique
LANEMA : Laboratoire National d’Essai, de Métrologie et d’Analyses
MIE : ministère des Infrastructure Economiques
NEPAD : New Partnership for African Development
PEA : Post d’Eau Autonome
PMH : Pompe à Motricité Humaine
PNHH : Programme National d’Hydraulique Humaine
PV : Photovoltaïque
PVC: PolyVinyle Chroride
RéPEP : réseau public d’eau potable
RGPH : Recensement Général de la Population et de l’Habitat
SAUR : Société d’Aménagement Urbain
SODECI : Société de Distribution d’Eau en Côte d’Ivoire
SODEPRA : Société de Développement pour la Production Animalière
SODEXAM :
Société d'Exploitation et de Développement Aéroportuaire, Aéronautique
et Météorologique
STEP : Station de Traitement d’Eau
ONG : Organisation Non Gouvernementale
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau I: nombre d’habitants par village (RPGH, 1998) ........................................................ 8
Tableau II: Infrastructures socio-économiques et localisation des villages
(CREPA, 2010) ....................................................................................................... 9
Tableau III: Caractéristiques des barrages (Direction des Aménagements Ruraux) ............. 10
Tableau IV: Caractéristiques physiques et chimiques des eaux de surface de la zone d’étude
(CREPA, 2010) ..................................................................................................... 10
Tableau V: caractéristiques des forages (Direction Territoriale de l’Hydraulique)................ 11
Tableau VI: Critères de sélection d'un village pour un système HVA ................................... 14
Tableau VII: paramètres de calcul .......................................................................................... 20
Tableau VIII: calcul des demandes journalières .................................................................... 21
Tableau IX: Calcul des débits ................................................................................................. 21
Tableau X: Calcul de la HMT ................................................................................................. 25
Tableau XI: Evolution de la population .................................................................................. 30
Tableau XII: Demande journalière moyenne des villages...................................................... 31
Tableau XIII: Demande journalière moyenne du village de Kafolo ...................................... 31
Tableau XIV:Détermination des besoins ................................................................................ 32
Tableau XV: débits de dimensionnement ............................................................................... 32
Tableau XVI: Détermination des diamètres ........................................................................... 33
Tableau XVII: Détermination des longueurs des canalisations ............................................. 34
Tableau XVIII: Détermination des pressions aux BF ............................................................ 34
Tableau XIX: Détermination des pressions aux BF ............................................................... 35
Tableau XX: Détermination des vitesses ................................................................................ 35
Tableau XXI: Détermination de la capacité des châteaux d’eau ............................................ 36
Tableau XXII: Détermination des caractéristiques des châteaux d’eau ................................. 37
Tableau XXIII: Caractéristiques du système photovoltaïque ................................................ 37
Tableau XXIV: Détermination du type de pompes ................................................................ 39
Tableau XXV: Détermination des points de fonctionnement des pompes 1 .......................... 41
Tableau XXVI: Détermination des points de fonctionnement des pompes 2 ........................ 42
Tableau XXVII: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse I) .................................. 43
Tableau XXVIII: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse II) .............................. 43
Tableau XXIX: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse III) ................................. 44
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LISTE DES FIGURES
Figure 1:Carte géologique du département de Ferkessédougou (Direction de la Géologie) ..... 6
Figure 2:Réseau hydrographique du département de Ferkessédougou (Direction de la
Géologie) .................................................................................................................................... 7
Figure 3:Système hydropur ...................................................................................................... 14
Figure 4:Schéma général de fonctionnement de l’hydropur .................................................... 15
Figure 5:Aménagement d'une borne fontaine (vue en plan) .................................................... 28
Figure 6:Aménagement d’une borne fontaine (vue en profil) .................................................. 28
Figure 7:Schéma général du système d’approvisionnement PEA ........................................... 38
Figure 8:Schéma du mini réseau d’adduction de Kafolo ......................................................... 39
Figure 9:point de fonctionnement de la pompe 1 ..................................................................... 40
Figure 10:points de fonctionnement de la pompe 1(suite) ....................................................... 41
Figure 11:Points de fonctionnement des pompes 2 .................................................................. 42
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INTRODUCTION
L’accès à l’eau potable est l’un des besoins humains fondamentaux qui demeure inassouvi
pour des millions d’habitants des pays en développement.
Selon Aubriot (2007), environ 460 millions de personnes (soit 8% des habitants de la planète)
manquent d’eau, et les deux tiers de l’humanité risquent de souffrir d’un manque d’eau
modéré à grave avant 2025. Ainsi, la situation en matière d’eau potable est de plus en plus
déplorable, particulièrement pour ceux des innombrables petites collectivités du monde rural.
Pour palier cet état de fait, l’Etat de Côte d’Ivoire avait élaboré un programme national de
l’hydraulique depuis 1973. Ce programme a consisté à fournir de l’eau potable à tous les
centres urbains et à réaliser un point d’eau potable pour tous les villages d’au moins 100
habitants, avec un point d’eau supplémentaire pour chaque tranche additionnelle de 400
habitants (Kouamé, 2002). Cette situation a été renforcée, en 1990, par plusieurs projets
d’Hydraulique Villageoise Améliorée (HVA) qui ont concerné environ 40 villages de plus de
1000 habitants (Konaté, 2009). A la date du 30 novembre 2004, 117 localités avaient été
équipées. Malheureusement, cette volonté de l’état va être freinée par les différentes crises
économiques et politiques dont la dernière en date est celle qui dure depuis 2002. Dès lors, la
situation s’est considérablement dégradée partout en Côte d’Ivoire et en particulier à
Ferkessédougou où l’eau potable est devenue, dans certaines localités, une denrée rare. Dans
ces zones, l’utilisation des eaux souterraines, dans le cadre de l’hydraulique villageoise,
s’avère insuffisante pour l’alimentation en eau potable des populations. La géologie de la
région présente un sous sol de granites de cratons abiotiques qui ne sont pas favorables à
l’emmagasinage d’eaux souterraines. Les nappes sont pauvres et les débits sont de plus en
plus faibles de 1,8 m3/h à 0,4 m3/h (CREPA, 2010). Par ailleurs, beaucoup de forages réalisés
sur d’anciens programmes sont aujourd’hui abandonnés pour cause de tarissement et les
populations se trouvent contraintes à consommer l’eau des puits traditionnels, des rivières ou
directement des lacs (Kouamé, 2002). Aussi, Yapo (1997) estime que les eaux issues des lacs
devraient préalablement subir un traitement organique et microbiologique avant toute
consommation.
Cette situation a conduit à expérimenter la solution des unités de potabilisation de l’eau
appelée Hydropur dans cette région où les eaux de surface sont disponibles en abondance
(fleuve, barrage, retenue…). C’est un dispositif en acier inoxydable de 2.2m de hauteur qui
combine les différentes étapes du traitement physicochimique et bactériologique à savoir la
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coagulation, floculation, sédimentation, désinfection et filtration. Le transfert de cette
technologie a suscité en nous un intérêt tout particulier pour le thème « Mobilisation des
ressources en eau de surface pour l’alimentation en eau potable des populations
rurales »
L’objectif général de cette étude est de contribuer à améliorer le cadre de vie des populations
par la fourniture d’une eau potable en quantité suffisante aux populations.
De manière spécifique, il s’agit de :
connaître les besoins en eau des populations et la qualité des eaux devant servir à
l’alimentation en eau potable de ces populations ;
proposer un réseau d’Approvisionnement en Eau Potable (AEP) ;
dimensionner le système photovoltaïque pour l’alimentation électrique.
Le présent rapport s’articule autour de trois parties : la première donne les grandes lignes des
généralités sur la zone d’étude et sur l’approvisionnement en eau, la seconde présente le
matériel et les méthodes utilisées pour le dimensionnement des réseaux d’eau potable et la
troisième qui sera suivi de la conclusion, présente les résultats et la discussion.
Les résultats attendus sont :
la connaissance des besoins en eau des populations de la zone d’étude ;
la conception d’un système d’AEP pour chaque village dont le fonctionnement est
adapté au comportement des populations ;
le dimensionnement d’un système photovoltaïque pour la fourniture d’énergie
électrique aux heures de pompage.
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PARTIE I : GENERALITES
I. CONTEXTE NATIONAL DE L’EAU POTABLE
La politique ivoirienne en matière d’eau potable s’appuie sur un cadre institutionnel et
réglementaire mis en place par l’Etat depuis 1987 ( CREPA, 2010).
I.1 Cadre institutionnel
I.1.1 Milieu urbain
En milieu urbain, le cadre institutionnel en vigueur met en présence trois acteurs qui sont :
l’Etat de Côte d’Ivoire ;
la SODECI ;
Les populations (consommateurs).
a. L’Etat de Côte d’Ivoire
Le service est exécuté sous le contrôle de l’Etat, autorité concédante. L’Etat de Côte d’Ivoire
est représenté entre autre par le ministère des Infrastructure Economiques (MIE), le Ministère
de l’Economie et des Finances (MEF) et le Ministère chargé de la santé.
La Direction de l’Hydraulique Humaine (DHH) du MIE est le commissaire du Gouvernement.
Elle veille, à cet effet, à l’exécution de la convention aux plans technique, financier et
juridique. Par ailleurs, cette direction établit et met en œuvre la stratégie nationale de
développement du secteur de l’Hydraulique Humaine.
b. La SODECI
Les activités menées par la SODECI sont régie par deux conventions avec l’Etat de Côte
d’Ivoire. Il s’agit de la convention de concession de service de distribution publique urbaine
d’eau potable en Côte d’Ivoire et la convention d’affermage pour l’entretien et l’exploitation
des réseaux et ouvrages d’assainissement et de drainage de la ville d’Abidjan.
A cet effet, la SODECI est le seul responsable du fonctionnement du service concédé qu’elle
gère et exploite à ses risques et périls.
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c. Les populations (consommateurs)
Les abonnés sont les bénéficiaires des activités de production et de distribution d’eau de l’Etat
et de la SODECI.
Aussi faut-il dire que depuis 1987, l’Etat de Côte d’Ivoire a mis en place une politique de
branchements subventionnés pour permettre aux populations défavorisées d’avoir accès au
réseau public d’eau potable (RéPEP).
I.1.2 Milieu rural
En milieu rural, le cadre institutionnel met en évidence principalement l’Etat, les collectivités
et des operateurs privés.
L’Etat de Côte d’Ivoire intervient toujours à travers le MIE, par le biais de l’un de ses services
déconcentrés : les Directions Territoriales de l’Hydraulique Humaine (DTHH) qui ont pour
rôle d’exécuter les programmes élaborés en matière d’hydraulique villageoise par le ministère
au niveau de leurs circonscriptions territoriales.
Les collectivités décentralisées (Mairies, Conseils Généraux, Districts,…) ont reçu
compétence en la matière de par la loi portant transfert de compétences de l’Etat aux
collectivités décentralisées, dans le cadre de la politique nationale de décentralisation.
Depuis 2006, le secteur de l’eau a été réorganisé avec l’avènement de la société d’état
dénommée Office National de l’Eau Potable (ONEP). Non encore opérationnelle, l’ONEP devrait
constituer un acteur clé de l’eau potable en Côte d’Ivoire.
I.2 Cadre réglementaire de l’eau en cote d’ivoire
La loi n°98-755 du 23 décembre 1998 portant code de l’Eau (sans décrets d’application à ce
jour) vient combler un vide juridique. Celle-ci constitue la base légale de la politique de l’eau
en Côte d’Ivoire. Toute sa problématique est prise en compte par cette loi. Celle-ci énonce les
objectifs qu’elle vise, les principes qui la fondent et présente ses caractéristiques essentielles.
Le but du code de l’eau est d’assurer la gestion intégrée des ressources en eau, des
aménagements et ouvrages hydrauliques.
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II. CADRE DE L’ETUDE
II.1 Situation géographique
Situé à 650 Km d’Abidjan, capitale économique de la Côte d’Ivoire, Ferkessédougou fait
partie de la Région des Savanes. Le département se situe entre les parallèles 8°26 et 10°27 de
latitude Nord et 3°5 et 6°19 de longitude Ouest et couvre cinq (5) sous-préfectures :
Ferkessédougou, Kong, Koumbala, Niélé, et Diawalalla. Il est limité au Nord par le
département de Ouangolodougou et la République du Burkina Faso; au Sud par le
Département de Katiola; à l'Est par le Département de Bouna et à l'Ouest par le Département
de Korhogo. Il couvre une superficie de 13 400 km² pour une population résidente estimée à
249 502 habitants (RGPH, 1998).
La zone d’étude est située au nord de la Côte d’Ivoire, à l’est de la ville de Ferkessédougou,
sur l’axe reliant Ferkessédougou à Kafolo. Elle concerne spécifiquement les Sous-préfectures
de Koumbala et Kong.
Notre étude porte sur sept (7) villages qui sont : Fakolo, Linguékoro, Sikolo, Gbanonon,
Togoniéré, Sambakaha et Lamékaha 3.
II.2 Milieu physique
II.2.1 Sols et végétation
Le département de Ferkessédougou abrite une diversité de sols peu profonds sur granite ou
gneiss dont les principales unités sont les sols ferralitiques, hydromorphes de bas-fonds et
sableux. Ces sols ferralitiques sont les plus représentatifs avec une couche arable peu
profonde (40 à 60 cm) limitée par des indurations (Eldin, 1971 ; Perraud 1971; Bigot et al.
2005).
Les propriétés physiques de ces sols, selon Yao (2009), sont généralement médiocres et
présentent des contraintes d’aménagement (sols indurés peu profonds).
La végétation est caractérisée par la savane arborée et une forêt galerie autour des cours d’eau
(talwegs) qui abondent dans la zone.
II.2.2 Relief et géologie
Le relief est caractérisé par une succession de plaines alluvionnaires et de plateaux latéritiques
entrecoupé de monticules granitiques par endroit. Les bassins versants des retenus d’eau
présentent en général une morphologie moins encaissée dans leur ensemble, avec une pente
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moyenne transversale d’environ 2,5% et une pente longitudinale moyenne de 1,5% (CREPA;
2010).
Les formations géologiques du secteur d’étude appartiennent au domaine éburnéen. On
dénombre plusieurs générations de granites dont le type Baoulé de craton, le type Baoulé de
géosynclinal (types Ferké et Koffisouka) et le type Bondoukou (Jourda et al, 2006). À ces
granites, s’associent l’ensemble des schistes et des roches vertes.
Figure 1:Carte géologique du département de Ferkessédougou (Direction de la Géologie)
II.2.3 Régime climatique
Le régime climatique de la région est du type tropical de transition du genre soudanien. Il est
caractérisé par des amplitudes thermiques quotidiennes relativement importantes avec une
moyenne annuelle de 26°C. L’humidité relativement est inférieure à celle du sud du pays
entre 40 et 50 % (Yao, 2009). Cette zone est marquée par une alternance de deux (2) saisons :
la saison sèche, très marquée par l'harmattan entre décembre et janvier et des
pointes de chaleur en mars et avril. Cette saison sèche s'étend de novembre à avril;
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la saison des pluies s'étend de mai à octobre avec des pluviométries maximales en
juillet et août.
La pluviométrie moyenne annuelle est de 1206,8mm, avec une pluie centennale sèche de 853
mm et une évaporation potentielle moyenne annuelle de 2 104,6 mm (CREPA, 2010).
II.2.4 Hydrologie
La zone d’étude est drainée, dans sa partie Est, par le fleuve Comoé et ses affluents. Ceux-ci
développent de très larges plaines inondables pouvant atteindre par endroit 500 mètres à 1 km
environ (Yao, 2009). En dehors de la Comoé, les cours d’eau sont intermittents et tarissent en
saison sèche. Pendant la saison des pluies, on observe des crues de certains cours d’eau avec
des dégâts sur les cultures et les habitats.
Figure 2:Réseau hydrographique du département de Ferkessédougou (Direction de la Géologie)
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II.2.5 Hydrogéologie
L’hydrogéologie de la zone d’étude est caractérisée par deux types d’aquifères : la nappe
superficielle captée par les puits traditionnels à faible profondeur dans les formations du
recouvrement et la nappe profonde située dans les niveaux altérés et/ou altéro-fracturés de la
roche saine.
La nappe superficielle est beaucoup influencée par les aléas climatiques et subit une forte
baisse en saison sèche, tandis que la nappe profonde est moins tributaire des aléas
climatiques. Elle peut constituer un bon aquifère si le degré d’altération et/ou de fracturation
des roches sous-jacentes est important. Cependant, la zone d’étude présente un sous sol de
granite de cratons abiotiques qui n’est pas favorable à l’emmagasinage d’eaux souterraines.
Selon CREPA (2010), plusieurs forages réalisés sur d’anciens programmes sont aujourd’hui
abandonnés pour cause de tarissement.
II.3 Milieu humain
Dans la plupart des localités, les autochtones sont des pallaka ou les malinkés, communément
appelés Dioula. On y rencontre aussi d’autres groupes ethniques et nationalités, comme les
Sénoufo, les Lobi, les Burkinabé, les Maliens, les Mauritaniens, les Béninois et les
Congolaises (bonnes sœurs). L’islam est la religion dominante des autochtones.
Les villages sont dirigés par des conseils composés des chefs de terre, des chefs de village,
des secrétaires administratifs, des secrétaires adjoints et des Imams. La taille des populations
est donnée par le tableau ci-dessous.
Tableau I: nombre d’habitants par village (RPGH, 1998)
village Kafolo Linguékoro Sikolo Gbanonon Togoniéré Lamékaha 3 Sambakaha
Nombre
d’habitants 1216 174 777 565 921 507 534
II.4 Situation socio-économique
L’agriculture constitue l’activité principale des populations. Les cultures pratiquées sont
l’igname, l’arachide, le maïs, le sorgho, le mil, l’haricot, l’anacarde et les cultures maraîchères
(tomate, piment, aubergine). Le coton est presque à l’abandon. En effet, depuis le relâchement
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de l’encadrement par la Compagnie Ivoirienne de Développement des Textiles (CIDT), cette
spéculation ne profite plus aux agriculteurs. Cette situation est d’ailleurs générale dans tout le
Département. La culture d’anacarde, par contre, connaît un développement continu.
L’élevage et la pêche y sont également pratiqués par les populations. Les espèces couramment
pêchées sont les mâchoirons, les carpes, les silures, les capitaines, etc. La pêche est une
activité qui prend de plus en plus d’ampleur dans les villages. L’artisanat et l’apiculture
restent des activités très marginales.
Les infrastructures socio économiques et hydrauliques de l’ensemble des villages sont
présentées dans le tableau II.
Tableau II: Infrastructures socio-économiques et localisation des villages (CREPA, 2010)
Localités Infrastructures socio-économiques Localisation
Kafolo bac 1 hôtel (Safari)
1 école (3 classes avec tous les niveaux) 110 km de Ferké
Linguékoro
1 école (3 classes)
1 mosquée
1 marché (ouvrable tous les jours)
67 km de Ferké
Sikolo
1 école (6 classes)
1 centre de santé (dispensaire, maternité de
capacité d’accueil de 12 lits)
62 km de Ferké
Gbanonon 1 école coranique
2 mosquées 24 km de Ferké
Togoniéré
1 école (6 classes)
1 centre de santé
1 mosquée
1 église catholique
20 km de Ferké
Sambakaha 1 école
1 église catholique 15 km de Koumbala
Lamékaha 3
10 km de Koumbala
II.5 Caractéristiques des retenues d’eau
Les localités soumises à notre étude bénéficient de la proximité d’un barrage dont la ressource
en eau est pérenne. Ces barrages ont été réalisés par la SODEPRA pour des usages
agropastoraux. Cependant, ils servent également à d’autres usages tels que la pêche, la lessive,
la baignade et la construction de maison. Les fiches techniques des barrages de certaines
localités sont introuvables (Tableau III). Le fleuve Comoé traverse le village de Kafolo-bac.
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Tableau III: Caractéristiques des barrages (Direction des Aménagements Ruraux)
Villages Barrages
Distance
village_barrage
(km)
COORDONNEES Bassin
versant
(Km2)
Longueur
(m)
Hauteur
(m)
Déversoir
(m) Lat. N. Long. O.
Kafolo bac 1 barrage 0,2
Linguékoro 2 barrages 0,5
Sikolo 1 barrage 0,1 9°29 4°50 17,5 380 3,35 20
Gbanonon 1 barrage 0,2
Togoniere 1 barrage 0,4 9°31 5°04 4,5 210 3,4 8
Lamekaha 3 1 barrage 0,5 9°20 5°01 7 315 4 20
Sambakaha 1 barrage 0.5 9°24 5°06 16 270 4,2 17
II.6 Qualité des eaux de surfaces
Les résultats d’analyse des eaux de la Comoé et des différents barrages, selon le rapport du
CREPA (2010), donne des résultats qui montrent que les eaux sont impropres à la
consommation humaine (tableau IV).
Tableau IV: Caractéristiques physiques et chimiques des eaux de surface de la zone d’étude (CREPA, 2010)
Unités
Normes
OMS Lamekaha Sambakaha Gbanonon Togoniere
Kafolo
comoe
Linguekoro
nord Sikolo
Paramètres
Température °C 29,1 28,9 29,9 25,7 25,2 25,3 24,3
Couleur mg/l
Co/Pt <= 15 60 60 125 85 40 30 >150
Turbidité NTU <= 5 21,5 15,5 72,5 31,4 7,77 207 340
pH 6,5
<pH<8,5 7,1 7,1 7,4 6,7 7,6 7,3 7,7
Conductivité
400 <
Cond <
500
51,4 45,4 197,5 43,7 83,1 71,7 132,4
Ammonium mg/l < 1,5 0,77 0,59 1,84 0,96 0,28 3,37 5,01
(NH4+
)
Nitrates mg/l < 50 6,4 1,6 7,3 2,7 4,8 6,5 3
(NO3-
)
Fer mg/l 0,3 0,04 0,01 0,09 0,02 0,02 0,53 0,29
(Fe+2
)
Fer mg/l 0,3 0,75 0,51 2,37 0,92 0,49 3,62 5,48
(Fe Total)
Manganèse mg/l 0,5 0,107 0,142 0,549 0,127 0,018 0,576 0,803
(Mn+2
)
Aluminium mg/l < 0,2 0,044 0,036 0,066 0,035 0,028 0,289 0,124
(Al+3
)
Oxygène
dissous mg/l 5 < O2 < 9 3,4 6 3,2 0,8 5,8 5,1 5,2
-2
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II.7 Les ouvrages d’hydraulique villageoise
Des forages équiper de pompe à motricité humaine ont été installés dans toute la zone dès le
début de l’année 2009, sans toutefois satisfaire pleinement la demande en eau, spécialement
en saison sèche (ALTECH, 2010). La moyenne de pompe à motricité humaine par village est
de deux (2). D’une façon générale, ces pompes sont fonctionnelles, mais elles demeurent
insuffisantes pour satisfaire les besoins des populations.
Tableau V: caractéristiques des forages (Direction Territoriale de l’Hydraulique)
Sous
préfectures Villages
Nombre de
forages
disponibles
Nombre de
forages
fonctionnel
Profondeur
(m)
Débit
(m3/h)
Niveau
statique
(m)
KONG
Kafolo-bac 2 1 38.40 2.70 4.80
Linguékoro 3 2
49.30 1.00 16.90
67.20 0.40 17.00
56.01 2.50 14.90
Sikolo 3 1
49.20 6.70 21.40
38.80 0.80 16 .00
72.00 2.40 9.42
Ggbanonon 2 2 79.00 2.80 12.90
Togoniéré 4 2
80.10 0.50 3.90
67.30 0.20 5.20
59.12 1.50 3.70
54.17 2.50 5.98
KOUMBALA Lamekaha3 2 2
60.52 1.50 6.40
65.78 1.50 5.80
Sambakaha 2 1
III. DEFINITIONS DE QUELQUES CONCEPTS
III.1 Demande en eau
La boisson, la cuisine, la lessive et la toilette constituent les principaux usages de l’eau pour
les besoins humains (Jimmy et al, 1998 ; Atsain, 2001). Le besoin en eau d'un usager, selon
Diabaté (2006), est ce qu'il consommerait en dehors de toute contrainte économique.
La demande d'un usager est la consommation qu'il a atteinte lorsque celui-ci intègre la
synthèse de ses contraintes économiques, son appréciation de la valeur sociale et sanitaire de
l'eau.
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III.2 Les variations cycliques de la demande
Les consommations varient en terme quantitatif suivant les saisons, les jours de la
semaine, les heures de la journée. Ces variations ont une influence directe sur les
ressources en eau à mobiliser et ou les dimensions des installations. Les dimensions du
système de distribution sont déterminées par le comportement des usagers à qui l'on doit
offrir un service continu.
III.2.1 Les variations saisonnières
Elles permettent d'évaluer les besoins de régulation de ressources en eau (barrage, nappe
souterraine). Pour ce faire, il s’avère nécessaire de déterminer le coefficient de pointe
saisonnière (Cps) qui est le rapport de la consommation journalière moyenne de la période de
pointe et de la consommation moyenne journalière calculée sur l’année (Falibaï, 2006).
Le Cps Il est influencé par les périodes de chaleur, les flux saisonniers de personnes (tourisme
par exemple), l'arrivée temporaire de consommateurs de ressources alternatives du fait de
la détérioration de leur qualité et ou de leur tarissement (Falibaï, 2006). Il varie en situation
normale entre 1.10 et 1.20.
III.2.2 Les variations hebdomadaires
Elles se traduisent par le coefficient de pointe journalière (Cpj) et exprime le retour de façon
cyclique du comportement des usagers au cours de la semaine. Les pointes de consommations
se situent aux jours de grande lessive, de marché et de repos hebdomadaires. Le coefficient de
pointe journalière est indépendant de la saison (Falibaï, 2006). Il varie entre 1,05 et 1,15.
Cependant, selon les études faites par Konaté (2009), il est de 1,7.
III.2.3 Les variations journalières
La variation journalière est exprimée à travers le coefficient de pointe horaire (Cph) qui
rend compte de la pointe de la consommation au cours de la journée. Elle n'a aucune
influence sur les quantités d'eau à mobiliser. Elle est estimée par des études statistiques sur
divers systèmes similaires ou par le biais de formules empiriques. Par expérience, le Cph est
de 1,5 pour les localités de plus de 200.000 habitants et varie entre 2,5 et 3 pour les localités
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de moins de 10.000 habitants. Selon Konaté (2009), le coefficient de pointe horaire est de 2,1
en moyenne.
III.3 LE SYSTEME HVA
L'hydraulique villageoise améliorée (HVA) est un système d'adduction d'eau potable ayant
les composantes de base suivantes : captage (forage), traitement (si nécessaire), stockage ou
régulateur (réservoir) et distribution par les bornes fontaines. Le réservoir surélevé, de 5 à 20
m3
de volume, alimente des bornes fontaines judicieusement reparties dans le village
(SODEXAM, 1999). Le forage est équipé de pompes électriques. C’est un système
transitoire entre l’adduction d’eau urbaine et les points d’eau équipés de pompe à motricité
humaine, qui garantit par rapport aux points d’eau villageois une meilleure qualité et une
disponibilité permanente de l’eau. Cependant, ils possèdent quelques différences du point de
vue état physique, fonctionnement des éléments constitutifs du système.
III.3.1 Avantage du système
Le système HVA présente des avantages techniques et économiques :
Au plan technique, l'Hydraulique Villageoise Améliorée résout le problème de
disparité et de rareté des points d'eau dans une localité grâce à la répartition des bornes
fontaines. Il remédie aux nombreux problèmes de maintenance des PMH que
rencontrent les populations rurales.
Au plan économique, le système HVA est de faible coût par rapport aux systèmes
AEP des villes grâce à l'utilisation des matériaux synthétiques (polyesters) pour les
réservoirs, des dimensions réduites pour les réseaux de distribution et de refoulement.
III.3.2 Critère de sélection d'un système HVA
Pour bénéficier d'un système HVA, une localité doit respecter un certain nombre de
critères (tableau VI) :
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Tableau VI: Critères de sélection d'un village pour un système HVA
Critères Limites
Population à l'année de base 1000 habitants < Population < 4000 habitants
Electricité Oui
Ressource en eau Débit > 3m3/h
Plan de lotissement Oui
Participation La population doit exprimer sa volonté de
participer au financement du projet à hauteur de
15 à 20 % du coût de l'investissement
Gestion Volonté de mettre en place un comité de gestion
Source (Konaté, 2009 ; SODEXAM, 1999)
IV. LE SYSTEME HYDROPUR
IV.1 Présentation du système
L’unité Hydropur est un dispositif (figure 3) de potabilisation d’eau (sauf eau de mer) capable
de traiter, selon les normes CEE et OMS, une eau impropre au plan bactériologique. Cette
technique, développée par la société ALTECH, est destinée aux petites communautés (1 000 à
3 000 habitants) dans les régions enclavées, là où l’énergie n’est pas disponible et dans les
situations d’urgence post catastrophe naturelle. Il est de forme cylindrique et fait 2,20m de
haut pour une masse de 600 kg.
Figure 3:Système hydropur
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AMIAN Kablan Jean Firmin 2iE Ouagadougou Page 15
IV.2 Aspects techniques
Cette mini-station de traitement combine coagulation, floculation, sédimentation, désinfection
au chlore, filtration sur sable et sur charbon actif. Tout le cheminement de l’eau et son
traitement s’effectue par simple gravité (voir Figure 4). Par contre, le pompage éventuel de
l’eau brute nécessite de l’énergie et ce, à une hauteur de 2m par rapport à la base.
La vitesse dans le filtre à sable est de 2m/h (Q=1m3/h et d=0,8m). Le dispositif est muni d'un
réservoir et d’un bac supérieur de 1500 litres avec 8 robinets.
L’unité hydropur est muni d’un dispositif autonettoyant (back-wash) et un double système de
sécurité en matière de désinfection. Le dispositif de chloration s’adapte au débit
d’alimentation en eau brute et à tous types de réservoirs avec une gamme de dosage allant 500
l/h à 10 000 l/h.
L’équipement est réalisé en tôles d’acier inoxydable de type « 304 » et en PVC. Il ne
nécessite pas de maintenance particulière, sauf une recharge régulière des pastilles
d’hypochlorite de calcium et un changement du charbon actif après une période de 1 à 2 ans.
Le fonctionnement de l’unité Hydropur est présenté en annexe.
Figure 4:Schéma général de fonctionnement de l’hydropur
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IV.3 Aspects environnementaux, de durabilité et d’efficacité
Le système Hydropur fonctionne de manière autonome, sans aucune source d’énergie et donc
sans apport de combustibles. De plus, l’acier et le PVC sont deux matériaux qui résistent aux
aléas climatiques et qui peuvent être récupérés et recyclés en fin de vie. De conception simple,
l’appareil et les tablettes peuvent être fabriqués avec les ressources locales (matériaux et
compétences humaines), générant ainsi une activité économique. Ce dispositif de purification
répond aux besoins en eau de manière quantitative (en moyenne 1000 L d’eau traitée par
heure) et qualitative.
V. PRESENTATION DU SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE
V.1 Energie solaire
Au sens large du terme, on entend par énergie solaire toutes les énergies tirées du rayonnement
solaire.
Au sens technique, l’énergie solaire désigne l’énergie provenant de la réaction de la fusion
thermonucléaire qui transforme l’hydrogène en hélium. Le rayonnement atteignant la terre, au-
dessus de l’atmosphère, est en moyenne de 1375 W/m2 (constante solaire) et la puissance
contenue dans le rayonnement solaire est de 3,86.1026
W (Jimmy et al, 1998 ; Sako, 2000).
Tous les pays industrialisées et ceux en voie de développement ont entamé des actions en vue
de promouvoir l’énergie solaire. L’utilisation la plus répandue est le système photovoltaïque.
V.2 Les modules photovoltaïques
Ils transforment directement la lumière en électricité.
Le nombre de modules qui constitue le générateur photovoltaïque est déterminé à partir des
besoins électriques du futur utilisateur et de l’ensoleillement du site.
Ces modules sont assemblés mécaniquement sur une structure métallique pour former un
panneau. Le choix de l’angle d’inclinaison des panneaux dépend de la latitude du site à
équiper.
Les modules ont une tension de 12 volts. Ils sont câblés en parallèle si le générateur
photovoltaïque est de 12 volts et en série-parallèle s’il est en 24 volts ou 48 volts. La liaison
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avec le coffret de régulation est assurée par un ou plusieurs câbles de section appropriée
(Jimmy et al, 1998).
V.3 Les panneaux solaires
L’emplacement des panneaux doit respecter les conditions suivantes :
exposition aux rayonnements solaires toute la journée en toute saison ;
facilite d’accès pour le nettoyage ;
rapprochement des récepteurs pour limiter les pertes dans les câbles ;
protection contre les jets de projectiles, les animaux etc. ;
fixation solide pour résister aux vents.
V.4 Le parc batterie
La batterie d’accumulation stocke l’énergie produite par les modules pour assurer
l’alimentation des récepteurs en toute période (jour et nuit, ensoleillement ou non). Ainsi, le
pompage avec batterie permet de s’affranchir des problèmes d’adaptation entre panneau
solaire et motopompe. Le débit de pompage peut être régulier sur toute la journée et s’adapter
aux caractéristiques de renouvellement de la ressource en eau. Toute fois, l’utilisation d’un tel
système comporte davantage de composants qui influent sur la fiabilité et le coût global du
système. Par contre, le système photovoltaïque sans bactérie impose un pompage au fil du
soleil. Un tel système se met marche lorsque le point de fonctionnement est atteint et s’arrête à
l’absence d’ensoleillement limitant ainsi les heures de pompage (Sako, 2000).
Conclusion partielle
Apres un bref aperçu sur le cadre national de l’eau potable en Cote d’Ivoire (cadre
institutionnel et réglementaire), nous avons présenté le cadre objet de cette étude (cadre
physique, humain et socio-économique). Ensuite, les aspects techniques et méthodes de
traitement de l’eau (système HVA, système HYDROPUR) et enfin les systèmes
photovoltaïques ont été présenté et ce, pour permettre une meilleure appréciation des critères
de choix qui seront effectués pour la réalisation de cette étude.
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PATIE II : MATERIEL ET METHODES
I. MATERIEL D’ETUDE
Le matériel utilisé pour l’étude comprend :
les plans topographiques des barrages ;
le profil en long du terrain naturel ;
la carte thématique de la zone d’étude a l’échelle 1/382000 ;
les logiciels : Excel, Epanet, AutoCAD pour le dimensionnement des réseaux.
II. METHODES
Nous avons adopté une méthodologie combinant la recherche documentaire et les
observations de terrain.
Ainsi, l’étude a été réalisée en adoptant les trois étapes suivantes :
La phase de recherche documentaire ;
Les visites et travaux de terrain ;
Le traitement des données.
II.1 Recherche documentaire
Elle a constitué la première prise de contact avec le sujet de mémoire et le contexte dans
lequel il s’inscrit. Cela nous a permis de faire la collecte des informations indispensables à la
conduite de l’étude. Au cours de cette phase nous avons axé notre recherche sur trois types de
documentation à savoir:
les documents existants sur le pays et la zone d’étude en matière de gestion des
ressources en eau (eaux souterraines et eaux de surface) ;
les documents abordant des thèmes similaires ou ayant certains points communs avec
notre sujet de mémoire ;
les documents mis à notre disposition par le CREPA à savoir :
le plan des levés topographiques des zones d’étude ;
les documents techniques de dimensionnement des systèmes ;
le rapport d’étude projet.
D’autres informations ont été recueillies auprès des populations afin de nous permettre de
bien cerner le plus possible les différents aspects de notre étude.
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II.2 Visite et travaux de terrain
Suite à l’étude documentaire, une visite de reconnaissance a été effectuée, du 18 au 21 Juin
2010, sur la zone d’étude afin de compléter les informations acquises précédemment et de
bien s’imprégner du contexte de l’étude. Elle a consisté à parachever les levés topographiques
du terrain naturel et nous a permis de parcourir tous les tracés topographiques potentiels des
réseaux. Elle a constitué également la première étape de la prospection en vue de définir le
site d’implantation du système de pompage photovoltaïque et de l’unité de traitement
Hydropur.
II.3 Le traitement des données
Cette phase a consisté en l’exploitation de l’ensemble de la documentation obtenue au cours
de la recherche documentaire et des informations recueillies sur le terrain. Ce travail nous a
permis de dégager des tendances et des informations utiles à l’élaboration du présent mémoire
de fin d’étude.
L'analyse de ces informations nous a permis de créer des données nécessaires à:
l’estimation de la population de la zone d’étude ;
l’évaluation des besoins en eau ;
l’appréciation des ressources en eaux mobilisables pour l’approvisionnement des
populations ;
au calcul des paramètres caractéristiques des systèmes à l’aide du logiciel EPANET ;
la proposition de systèmes d’approvisionnement en eau potable adapté à la zone
d’étude.
II.3.1 Paramètres de dimensionnement
Le dimensionnement du réseau se fait suivant des horizons. En Cote d'Ivoire, l'horizon des
projets des systèmes HVA est de 12 ans (Direction de l’eau, 1998; Konaté, 2009). Les
paramètres de dimensionnement devront être définis pour chaque localité ou type de localité
en tenant compte de ses particularités. Ils sont présentés dans le tableau VII :
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Tableau VII: paramètres de calcul
Paramètres Valeurs
Consommation spécifique Cs
Borne fontaine (l/j/hbts)
Auberge (l/j)
Ecole (l/j/élève)
Camp de garde (l/j/pers)
Centre de santé (l/lit)
25
1000
5
60
200
Coefficient de pointe
saisonnière Cps
journalière Cpj
horaire Cph
1,2
1,7
2,1
Rendement du réseau : 85%
Rendement du traitement 95%
Temps de pompage Tp (heures) 12
Temps de distribution Td (heures) 20
Pression de service Ps (mCE) au niveau des BF
Post d’eau Autonome
Mini réseaux d’adduction
2 à 5
à partir de 5
Vitesse (m/s): de 0,3 à 1,2
Taux de dessert de LA population en BF 100%
Echéance du projet (année) 12
II.3.2 Besoins en eau
II.3.2.1 Estimation de la population
Pour l’estimation des populations actualisés, le taux d’accroissement annuel national de 3,3%
(Touré, 2006) a été utilisé.
Le calcul s’est fait avec la formule suivante :
nTPPn )1(0 , avec
Pn : nombre d’habitants à l’horizon +n
T : taux d’accroissement annuel
P0: nombre d’habitants à l’horizon +0
n: nombre d’année entre les horizons +0 et +n
II.3.2.2 Estimation de la demande journalière
Dans notre étude, les demandes journalières sont en général constituées essentiellement de la
demande domestique. L’estimation de ces demandes s’est fait selon les formules suivantes :
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Tableau VIII: calcul des demandes journalières
Demandes Formules
Demande journalière moyenne Djm (m3/j):
1000
nSjm
PCD
Demande journalière de pointe Djp (m3/j) :
PjPsjmjp CCDD
II.3.2.3 Estimation des besoins en eau
Les besoins en eau brute du jour de pointe renseignent sur la quantité d’eau à prélever dans la
ressource en eau, afin de satisfaire à la demande des populations. Les besoins sont estimés à
l’aide de la formule suivante :
rt
pjpsjm
jp
CCDQ
Qjp (m3/h): Besoins en eau
: Rendement de traitement
: Rendement du réseau de distribution
II.3.3 Calcul des débits
Le calcul des différents débits est présenté dans le tableau IX :
Tableau IX: Calcul des débits
Débits (m3/h) formules
production prt
pjpsmj
prodT
CCDQ
..
..
adduction pr
pjpsmj
addT
CCDQ
.
..
Distribution ph
dr
pjpsmj
distr CT
CCDQ .
.
..
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II.3.4 Calcul des diamètres
Selon la formule de Bresse, le diamètre intérieur d’une conduite peut être calculé de la
manière suivante :
QDin 5.1
Din : diamètre intérieur en mètre
Q : débit en m3/s
II.3.5 Réseau de distribution
Le réseau de distribution de l’eau potable est une infrastructure importante qui permet de
distribuer l’eau en quantité suffisante pour satisfaire aux besoins actuels et à venir des
usagers.
Le mode de distribution est gravitaire. Elle se fera à partir des châteaux d’eau qui dominent
hydrauliquement tout le réseau. La pression minimale de service devra être atteinte sur
l’ensemble des zones de distribution sans l’intervention d’une machine élévatoire.
II.3.6 L’ossature du réseau
Le principe du tracé est d’assurer l’accès du réseau aux usagers dans des conditions
économiques optimales tout en prévenant les difficultés d’exploitation et d’entretien
(Diedhiou, 2004).
Les préoccupations lors du tracé du réseau sont les suivantes :
un fonctionnement hydraulique simple ;
une continuité du service en évitant la création de points de faiblesse ou en
prévoyant des alternatives en cas de rupture ;
l’optimisation de la longueur du réseau par le choix des rues devant recevoir
les conduites. Les canalisations traversent le moins possible les propriétés
privées et elles sont le plus souvent posées en bordure des rues ;
l’équipement minimum afin de faciliter la maîtrise du réseau et son entretien.
II.3.7 Méthodologie des calculs hydrauliques
Les calculs hydrauliques sont effectués à l’aide du logiciel Epanet. La méthode utilisée
pour le calcul des équations de perte de charge et de conservation de masse, qui
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caractérisent l´état hydraulique du réseau à un instant donné, peut être décrite par l e nom
« approche hybride de nœud-circuit » appelé plus tard la « Méthode du Gradient »
(Diedhiou, 2004). Dans cette approche, trois types d´équations sont résolus :
équation de Bernoulli: Hi - Hj = hij = rQijn + mQij
2 ;
équation de conservation de la masse : Qij - Di =0 ;
Dans lesquelles H est la charge au nœud, h est la perte de charge, r est le coefficient de
résistance, Q est le débit, n est l´exposant du débit, m est le coefficient de perte de
charge singulière, et Di est la demande au nœud i.
Une troisième équation est utilisée pour prendre en compte les pompes insérées dans le
réseau :
hij = -2(h0 – r (Qij/)
n).
Dans laquelle h0 est la charge à l´arrêt, est la configuration relative de la vitesse, et r et
n sont des coefficients de la courbe caractéristique. Le flux qui arrive dans un nœud est pris
comme positif.
Pour une série de charges piézométriques aux conditions aux limites, des solutions pour
toutes les charges Hi et tous les débits Qij qui répondent aux équations sont recherchées.
Ces équations sont résolues par la méthode du Gradient qui commence par une
estimation initiale des débits dans chaque tuyau, qui peut ou non répondre à l´équation
de conservation de la masse. A chaque itération de la méthode, les nouvelles charges aux
nœuds sont obtenues jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint.
Du fait de l´imprécision sur le coefficient de rugosité et de l´impossibilité de distinguer
les pertes de charge singulières des pertes de charge linéaires, le coefficient de perte de
charge singulière est pris égal à zéro. Les pertes de charge calculées sont composées des
deux (pertes de charge linéaires et pertes de charge singulières). Le calcul est fait avec la
formule de Hazen-Williams
II.3.8 Le château d’eau
II.3.8.1 Détermination de la capacité de stockage
Le réservoir sert non seulement à stocker l’eau mais il constitue aussi un régulateur de débit.
Le volume de stockage comprend une réserve de distribution, de secours et d’incendie.
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Pour la détermination de la capacité de stockage nous avons utilisé la méthode simplifiée en
tenant compte uniquement de la réserve de distribution, de la manière suivante.
JPD DRV
3
1
RD : réserve de distribution en m3
V : volume utile du réservoir en m3
II.3.8.2 Détermination du diamètre du réservoir
Les réservoirs proposés sont de forme cylindrique. Le calcul de leur diamètre s’est fait en
fixant une hauteur arbitraire, comme suit :
h
VDh
DhSV
.
.4
4
..
2
D : diamètre du réservoir en mètre
h: hauteur du réservoir en mètre
II.3.8.3 Choix des sites des châteaux d’eau
Le choix de l’emplacement est compromis entre les contraintes suivantes :
Être le plus près possible du centre de gravité de la zone à alimenter,
Se situer au point le plus haut lorsqu’on s’éloigne de la zone à desservir,
Les contraintes d’ordre économique
II.3.9 Conception du système de pompage
La prise d'eau se situera vers le centre du plan d'eau, la crépine étant fixée sur flotteur.
La conception du système de pompage va consister essentiellement :
au choix du mode de disposition des pompes ;
au choix des conduites et des pompes;
à la détermination du point de fonctionnement du système et d’une pompe.
II.3.9.1 Mode de disposition des pompes
Pour chaque système il sera prévu deux pompes (pompe 1 et 2) dont l’une pour l’exhaure et
l’autre pour le refoulement de l’eau traitée dans le château d’eau.
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II.3.9.2 Choix des pompes
Le choix d’une pompe se fait en consultant les catalogues des constructeurs en fonction de :
la hauteur manométrique (HMT) qui est la pression que la pompe devra imprimer à
l’eau de l’aspiration jusqu’au refoulement
le débit
le rendement de la pompe
Calcul de la Hauteur Manométrique Totale (HMT)
La hauteur manométrique est calculée à l’aide de la formule suivante :
Tableau X: Calcul de la HMT
Pertes de charge (m) Hauteur géométrique
(m) HMT : Hauteur
Manométrique Totale (m)
LDC
QH
871,4852,1
852,1675,10
C : coefficient de rugosité de
Hazen-Williams égal à 150 pour
les PVC
L : longueur du tuyau (m)
D : diamètre du tuyau (m)
Q : débit (m3/s)
asprefgéo ZZH
Zref : Cote de
refoulement (m)
Zasp : Cote
d’aspiration (m)
g
PHHHMT géo
: Pertes de charge totale
(m)
g
P
: Pression de service
II.3.9.3 Point de fonctionnement de la pompe
Pour la détermination du point de fonctionnement, nous avons tracé d’abord la courbe
caractéristique de la conduite. L’équation de cette courbe caractéristique est l’expression de la
HMT en fonction de Q. L’intersection de la courbe caractéristique de la pompe avec celle de
la conduite donne le point de fonctionnement de la pompe.
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II.3.10 Le système photovoltaïque
L’emplacement du système de pompage photovoltaïque est déterminé par la position de la
ressource en eau et la géographie du village (Jimmy et al, 1998). Afin de minimiser les pertes
de charge, le générateur solaire sera installé le plus près possible de la pompe, à un endroit à
découvert, sans ombrage.
II.3.10.1 Calcul de l’énergie quotidienne requise
L’énergie nécessaire pour pomper une quantité d’eau sur une hauteur pendant une journée est
calculée de la manière suivante :
PP
H
c
HMTQHMTQCE
...725,2..
Ec : Energie consommée (Wh/j)
Q : Débit quotidien en m3/j
CH : Constante hydraulique (kg.s.h/m2)
HMT : Hauteur manométrique totale (m)
: Rendement de la pompe. Elle varie entre 30% et 45% selon le type de pompe et de
moteur. Au cours de cette étude, nous avons choisi un rendement de 45%
II.3.10.2 Calcul de la puissance crête du générateur
Le dimensionnement du générateur se fait à partir de l’énergie consommée durant la journée.
La puissance crête du générateur est déterminée par la relation suivante :
Ik
HMTQP
P
JPC
..
..725,2
Pc : puissance du champ (Wc)
k : coefficient correcteur. La valeur usuelle pour les calculs est 0,65.
I = irradiation en kWh/m2.j
La valeur d’insolation retenue pour cette étude est de 4 kWh/m2.j qui est la valeur guide en
Afrique côtière (Sako, 2000).
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II.3.10.3 Capacité de stockage de la batterie
La capacité de stockage se calcul de la manière suivante :
acc
C
PDDU
NEC
C : Capacité de stockage en Ah
U : Tension aux bornes de la batterie (12V, 24V, 48V)
: Rendement des batteries d’accumulateurs. Il varie entre 75% et 90%
PDD : Profondeur de décharge de la batterie. Elle est de 1 pour les batteries Cad/Nickel
N : Nombre de jour d’autonomie de la batterie (en jour) varie de 5 à 8 j pour les installations
rurales à climat équatorial. Au cours de cette étude, la valeur prise est de 5 jours.
II.3.11 Aménagement des installations
Les abords des points d’eau servant à l’alimentation humaine doivent être assainis et bien
dégagés. Il faut cependant éviter la présence d’animaux.
II.3.11.1 Les bornes fontaines
Pour une exploitation des points d’eau et pour garantir la santé des populations, nous
envisageons (figure 5):
Une embrase en béton pour placer la pompe ;
Une plate forme en béton de 1,5 m au moins de rayon autour de l’embrase ;
Une rigole de collecte et d’évacuation des eaux de ruissellement pour l’abreuvage des
animaux ;
Une clôture de protection ;
Deux (2) robinets pour faciliter son exploitation ;
Un tabernacle muni d’une bouche à clé afin pour la protection des robinets.
En outre il faut définir un périmètre de protection de rayon minimum 15 m à l’intérieur du
quel il ne doit y avoir ni latrines, ni trous à ordures, ni puits perdus.
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Figure 5:Aménagement d'une borne fontaine (vue en plan)
Figure 6:Aménagement d’une borne fontaine (vue en profil)
II.3.11.2 Aménagement du système de pompage
Pour une exploitation durable, le système de pompage doit être protégé des risques de
détérioration dues aux jets de projectile et aux animaux d’où la nécessite de :
Construire une clôture de protection et un socle en béton ;
d’enterrer les câbles électriques.
Rigole Abreuvage
pour animaux
Aire cimentée
Passerelle
Robinet
Grilles de
protection
Abreuvage pour
animaux Rigole
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Conclusion partielle
Cette partie de notre étude présente les différentes étapes de calcul de dimensionnement des
systèmes AEPS à mettre en œuvre ; elle présente aussi les aménagements dont devraient
disposer les unités de gestion de ces systèmes d’alimentation en eau potable, afin de prévoir
et de bien gérer les installations, l’objectif étant d’assurer une desserte continue en eau potable
dans les conditions optimales d’économie et de sécurité.
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PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSION
I. RESULTATS
I.1 Besoins en eau
I.1.1 Estimation de la population
Les résultats de l’estimation de la population à différents horizons (+0, +5, +8, +12) sont
consignés dans le tableau XI.
Tableau XI: Evolution de la population
village population
en 2010
population
en 2015
population
en 2018
population
en 2022
Kafolo-bac 1795 2112 2328 2651
Linguékoro 257 302 333 379
Sikolo 1147 1349 1487 1694
Gbanonon 834 981 1082 1232
Togoniéré 1360 1599 1763 2008
Sambakaha 788 927 1022 1164
Lamekaha 3 749 880 971 1105
Les villages de Kafolo, Sikolo et Togoniéré ont des populations dont le nombre est supérieur
à mille (1000) habitants. Ces villages répondent au critère de population devant bénéficier
d’un système HVA. Par contre, le village de Linguékoro a une très faible population (257
habitants) et ne répond pas au critère d’admission au système HVA. De plus, l’accroissement
de cette population sur 12 ans reste toujours faible (379 habitants). Gbanonon et Sambakaha
atteignent les 1000 habitants à l’horizon +8 tandis que Lamekaha 3 atteint ce même nombre à
l’horizon +12.
I.1.2 Estimation de la demande en eau
La demande en eau des villages est essentiellement domestique. Cependant, à Togoniéré nous
avons ajouté la demande sociale du centre de santé (tableau XII) ; à Kafolo, nous avons pris
en compte la demande en eau du centre de santé, du camp des eaux et forêt et celle de l’hôtel
(voir tableau XIII).
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Tableau XII: Demande journalière moyenne des villages
village Désignation Nombre
d'individus
Consommation
Spécifique (l/j)
Demande
moyenne
totale (m3/j)
Linguékoro Demande domestique 379 25 9,48
Sikolo Demande domestique 1694 25 42,34
Gbanonon Demande domestique 1232 25 30,79
Togoniéré
Demande domestique 2008 25 50,19
Demande sociale Centre de
santé (4 lits) 4 200 0,8
Demande totale moyenne
du village (m3/j)
50,99
Sambakaha Demande domestique 1164 25 29,1
Lamékaha 3 Demande domestique 1105 25 27,63
Les demandes actuelles en eau sont faibles. Elles sont comprises entre 9 m3/j et 51 m
3/j. Nous
avons donc choisi le post d’eau autonome (PEA) comme système d’AEP. Cependant,
Linguékoro a la plus faible demande (9,48 m3/j).
Tableau XIII:Demande journalière moyenne du village de Kafolo
Désignation Nombre
d'individus
Consommation
Spécifique (l/j)
Demande
totale (m3/j)
Demande domestique :
Nombre d’habitants 2651 25 66,275
Demande domestique
totale 66,275
Demande sociale:
Ecole Primaire
(3classes*40élèves) 120 5 0,6
Centre de santé (4 lits) 4 200 0,8
Camp des eaux et forêt 20 60 1,2
Demande sociale totale 2,6
Demande des activités
économiques :
Hôtel Safari Logde 1 1000 1
Demande des activités
économiques totale 1
Demande totale moyenne du village (m3/j) 69,875
La demande en eau de Kafolo est supérieure à 50 m3/j. Nous avons retenu le mini réseau
d’adduction comme système d’AEP pour satisfaire à cette demande.
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I.1.3 Estimation des besoins en eau
L’estimation des besoins en eau dans les différentes localités, pour les horizons +0, +5, +8 et
+12, a donné les valeurs consignées dans le tableau ci-dessous.
Tableau XIV: Détermination des besoins
village
Besoin
horizon +0
(m3/j)
Besoin
horizon +5
(m3/j)
Besoin
horizon +8
(m3/j)
Besoin
horizon +12
(m3/j)
Kafolo 113,39 133,37 147,02 176,53
Linguékoro 16,22 19,08 21,04 23,95
Sikolo 72,45 85,22 93,94 106,97
Gbanonon 52,68 61,97 68,31 77,78
Togoniéré 85,88 101,02 111,35 128,81
Sambakaha 49,79 58,57 64,56 73,52
Lamékaha 3 47,28 55,61 61,30 69,80
L’analyse du tableau XIV montre que sur 12 ans l’augmentation des besoins est de 49% en
moyenne. Cependant, les besoins à Linguékoro (23,95 m3/j) restent toujours faibles par
rapport à l’ensemble des villages. Ce qui confirme sa faible demande en eau par rapport à
l’ensemble des villages. Par contre, Kafolo a le besoin en eau le plus élevé (176,53 m3/j).
I.2 PARAMETRES HYDRAULIQUES DES RESEAUX
I.2.1 Les débits de dimensionnement
Les valeurs débits calculés sont présentées dans le tableau ci-dessous.
Tableau XV: débits de dimensionnement
village Kafolo Linguékoro Sikolo Gbanonon Togoniéré Sambakaha Lamékaha
Débit
production
(m3/h)
0,613
0,083
0,371
0,270
0,440
0,255
0,242
Débit
d’adduction
(m3/h)
0,582
0,079
0,353
0,257
0,418
0,242
0,230
Débit de
distribution
(m3/h)
0,734
0,100
0,445
0,323
0,535
0,306
0,290
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D’après le tableau ci-dessus, Les débits à mobiliser sont faibles. Elles sont inférieures à
1m3/h. Les valeurs les plus faibles ont été obtenu sur le réseau de Linguékoro : 0.071m
3/h à la
production et 0.068 m3/h à l’adduction.
I.2.2 Les diamètres
Les conduites sur l’ensemble des réseaux ont les mêmes caractéristiques géométriques. Les
résultats des calculs des diamètres sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Tableau XVI: Détermination des diamètres
Les diamètres calculés avec les différents débits à l’horizon du projet sont inférieurs à
0,025m (25mm). Nous avons choisi le diamètre minimal utilisé en Côte d’Ivoire pour les
canalisations principales qui est de 63mm. Le tableau XVI montre que ce diamètre minimal
est élevé par rapport aux diamètres calculés (moins de 50% des diamètres retenus) sur les 12
ans (horizon de projet). Ainsi, les diamètres retenus sont en PVC DN 63 à la pression
nominale de 10 bars.
I.2.3 Longueur des canalisations
Les valeurs des longueurs des différentes parties du réseau sont consignées dans le tableau
XVIII.
village diamètre
production
diamètre
d’adduction
(m)
diamètre de
distribution
(m)
diamètre
retenu en
(mm)
Kafolo 0,018 0,018 0,021 63
Linguékoro 0,007 0,007 0,008 63
Sikolo 0,015 0,015 0,017 63
Gbanonon 0,013 0,013 0,014 63
Togoniéré 0,017 0,016 0,018 63
Sambakaha 0,013 0,012 0,014 63
Lamékaha 3 0,012 0,012 0,013 63
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Tableau XVII: Détermination des longueurs des canalisations
village
Longueur
adduction
eau brute
(m)
Longueur
adduction
eau potable
(m)
Longueur
distribution
(m)
Total
(m)
Kafolo-bac 394 16 1180 1590
Linguékoro 127 260 44 431
Sikolo 137 164 24 325
Gbanonon 82 165 44 291
Togoniéré 437 15 14 466
Sambakaha 357 205 44 606
Lamékaha 3 132 302 46 480
Total 1666 1127 1396 4189
Les longueurs de distribution sont faibles par rapport à celles des canaux de captage et
d’adduction. Cependant, cette tendance est inversée à Kafolo où la longueur de distribution
est trois (3) fois supérieure à la longueur d’adduction d’eau brute, et 74 fois supérieure à celle
d’adduction d’eau potable. Ainsi, le réseau de Kafolo utilise plus de canalisation que dans les
autres villages. En outre, Gbanonon a la longueur de réseau la plus faible (291m).
I.2.4 Pressions aux Bornes Fontaines (BF)
I.2.4.1 Post d’eau autonome (PEA)
Les résultats des pressions aux BF dans les villages ayant été retenu pour les systèmes PEA
sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Tableau XVIII: Détermination des pressions aux BF
village linguékoro sikolo gbanonon togoniéré Sambakaha Lamékaha 3
pression
(mCE) 4 3,98 2,98 3,99 3,99 2,93
Les pressions aux bornes fontaines varient entre 2 et 4 m CE. Ces valeurs sont conforment
aux valeurs de pression de service imposée pour les systèmes PEA.
I.2.4.2 Mini réseau d’adduction
Les pressions de services à Kafolo sont nettement supérieures aux précédentes (voir tableau
XIX).
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Tableau XIX: Détermination des pressions aux BF
Bornes
Fontaines BF1 BF2 BF3 BF4 BF5
Pression
(m) 3,31 6,78 7,77 8,97 11,63
D’après le tableau ci-dessus, les valeurs de pression sont comprises entre 3 et 12 mCE. La
borne BF1 est la plus défavorisée (3,31 mCE) et la borne BF5 est la plus favorisé (11,63
mCE) hydrauliquement. La première correspond à la valeur d’altitude la plus élevée et la
seconde, la valeur d’altitude la moins élevée. Ces pressions sont également conforment aux
valeurs requises pour le mini réseau d’adduction.
I.2.5 Vitesse dans les conduites
Le tableau ci-dessous présente les valeurs de vitesses dans les différents tronçons.
Tableau XX: Détermination des vitesses
Village
Vitesse
d’adduction eau
brute (m/s)
Vitesse
d’adduction eau
potable (m/s)
Vitesse de
distribution
(m/s)
Kafolo-bac 0,07 0,06
linguékoro 0,01 0,01 0,03
Sikolo 0,04 0,04 0,14
gbanonon 0,03 0,03 0,1
togoniéré 0,05 0,05 0,17
Sambakaha 0,03 0,03 0,09
Lamékaha 3 0,03 0,02 0,09
Les vitesses dans les conduites sont faibles (0,01 à 0,1 m/s). Elles n’atteignent pas la valeur
minimum (0.3 m/s) requise pour une conduite d’AEP.
Cependant, Pour chaque village, les vitesses de distribution sont supérieures à celle
d‘adduction (eau brute et potable), le mode de distribution (gravitaire) étant différente du
mode d’adduction (sous pression). D’une manière générale, les vitesses d’adduction d’eau
brute sont égales aux vitesses d’adduction d’eau potable.
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I.2.6 Capacités des châteaux d’eau
Les volumes utiles des châteaux ont été calculés sur la base du tiers de la demande journalière
de pointe (voir tableau XXI).
Tableau XXI: Détermination de la capacité des châteaux d’eau
village
Demande
journalière de
pointe (m3/j)
hauteur
(m)
diamètre du
réservoir
(m)
Volume
utile (m3)
Kafolo 142,545 4 4 48
Linguékoro 19,343 2 2 6
Sikolo 86,377 3 3 29
Gbanonon 62,810 3 3 21
Togoniéré 104,017 3 4 35
Sambakaha 59,363 3 3 20
Lamékaha 3 56,362 3 3 19
Le volume du château d’eau de Kafolo est le plus élevé (48 m3/h). Il correspond au besoin en
eau le plus élevé. De même, Linguékoro possède le volume le moins élevé et correspond au
besoin en eau le moins élevé.
I.2.7 Caractéristiques du château d’eau
La côte du radier a été calculée pour assurer la pression de service contractuelle au point
hydrauliquement le plus défavorisé en pression tant qu’il délivre un débit d’eau.
Les caractéristiques du château d’eau sont consignées dans le tableau XXII.
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Tableau XXII: Détermination des caractéristiques des châteaux d’eau
I.3 SYSTEME DE POMPAGE PHOTOVOLTAIQUE
I.3.1 Capacité de stockage des batteries et nombre de panneaux solaires
Les capacités C1 et puissances Pc1 concernent l’installation photovoltaïque de la pompe au
captage (pompe 1) et les capacités C2 et puissances Pc2 concernent l’installation
photovoltaïque de la pompe de refoulement de l’eau traitée au château (pompe 2).
Tableau XXIII: Caractéristiques du système photovoltaïque
village Capacité
C1 (Ah)
Puissance
Pc1 (Wc)
nombre
de
panneau
(95 Wc)
Capacité
C2 (Ah)
Puissance
Pc2 (Wc)
nombre de
panneau
(95 Wc)
Total
panneau
(95 Wc)
Kafolo 560 646 7
653 753 8 15
Linguékoro 59 68 1
79 91 1 2
Sikolo 262 303 3
322 372 4 7
Gbanonon 191 220 2
266 307 3 5
Togoniéré 464 536 6
353 407 4 10
Sambakaha 286 330 3
272 314 3 6
Lamékaha 3 171 197 2
268 309 3 5
L’analyse du tableau ci-dessus montre que les capacités des batteries de stockage affectées au
à l’adduction d’eau brute et potable sont dans la même tranche pour les villages tels que :
Linguékoro, et Sambakaha. Ce qui correspond à des besoins identiques en termes de nombre
village hauteur
(m)
diamètre
du
réservoir
(m)
Côte
TN
(m)
Côte
refoulement
(m)
Côte
NPBE
(m)
Côte
NPHE
(m)
Côte de
vidange
(m)
Kafolo 4 4 308,8 323,30 318,9 322,80 312,8
Linguékoro 2 2 309,53 316,03 313,63 315,53 313,53
Sikolo 3 3 306,24 313,74 310,34 313,24 310,24
Gbanonon 3 3 308,33 315,83 312,43 315,33 312,33
Togoniéré 3 4 312,53 320,03 316,63 319,53 316,53
Sambakaha 3 3 322,13 329,63 326,23 329,13 326,13
Lamékaha 3 3 3 314,71 322,21 318,81 321,71 318,71
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de panneau solaire. Kafolo enregistre le besoin le plus élevé en panneau solaire (15 panneaux
solaires de 95 Wc). Par contre, à Linguékoro le besoin est faible (2 panneaux solaires de 95
Wc).
I.3.2 Modèle hydraulique du système de pompage
Les systèmes d’AEP proposés sont de deux (2) types qui sont le post d’eau autonome et le
mini réseau d’adduction.
I.3.2.1 Le post d’eau autonome (PEA)
Ce système a été retenu dans les villages suivants : Linguékoro, Sikolo, Gbanonon,
Togoniéré, Sambakaha et Lamekaha 3. Nous avons prévu une borne fontaine par village avec
une unité de traitement Hydropur (voir figure 7).
Figure 7:Schéma général du système d’approvisionnement PEA
I.3.2.2 Le mini réseau d’adduction
Le mini réseau d’adduction a été retenu comme système d’AEP à Kafolo. Il sera utilisé trois
(3) unités Hydropurs en parallèles pour le traitement de l’eau brute. Au total, cinq (5) points
ont été choisis pour l’installation des BF sur les sites suivants : les villages Ghanéen, Lobi,
Dioula, l’école primaire et le centre des Eaux et Forêts. En outre, le raccordement au réseau
des châteaux d’eau du dispensaire et de l’hôtel, pour leur alimentation en eau, a été prévu
(voir figure 8).
Château d'eau
BF
Station de traitement
(hydropur)
Pompe 2
Barrage
Pompe 1
Adduction eau brute Captage
Adduction eau potable
Distribution
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Figure 8:Schéma du mini réseau d’adduction de Kafolo
I.3.3 Choix des pompes
Le choix des pompes a été obtenu en fonction des débits et des HMT correspondant (voir
tableau XXIV). Nous avons opté pour les pompes immergés au captage et les pompes
centrifuges pour le refoulement de l’eau traitée vers le château.
Tableau XXIV: Détermination du type de pompes
village Q
(m3/h)
HMT1
(m) Pompe choisie
Q
(m3/h)
HMT2
(m) Pompe choisie
Kafolo-bac 0,613 22
KSP ETANORM
2900 tr/min
32.125.1.127
0,582 27 CR 3-7 A-FGJ-A-
E HQQE
Linguékoro 0,083 17 0,079 24
KSP ETANORM
2900 tr/min
32.125.1.138
Sikolo 0,371 17 0,353 22
Gbanonon 0,270 17 0,257 25
Lamekaha3 0,242 17 0,230 28
Sambakaha 0,255 27 KSP ETANORM
2900 tr/min
32.125.1.138
0,242 27
Togoniéré 0,440 25 0,418 20 CR 3-7 A-FGJ-A-
E HQQE
Les pompes choisies sont de deux types : les pompes KSB ETANORM 32.125.1.127 (pour
des HMT comprises entre 17 et 22m), KSP ETANORM 32.125.1.138 (pour des HMT
comprises entre 24 et 28m) et les pompes de relevage CR 3-7 A-FGJ-A-E HQQE pour des
Dispensaire
Village Lobi (BF 1)
Ecole primaire (BF 2)
Kafolo centre (BF 3)
Château
Pompe 2
Centre des eaux et forêts (BF 4)
Pompe 1
Village ghanéen
(BF 5)
Hotel Kafalo Lodge280
350
185
153
150 120 170
380
392
CH 2
CH 1
Station de traitement
Captage
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faibles distances de pompage (inferieures à 20m). Cette dernière délivre un débit maximum de
3m3/h.
I.3.4 Point de fonctionnement des pompes
Les points de fonctionnement des pompes d’adduction d’eau brute des différents réseaux ont
été déterminés à l’aide des courbes ci-dessous.
Figure 9:point de fonctionnement de la pompe 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25
HM
T (
m)
Q (m3/h)
Kafolo-bac
Linguékoro
Sikolo
Gbanonon
Lamékaha 3
pompe 1
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Figure 10:points de fonctionnement de la pompe 1 (suite)
Les valeurs du couple des points de fonctionnement sont résumées dans le tableau XXV
Tableau XXV: Détermination des points de fonctionnement des pompes 1
Villages Kafolo Linguékoro Sikolo Gbanonon Togoniéré Sambakaha Lamékaha 3
Q (m3/h) 8 15.5 15 18.5 8 8 15
HMT (m) 19.5 18 18.5 12.5 22 22 13.5
Les points de fonctionnement des pompes d’adduction d’eau potable des différents réseaux
ont été déterminés à l’aide des courbes ci-dessous.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
HM
T (
m)
Q (m3/h)
Togoniéré
Sambakaha
pompe 1
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Figure 11:Points de fonctionnement des pompes 2
Les valeurs du couple des points de fonctionnement des pompes d’adduction sont présentées
dans le tableau ci-dessous :
Tableau XXVI: Détermination des points de fonctionnement des pompes 2
Villages Linguékoro Sikolo Gbanonon Sambakaha Lamékaha 3
Q (m3/h) 19.5 13.5 12.5 10 7
HMT (m) 21.5 21 21 21.5 22
I.4 Analyse économique du projet : Coût de réalisation des réseaux
Cette étape a consisté en une évaluation financière sommaire des devis quantitatif et estimatif
du projet. Les prix unitaires utilisés pour le présent devis estimatif ont été déterminés sur la
base des quantités de matériaux à mettre en œuvre, des techniques d'exécution et des
prix de base utilisés par des entreprises d’installations des ouvrages. Cependant, ils ne
tiennent pas compte des frais de transport et dédouanement.
Compte tenu des contraintes budgétaires qui peuvent entrer en ligne de compte, nous avons
fait une estimation basée sur trois hypothèses dont les détails sont présentés en annexes :
Hypothèse I
Le projet est exécuté selon le dimensionnement initial tout en prévoyant, à Kafolo, un
décanteur de 12 m3 avant le traitement par l’Hydropur. En effet, les eaux de la Comoé étant
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
HM
T (
m)
Q (m3/h)
Linguékoro
Gbanonon
Lamékaha 3
Sambakaha
Sikolo
pompe 2
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très chargées le décanteur pourrait faciliter le traitement. Ce qui revient à coût de 1 300 300
FCFA. Cela donne les résultats présentés dans le tableau ci-dessous.
Tableau XXVII: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse I)
Le coût global de réalisation des travaux est estimé à 777 536 142 FCFA
Hypothèse II
Les châteaux initialement dimensionnés sont remplacés par des châteaux de 5 m3 d’un coût de
2 700 000 CFA à Kafolo et 1 m3 pour le reste des villages d’un coût de 1 300 000 CFA. En
compensation, nous adoptons un pompage continuel. La conséquence serait la surexploitation
des pompes avec une probabilité plus élevée que celles-ci tombent fréquemment en panne.
Dans ce cas, le réseau de Togoniéré prendra en compte le château (1 m3 de capacité) du
dispensaire. De plus, nous utilisons des pompes de relevage CR 3-7 A-FGJ-A-E HQQE
(664 000 CFA) et Unilift KP 250 AV 1 (280 000 CFA). Le résultat des calculs sont présentés dans
le tableau ci-dessous.
Tableau XXVIII: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse II)
village COUT TOTAL (FCFA)
Kafolo 166 058 892
Linguékoro 83 679 250
Sikolo 82 327 750
Gbanonon 81 894 250
Togoniéré 82 825 500
Sambakaha 10 966 500
Lamékaha 3 84 304 000
TOTAL 592 056 142
Cette option donne un coup global de 592 056 142 FCFA.
village Montant total FCFA
Kafolo 181 458 892
Linguékoro 98 935 250
Sikolo 75 683 750
Gbanonon 102 450 250
Togoniéré 109 081 500
Sambakaha 106 166 500
Lamékaha 3 103 760 000
TOTAL 777 536 142
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HYPOTHESE III
Dans cette alternative, nous prévoyons que les populations s’alimentent directement aux
systèmes Hydropur qui seront installés à proximité des barrages. Cela réduit la longueur des
canalisations et le nombre de pompe à une seule pompe. Aussi les châteaux d’eau ne sont pas
pris en compte.
Tableau XXIX: Coût global de réalisation des réseaux (hypothèse III)
village COUT TOTAL (FCFA)
Kafolo 149 509 892
Linguékoro 76 789 250
Sikolo 76 215 500
Gbanonon 80 180 250
Togoniéré 76 636 250
Sambakaha 6 741 750
Lamékaha 3 78 153 000
TOTAL 544 225 892
Le coût global de réalisation des réseaux est estimé à 544 225 892 FCFA
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II. DISCUSSION
La zone d’étude est une zone ex assiégée. Le déplacement massif des populations, du fait de
la crise militaro politique en 2002, vers les zones ex-gouvernementales doublé de l’exode
rural, explique en partie la faible taille de ces populations. Ainsi, selon Touré (2006), cette
faible taille des populations et l’absence d’activités socioéconomiques engendrent de faibles
demandes en eau et par suite de faibles besoins en eau qui ont influencé le choix des
diamètres des réseaux.
Les diamètres retenus pour les canalisations sont supérieurs aux diamètres calculés. Ces
derniers représentent moins de 50% des diamètres retenus. Cela a entrainé le
surdimensionnement du réseau. Cependant, la population pourrait augmenter
considérablement avec l’avènement de la paix entrainant ainsi le développement éventuel des
villages. Ce qui favoriserait des besoins additionnels en eau et maximiser le fonctionnement
des différents systèmes.
Les vitesses dans les conduites sont en général faibles. Elles n’atteignent pas le minimum
imposé qui est de 0,3 m/s. Cela est l’effet des faibles débits mobilisés à travers des diamètres
élevés pour ces débits. Les canalisations pourraient être corrodées avec le temps. Selon
Diedhiou (2004), les vitesses nulles ou quasi nulles peuvent être responsables de la mauvaise
qualité de l’eau. De plus, l’existence d’autres sources d’approvisionnement notamment les
PMH, pourrait accentuer ce phénomène et surtout en période pluvieuse.
Par contre, les pressions de service aux différentes bornes fontaines sont conformes aux
valeurs imposées : 2 à 5 mCE pour les PEA et au delà de 5 mCE pour le mini réseau
d’adduction. Cela garantira un approvisionnement normal aux populations villageoises.
Les villages de Kafolo (1795 habitants), Sikolo (1147 habitants), et Togoniéré (1360
habitants) répondent au critère de sélection d’un village au système HVA et ce, en terme de
nombre d’habitant. Selon ce critère, la population à l’année de base doit être comprise entre
1000 et 4000 habitants. En revanche, le village de Linguékoro a une très faible population
(257 habitants) et ne répond pas à ce critère d’admission au système HVA. La conséquence
sur le système de ce dernier village pourrait être le manque de financement pour la
maintenance des installations, compte tenu de la faible capacité à payer des usagers et des prix
moyens du m³ en zone rurale. Il en est de même pour les villages de Gbanonon, Sambakaha
dont le nombre d’habitant atteindra 1000 habitants en 2018 et Lamekaha3 en 2022.
Le réseau de Kafolo pourrait poser un problème de gestion du système de pompage compte
tenu de son étendu et de sa complexité. Aussi un décanteur d’un volume minimum de 12m3
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devrait être construit à 2 mètres au dessus du sol afin d'alimenter l'Hydropur en gravitaire et
permettre une alimentation hors des heures d'ensoleillement. Cependant, ce système délivre
une quantité de 0,61 m3/h, soit 350 m
3/j. Il pourrait être rentable du fait de sa capacité à
délivrer un débit de plus de 100 m3/j (Zoungrana, 2010). De même, les contraintes de
surveillance des ventes par les gérants des bornes fontaines et du temps d'attente des usagers,
entrainent une distribution de 30 à 50 m3/j par poste d'eau autonome (PEA). Ces valeurs sont
inférieures aux différentes demandes calculées. De plus, les débits sont faibles. Sur cette base,
les capacités des châteaux d’eau des villages devant utiliser le PEA seront réduites. Ainsi,
l’hypothèse II de l’analyse économique pourrait être intéressante.
L’alimentation des systèmes de pompage par l’énergie photovoltaïque est un investissement
important. A cet effet, Kafolo constitue le financement le plus élevé. Cependant,
l’exploitation pourrait être accessible aux populations rurales dont les revenus varient en
fonction de leur produit de récolte (Atsain, 2001). Pour ce faire, la tarification du prix de l’eau
à la borne fontaine doit être une somme forfaitaire. Ainsi, selon les études faites par Konaté
(2009) les prix pratiqués dans certaines localités du département voisin (KATIOLA) varient
de 10 FCFA à 25 FCFA par bidon de 20 litres. Ces prix pourraient être adoptés dans notre
contexte. Les périodes de forte consommation, se situent les matins de 6 h à 10 h et les soirs
de 15 h à 19 h. Ces heures sont liées aux activités des populations et doivent être prise en
compte dans notre étude. En effet, les populations étant paysannes dans leur grande majorité,
la corvée d’eau est réalisée soit le matin avant d’aller au champ ou le soir à leur retour. Ainsi,
les heures de pompage (12 heures) concernant notre étude pourront s’étendre de 5h à 11h le
matin et de 15h à 21h le soir.
D’une manière général, la gestion des installations avec le système Hydropur requiert une
personne ressource pour les différentes manipulations.
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CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
Au terme de notre étude, il ressort que les systèmes à mettre en place pourront fonctionner
malgré le surdimensionnement des canalisations. Les pressions aux bornes fontaines sont
suffisantes pour assurer un approvisionnement en eau potable aux populations. Le traitement
par l’Hydropur donnera une eau de bonne qualité. Cependant, la faible taille des populations à
alimenter et l’absence d’activité socioéconomique auront une répercussion sur le
fonctionnement des systèmes surtout en période pluvieuse. Les vitesses sont faibles et
risquent d’affecter la qualité de l’eau et les conduites pourraient être corrodées. Le coût de la
maintenance des installations et des systèmes photovoltaïques pourrait être hors de la porté
des populations. Cette situation pourrait être accentuée à Linguékoro qui ne répond pas aux
critères de sélection d'un village pour un système HVA. Gbanonon, Sambakaha et Lamekaha3
connaitront le même problème. En revanche, le fonctionnement et la gestion de ces derniers
systèmes pourront s’équilibrer à partir de la cinquième année de la mise en service de leurs
installations. Le réseau de Kafolo est assez complexe pour ses populations et nécessite une
personne ressource pour sa gestion.
En outre, malgré l’attention particulière accordée au bon déroulement du travail, le bon
encadrement reçu et au delà des résultats obtenus, il est à noter que cette étude s’est
néanmoins déroulée avec un certain nombre d’insuffisances. En effet le manque de données
sur les ressources en eau ne nous a pas permis d’estimer la disponibilité en eau.
Ainsi la poursuite de l’étude doit permettre la prise en compte des recommandations
suivantes :
évaluer l’impact environnemental et les quantités d’eau disponibles afin d’apprécier le
taux de prélèvement dans le souci d’une gestion intégrée des plans d’eau ;
sensibiliser les populations rurales a la consommation de l’eau potable des systèmes et
aux nuisances liées a la consommation d’une eau insalubre ;
trouver une stratégie économique (post ou pré payement de l’eau) afin d’assurer la
maintenance des systèmes ;
définir les responsabilités des acteurs du secteur eau afin de pallier aux
dysfonctionnements des systèmes ;
déterminer la capacité à payer des populations pour la fixation des tarifs afin de rendre
le prix de l’eau accessible aux populations ;
s’appuyer sur les organisations locales pour la gestion des bornes fontaines et des
systèmes d’AEP ;
Procéder à l’entretien par pompage des différents systèmes pour éviter la corrosion.
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AMIAN Kablan Jean Firmin 2iE Ouagadougou Page 48
BIBLIOGRAPHIE
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ANNEXES
Fonctionnement du système l’Hydropur
Schéma : Fonctionnement du système L’Hydropur
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Calcul de l’investissement par village
Tableau I : Coût de réalisation du réseau de Kafolo
Kafalo
Designation Unite Qte Prix unitaire
F Cfa
Montant
F Cfa
pompe 1 u 1 4500000 4500000
pompe 2 u 1 10000000 10000000
f/p de modules solaires y
compris batterie, régulateur de
charge, diode anti-retour;
onduleur et tous accessoires et
sujétions
u 2 25000000 50000000
station de traitement (Hydropur) u 3 24000000 72000000
conduites ml 1590 10000 15900000
fourniture et pose en trachée de
conduites en PVC PN10 à JC DN
63 mm
ml 1590 2750 4372500
château d'eau 48 m3 u 1 18100000 18100000
Bornes Fontaines à 2 robinets de
puisage u 5 750000 3750000
local pour la station (Hydropur) u 1 800000 800000
Robinet vanne fonte Ø 63 u 1 120000 120000
Té égal BB fonte pour PVC Ø 67,8 u 4 56598 226392
Coude BB fonte pour PVC Ø 63 u 13 30000 390000
TOTAL GENERAL 180 158 892
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Tableau II: Coût de réalisation du réseau de Linguékoro
Tableau III : Coût de réalisation du réseau de Sikolo
Linguékoro
Désignation unité Qté prix unitaire
F Cfa Montant F Cfa
f/p de modules solaires y compris
batterie, régulateur de charge, diode
anti-retour; onduleur et tous
accessoires et sujétions
u 2 25000000 50000000
pompe 1 u 1 4500000 4500000
pompe 2 u 1 10000000 10000000
station de traitement (Hydropur) u 1 24000000 24000000
conduites de distribution ml 431 10000 4310000
fourniture et pose en trachée de
conduites en pvc pn10 à jc dn 63
mm
ml 431 2750 1185250
château d'eau 6m3 u 1 3000000 3000000
bornes fontaines à 2 robinets de
puisage u 1 750000 750000
clôture pour la station (Hydropur) u 1 800000 800000
robinet vanne fonte ø 63 u 1 120000 120 000
coude BB fonte pour PVC Ø 63 u 9 30000 270 000
TOTAL GENERAL 98 935 250
Sikolo
Désignation Unité Qté Prix unitaire
montant F Cfa Montant F Cfa
f/p de modules solaires y compris batterie,
régulateur de charge, diode anti-retour;
onduleur et tous accessoires et sujétions
u 2 25 000 000
20 000 000
pompe 1 u 1 10 000 000 4 500 000
pompe 2 u 1 4 500 000 10 000 000
station de traitement (Hydropur) u 1 24 000 000 24 000 000
conduites de distribution ml 325 10 000 3 250 000
fourniture et pose en trachée de conduites
en pvc PN10 à JC DN 63 mm ml
325 2 750 893 750
château d'eau 29m3 u 1 11 100 000 11 100 000
bornes fontaines à 2 robinets de puisage u 1 750 000 750 000
clôture pour la station (Hydropur) u 1 800 000 800 000
robinet vanne fonte Ø 63 u 1 120 000 120 000
coude BB fonte pour pvc ø 63 u 9 30 000 270 000
TOTAL GENERAL
75 683 750
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Tableau IV : Coût de réalisation du réseau de Gbanonon
Gbanonon
Désignation unité Qte
prix
unitaire
Cfa
montant F Cfa
f/p de modules solaires y
compris batterie, régulateur de
charge, diode anti-retour;
onduleur et tous accessoires et
sujétions
u 2 25000000 50 000 000
Pompe 1 u 1 4500000
4 500 000
Pompe 2 u 1 10000000
10 000 000
Station de traitement (hydropur) u 1 24000000
24 000 000
Conduites de distribution ml 291 10000
2 910 000
Fourniture et pose en trachée de
conduites en PVC PN10 à jc
DN 63 mm
ml
291 2750 800 250
château d'eau 21m3 u 1 8300000
8 300 000
Bornes Fontaines à 2 robinets
de puisage u
1 750000 750 000
Clôture pour la station
(Hydropur) u
1 800000 800 000
Robinet vanne fonte Ø 63 u 1 120000
120 000
Coude BB fonte pour PVC Ø
63 u
9 30000 270 000
TOTAL GENERAL
102 450 250
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Tableau V : Coût de réalisation du réseau de Togoniéré
Tableau VI : Coût de réalisation du réseau de Sambakaha
Togoniéré
Désignation Unité Qte Prix unitaire cfa Montant cfa
f/p de modules solaires y compris
batterie, régulateur de charge, diode
anti-retour; onduleur et tous
accessoires et sujétions
u 2 25 000 000 50 000 000
pompe 1 u 1 4 500 000 4 500 000
pompe 2 u 1 10 000 000 10 000 000
station de traitement (Hydropur) u 1 24 000 000 24 000 000
conduites ml 466 10 000 4 660 000
fourniture et pose en trachée de
conduites en PVC PN10 à jc DN 63
mm
ml 466 2 750 1 281 500
château d'eau 35m3 u 1 12 700 000 12 700 000
bornes fontaines à 2 robinets de
puisage u 1 750 000 750 000
clôture pour la station (Hydropur) u 1 800 000 800 000
robinet vanne fonte Ø 63 u 1 120 000 120 000
coude BB fonte pour PVC Ø 63 u 9 30 000 270 000
TOTAL GENERAL 109 081 500
Sambakaha
désignation unite qte prix unitaire cfa montant cfa
F/P de modules solaires y compris
batterie, régulateur de charge, diode
anti-retour; onduleur et tous
accessoires et sujétions
u
2 25 000 000 50 000 000
pompe 1 u
1 4 500 000 4 500 000
pompe 2 u
1 10 000 000 10 000 000
station de traitement (Hydropur) u
1 24 000 000 24 000 000
conduites de distribution ml
606 10 000 6 060 000
fourniture et pose en trachée de
conduites en PVC PN10 à jc DN 63
mm
ml
606 2 750 1 666 500
château d'eau 20m3 u
1 8 000 000 8 000 000
bornes fontaines à 2 robinets de
puisage u
1 750 000 750 000
cloture pour la station (hydropur) U
1 800 000 800 000
Robinet vanne fonte Ø 63 U
1 120 000 120 000
Coude BB fonte pour PVC Ø 63 u
9 30 000 270 000
TOTAL GENERAL 106 166 500
Mémoire de fin d’étude de Master Spécialisé Génie Sanitaire et Environnement promotion 2009-2010
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Tableau VII : Coût de réalisation du réseau de Lamekaha 3
Lamékaha
3
Désignation unité qte prix unitaire cfa montant cfa
f/p de modules solaires y compris
batterie, régulateur de charge, diode
anti-retour; onduleur et tous accessoires
et sujétions
u 2 25 000 000 50 000 000
pompe 1 u 1 4 500 000 4 500 000
pompe 2 u 1 10 000 000 10 000 000
station de traitement (Hydropur) u 1 24 000 000 24 000 000
conduites de distribution ml 480 10 000 4 800 000
fourniture et pose en trachée de
conduites en pvc pn10 à JC DN 63 mm ml 480 2 750 1 320 000
château d'eau 19m3 u 1 7 200 000 7 200 000
bornes fontaines à 2 robinets de
puisage u 1 750 000 750 000
clôture pour la station (Hydropur) u 1 800 000 800 000
robinet vanne fonte ø 63 u 1 120 000 120 000
Coude BB fonte pour PVC Ø 63 u 9 30 000 270 000
TOTAL GENERAL 103 760 000