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MODELISATION DES
RESEAUX HYDRAULIQUES
v1.0
Roland O. YONABAING. M. Sc. Eau & Environnement Assistant d’Enseignement et deRechercheDépartement Génie Civi &!"draui#ue $ %iEEmailousmane."ona'a(%ie$edu.org
Introduction au modèle EPANET
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OBJECTIFS DE SESSION
■ Comprendre les principes généraux de la modélisation des réseauxhydrauliues
■ Etre capa!le d"e##ectuer une modélisation d"un réseau sous lemod$le E%&NET
■ Etre capa!le d"e##ectuer une simulation
■ En situation statiue 'simulation courte durée(
■ En situation dynamiue 'simulation longue durée(
■ Etre capa!le de générer des rapports d"état de simulation
)*)*+, -
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LA MODELISATION DES
RESEAUX HYDRAULIQUES
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.+/ 0ENE1&2ITES
■ 2a modélisation hydrauliue consiste 3 e##ectuer la simulation 'in#ormatiue( du comportement d"un #luide 3 tra4ers un syst$me
d"écoulement/
■ 2e mod$le hydrauliue droit #ournir une vision lo!ale et "uste duréseau5 a#in de repro#uire au mieu$ la r%alit%
■ En éla!orant des sc%narios ui seront simulés sur le mod$lehydrauliue du réseau5 il sera possi!le de mieu$ compren#re et de
pr%voir son comportement a#in #&anticiper certains
#'s(onctionnements/
)*)*+,
Définition de la modélisation hydraulique
6
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.+/ 0ENE1&2ITES
■ )*+, 7 8ardy9Cross pu!lie un algorithme itérati# pourla résolution des réseaux maillés en régime
permanent
■ )*-. 7 &pparition des premiers mod$les pour l"analyse
des réseaux tels :;%I%E '
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.+/ 0ENE1&2ITES
■ Nécessité de connaitre les méthodes de calcul des réseauxd"adduction et de distri!ution pour leur dimensionnement5 mais
l"ingénieur de4ra touAours chercher 3 4éri#ier la ro!ustesse et la
#ia!ilité du syst$me u"il a dimensionné
■ 2" éla!oration de scénarios passe par la réponse 3 la uestion 7 que peut-il se passer sur le réseau et à quel moment ? Quels
changements seront entraînés ?
■ %ar suite5 il #aut #%ci#er s"il est n%cessaire de c/aner #es%l%ments du réseaux pour s&a#apter 3 des situations particuli$res
■ &ttention au sur#imensionnement0
)*)*+,
Scénarios de la modélisation hydraulique (1/!
,
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.+/ 0ENE1&2ITES
■ uelues exemples de scénarios 7
■ Dé!its maximums ou minimum
■ Extension de réseau
■ 1upture d"une ou de plusieurs conduites5 etc/
■ 2a simulation de di##érents scénarios permet de contrler 7
■ 2es 4itesses d"écoulements et les pertes de charge en tronon
■ 2es pressions aux di4ers nGuds du réseau
■ 2a répartition des dé!its dans les mailles de réseau5 etc/
■ "lus un réseau est ro#uste$ plus il est en mesure de s%adapter àdifférents scénarios et meilleure est sa fia#ilité
)*)*+,
Scénarios de la modélisation hydraulique (/!
H
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PRESENTATION DU
MODELE EPANET
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.+/ E%&NET
■ ?n logiciel de simulation #ucomportement /'#rauli1ue et
1ualitati( de l"eau sur lonue #ur%e
dans un réseau d"eau sous pression
■ E%&NET calcule 7
■ le dé!it dans chaue tuyau
■ 2a pression 3 chaue nGud
■ 2e ni4eau d"eau dans les
réser4oirs■ 2a concentration en su!stanceschimiues dans le réseau et les
temps de séAour
)*)*+,
&e qu%est '")'*
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.+/ E%&NET
■ Taille de réseau illimitée
■ Formules de +a,en-illiams$ Darcy-eis#ach et &he,y-.anning
■ Sait calculer les pertes de charge singuli$res aux coudes5 Aoints
■ Sait modéliser les pompes 'mme 3 4itesse 4aria!le(5 l"énergieconsommée et le coKt de #onctionnement
■ Sait modéliser di##érents types de 4annes 'clapets anti retour54annes de contrle de pression5 4annes d"arrt5 etc/(/
■ Sait modéliser les réser4oirs 3 #orme 4aria!le
■ Sait modéliser un pro#il de consommation 4aria!le 3 un nGud ou
une consommation dépendante de la pression 'asperseur(■ %ermet la simulation du réseau par commandes simples ou
horodatées
)*)*+,
&apacités de modélisation hydraulique d%'")'*
+.
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.+/ E%&NET
■ 2ogiciel E%&NET '4-(
■ Site =e! de l"?SE%& 'en anglais(
■ Site =e! de SI0E& 'en #ranais(
■ Documentation E%&NET '4-(■ ?ser >anual5 #ormat %DF 'en anglais(
■ >anuel utilisateur5 #ormat %DF 'en #ranais(
■ 0uide rapide de présentation5 #ormat %DF 'en #ranais(
■ Didacticiel E%&NET5 #ormat DOC 'en #ranais(
)*)*+,
0 o#tenir '")'*
++
http://www2.epa.gov/water-research/epanet#downloadshttp://sigea.educagri.fr/applications/supports-thematiques/gestion-de-leau.htmlhttp://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/P1007WWU.pdfhttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/Epanet_fr2003.pdfhttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/EPANET_FR_RAPIDEMENT.pdfhttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/DidacticielEpanet2001.dochttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/DidacticielEpanet2001.dochttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/EPANET_FR_RAPIDEMENT.pdfhttp://sigea.educagri.fr/fileadmin/user_upload/doc_prof/guerreiro/SigAppl/Epanet/Epanet_fr2003.pdfhttp://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/P1007WWU.pdfhttp://sigea.educagri.fr/applications/supports-thematiques/gestion-de-leau.htmlhttp://www2.epa.gov/water-research/epanet#downloads
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.-/ &?T1ES >ODE2ES
)*)*+,
ogiciels du commerce pour la modélisation des réseau2 hydrauliques
+-
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MODELISATION D’UN RESEAU Application pratique
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.+/ E%&NET
)*)*+,
3nterface utilisateur
+6
1.
+/ Barre de menus
-/ Fentre de schéma
de réseau
)/ Barre d"outil
6/ Barre d"état@/ ?nités
,/ Icne d"état de
simulation
H/ Editeur de propriétés
L/ Na4igateur
2. 3.
4.5. 6.
7. 8.
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.-/ C&S &%%2IC&TIF
)*)*+,
4éseau à modéliser
+@
Réservoir
M Côte radier : 250mM i!eau initial : 1 mM i!eau ma"imal :
6 mM #iam$tre : 20 m
Bâche : Côte : 210 mPompe : % = 42 l/ ! H&' = 45 m
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.)/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
&onfiguration d%un nou5eau pro6et
+,
■ 2on(iurer les options par#%(aut #e pro"et
■ >enu "ro6et 7 "ar Défaut
■ 2on(iurer les options #&a((ic/ae
■ >enu ffichage 7 ptionsSchéma 7 ffichage
■ Cocher 8isualiser 3D )9uds
■ Cocher 8isualiser 3D rcs
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.)/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
"rise en main des #arres d%outils Standard et Schéma
+H
M"#$ Afchage % Barred’Ouils
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.)/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
&onstruction du réseau
+L
■ & l"aide de la !arre d"outils Schéma5 représenter dans l"espace detra4ail
■ 2es nGuds 'sources et demandes(
■%ositionner les !ches
■%ositionner les nGuds de demande
■%ositionner les réser4oirs
■ %ositionner les tuyaux
■ %ositionner les singularités 'pompes5 4annes(
■ Note:
■ pprendre à effectuer des déplacements des n9uds dedemande et des n9uds de construction des tuyau2 cour#es
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.)/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
Saisie des propriétés des o#6ets (1/!
+
■ Dé#inir les propriétés de la !3c/e■ <itude 'charge totale(
■ Dé#inir les propriétés du r%servoir
■ ltitude du radier
■ )i5eau2 initial$ .inimal etma2imal
■ Diam;tre
■ Dé#inir les propriétés des tu'au$
■ ongueur$ diam;tre$ rugosité
■ Dé#inir les demandes de #ase etaltitudes aux n4u#s #e #eman#e
Dans le Naviateur #e #onn%es5 sous l"onglet
Donn%es5 choisir l"élément 3 éditer dans la liste
déroulante pour a##icher l"'diteur de propriétés
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.)/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
Saisie des propriétés des o#6ets (/!
-.
■ Naviateur #e #onn%es 2our!es A"outer /
■ E%&NET accepte la représentationde la cour!e de la pompe sous la
#orme 9P5 985 9Q85 9&
■ Choisir T'pe 2aract%risti1ue
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.+/ >ODE2IS&TION DE 1ESE&?
)*)*+,
Sau5egarder et e2porter un pro6et
-+
■ Enregistrer le proAet sous#ormat !inaire 'Fichier
R/NET(
■ 5ic/ier Enreistrer ou Enreistrer Sous
■ Enregistrer le proAet sous#ormat texte 'Fichier R/IN%(
■ 5ic/ier E$porter R%seau
e pro6et pourra
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SIMULATION DE RESEAU
EN RE'IME PERMANENT Application pratique
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&alcul d%un réseau en régime permanent
-)
■ Exécuter la simulation statiue 7■ >enu "ro6et ancer la simulation
■ Barre d"outils Schéma '2écuter nalyse
■ O!ser4er les 7■ codes couleurs aux nGuds et arcs
dans ffichage égende
■ Paleurs calculées sur les nGuds etarcs
#icher les 4aleurs et #l$ches d"écoulement sur le réseau pour
4éri#ication graphiue dans ffichage ptions Schéma
ffichage 8isualiser 8aleurs des n9uds et 8aleurs des arcs
=l;ches d%'coulement "lein
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&réation de rapport ta#ulés
-6
■ Barre d"outils Schéma *a#leau■ 0énérer un ta!leau d"état des nGuds et des arcs du réseau
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&réation de rapports graphiques
-@
■ Créer un graphiue de type pro#illongitudinal
■ 4apport >raphique "rofillongitudinal
■ &Aouter les nGuds 3 représenter
et dé#inir le param$tre concerné
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SIMULATION LON'UE DUREE Application pratique
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&our#e de modulation de la demande
-H
■ Dé#inir les options de temps■ )a5igateur de données Onglet Données ptions *emps
■ Dé#inir la Dur%e Totale de la simulation
■ Dé#inir l&intervalle 2our!es Mo#ulation
6%rio#es 5acteur
.h9,h .5@
,h9+-h +5)
+-h9+Lh +5.
+Lh9-6h +5-
Ici5 l"inter4alle est de , /
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&our#e de modulation de la demande
-L
Dé#inir la cour!e de modulation de la demandedans )a5igateur de données Onglet Données
&our#es de modulation 6outer
&ttri!uer la cour!e de modulation 3
tous les nGuds de demande par
dé#aut dans "ro6et ptions de
Simulation
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
'2écution de la simulation longue durée
-
■ Exécuter la simulation 7■ >enu "ro6et ancer la simulation
■ Ou Barre d"outils Schéma '2écuter nalyse
■ ?tiliser les !outons Avance5 Recule5 Arr7t etRemise 8 9%ro de l"onglet Schéma du
)a5igateur de données
■ Pisualiser l"é4olution des dé!its et pressions
aux arcs et aux nGuds du réseau pendant lasimulation longue durée/
■ 1emaruer aussi les in4ersions d"écoulementdans certains tuyaux
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.+/ SI>?2&TION D"?N 1ESE&?
)*)*+,
&réation d%un graphe d%é5olution
).
■ Créer un graphiue de type 0raphed"é4olution
■ 4apport >raphique >raphed%é5olution
■ &Aouter les nGuds 3 représenter et
dé#inir le param$tre concerné
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(ON(LUSION)
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