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Théorie de la « pompe bélier »
La pompe bélier est un dispositif de relevage de l’eau. Pour son fonctionnement, il demande une dénivellation entre la source et son emplacement, avec possibilité d’écoulement permanent de l’eau nécessaire à son fonctionnement. Il élève alors une partie du liquide qui l’a traversé .C’est une machine qui ne consomme aucune autre énergie que celle de la chute d’eau qui l’alimente, mais pourtant elle doit être conçue spécialement selon les conditions de pompage, à ce titre elle demande toujours une étude précise, il faut que le système soit en équilibre.
Du point de vue théorique, la hauteur de refoulement de la pompe bélier croît lorsque la hauteur de chute augmente à cause de l’onde de choc qui est en fonction des paramètres de la conduite motrice.
Influence des paramètres caractéristiques de la pompe bélier
Le système de relevage d’eau par pompe bélier dépend de plusieurs paramètres tel que : Longueur de la conduite motrice (L), section de la conduite motrice(S), hauteur de refoulement (H), hauteur motrice(h), raideur du joint de la soupape(K), force de réaction de la soupape de choc en son début de fermeture(F0).
Principe de fonctionnement du bélier hydraulique
Le principe de fonctionnement se fait en quatre étapes.
Etape 1. L’eau en provenance de la chute arrive avec une vitesse et crée une force dans le dispositif et sort par le clapet pertes en eau.
Etape 2. Lorsque le courant est assez fort, l’eau ferme brutalement le clapet A, provoquant une onde de choc (de 15 m/s environ dans un tuyau en plastique à 1000 m/s dans un tuyau vraiment rigide), c’est le « coup de bélier ».
Etape 3. Sous l’effet de l’o quantité d’eau s’engouffre dans la cloche en y comprimant l’air qui s’y trouve.
Etape 4. L’air de la cloche se détend, et la pression qu’il exerce sur l’eau referme le clapet B et envoie l’eau sous pression dans la c dispositif.
L’onde de choc dissipée, l’eau recommence à affluer, et le cycle peut recommencer à nouveau.
Renouvellement de l’air de la cloche
Il est nécessaire de renouveler l’air qui se dissout progressivement dans l’eau sous la pression de refoulement. Les eaux de source très pures et froides absorbent des quantités d’air importantes, contrairement aux eaux de rivière .Pour les petits béliers ou les faibles hauteurs de refoulement, la solution est de prévoir un reniflard, placé généralement tout près de la soupape de refoulement et surtout pas avant le bélier sous peine de voir l’air remonter dans la conduite motrice vers le collecteur; un pointeau est généralement utilisé permettant ainsi de régler le débit d’air et de contrôler visuellement le non-bouchage de l’orifice ; une rainure dans la soupape de choc peut également faire l’affaire, sous réserve que la soupape de choc ne soit pas noyée .Pour les autres cas, une pompe à air automatique doit être prévue.
Remarque : La situation inverse d’un renouvellement excessif d’air dans la cloche ne pose pas de problème en général si, par exemple, le bélier est conçu pour que l’air en excès soit entraîné avec l’eau dans la conduite de refoulement lors du refoulement de l’eau vers le réservoir supérieur.
Situation géographique
La superficie de la CR d’Alakamisy est de 52 Km2, elle se trouve environ à une dizaine de kilomètre à vol d’oiseau au Nord–Ouest de la ville d’Antsirabe, l’accès est assuré par la RIP praticable toute l’année desservant le district de Betafo à l’Ouest et d’Antsirabe I au Sud.
Le RIP menant vers la commune mesure 14 Km en empruntant l’axe Nord-Ouest de la ville d’Antsirabe. Les limites territoriales sont constituées par les communes limitrophes dont :
· Au Nord Ambano.
· Au Sud Antsirabe I et Antanimandry.
· A l’Ouest Ambano.
· A l’Est Ambatomikolahy.
L’identification et la localisation exacte de la source à étudier sont :
Ressource en eau : Source ponctuelle d’émergence diffuse sur un flanc de colline.
Village prés du site : Miandroana, CEG Alakamisy.
Colline : Manjaka du Nord (altitude maximal 1682 m).
Coordonnée GPS de la source:
Altitude : 1629.00 m.
Latitude:47°00’26.5’’.
Longitude:19°47’58.8’’.
Accès : accessible aux voitures 4 x 4 pendant toute l’année.
Caractéristique général du bassin versant
La ressource en eau à étudier est une source d’émergence diffuse se trouvant sur le versant Est du Montagne du Manjaka du Nord. Le bassin versant est caractérisé par une aire de réalimentation dénudé avec des savanes rares et par une pente de 5% à 10%.on note l’existence d’une zone de culture en aval de la source. (Source : Image satellite Google Earth).
Connaissant la longueur et la largeur du CEG ,on a trouvé la surface de l’école puis on a travaillé l’image sur Autocad, à partir de cette surface on a pu avoir une facteur d’échelle correspondant et proportionnel à l’image, donc pour avoir la surface du bassin versant on a juste à délimiter le bassin versant après on le multiplie par l’échelle. Enfin on a trouvé la surface du bassin versant topographique tel que : SBV=0,007 Km2.
Analyse des données hydrologiques.
La précipitation moyenne annuelle est de l’ordre de : 1432 mm et la température moyenne annuel est de 17°C. Le rechargement de la nappe est assuré vue que la différence entre l’infiltration et l’ETP reste positive en toute période de l’année. (Voir bilan hydrique dans l’annexe I.)
Méthode de référence
L’étude hydrologique a été menée par analogie avec des bassins versants voisins qui présentent des caractéristiques pluviométriques et morpho géologiques semblables. Le bassin versant de SAHANIVOTRY au PK 197 de la RN7 à pu être retenu à cet effet.
Dans notre cas d’étude, la délimitation du bassin versant se fait approximativement par GPS , car le bassin versant est très petit il est possible qu’on se trompe de valeur et du fait aussi que la surface de bassin versant topographique est différente de la surface de bassin versant hydrogéologique à cause d’une éventuelle existence de plissement des couches géologiques.
La délimitation du bassin versant semble être difficile sur micro-ordinateur mais ça demande des études topographique et hydrogéologique très approfondies pour avoir des résultats plus exacts.
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Table des matières
PARTE I. GENERALITES
CHAPITRE I :.Phénomène du « coup de bélier », description et théorie de la pompe bélier.
CHAPITRE II: Description de la pompe bélier
PARTE II. PRESENTATION GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE, ETUDE ET ANALYSE HYDROLOGIQUE
CHAPITRE III :.Présentation de la zone d’étude
CHAPITRE IV :.Etude hydrologiques
PARTE III. ANALYSE DES RESULTATS OBTENUS, DIMENSIONNEMENT DE LA POMPE BELIER
CHAPITRE V :.Analyse des résultats obtenus
CHAPITRE VI :.Dimensionnement et réalisation du prototype
PARTE IV. ETUDE DE MARCHE
CHAPITRE VII :.Les avantages et les inconvénients et historique de la pompe bélier à Madagascar.
CHAPITRE VIII :.Partenaire potentiel et secteur cible.
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
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