Solutions avancées de protection contre les coups de bélier pour le projet de restauration écologique des Trois Lacs, Chine
Adduction d’eau
2025
Chine
Protéger les lacs d’eau douce du Yunnan
Située au cœur de la province du Yunnan, dans le sud-ouest de la Chine, la ville de Yuxi est un centre industriel et écologique entouré de trois lacs d’eau douce essentiels : Fuxian, Xingyun et Qilu. Ces dernières années, ces lacs ont souffert d’une baisse du niveau de l’eau et d’une pollution croissante, menaçant à la fois l’environnement et les communautés qui en dépendent. Pour y remédier, le projet d’approvisionnement en eau en vrac de la zone Est de Yuxi, également appelé « Projet des Trois Lacs », a été lancé avec un investissement total de 1,89 milliard de yuans (env. 263 millions de dollars américains). Le projet visait à acheminer l’eau de source propre de la source Dalongtan afin d’améliorer écologiquement l’eau des lacs et de garantir l’approvisionnement en eau des zones rurales, ainsi que de répondre aux besoins d’irrigation et au développement industriel de plus de 1,5 million d’habitants répartis sur cinq districts administratifs. Ce projet favorise ainsi la durabilité environnementale et contribue à la préservation des écosystèmes naturels de la région.
Gestion des élévations extrêmes et du risque de coup de bélier
Le projet nécessitait de relever l’eau sur une élévation de 941 mètres depuis la source de Dalongtan jusqu’au réservoir situé en hauteur. Pour y parvenir, une série de trois stations de pompage a été conçue et construite. Chaque station de pompage se compose de six pompes à haute capacité fonctionnant en parallèle (dont quatre actives à la fois), acheminant l’eau à travers une conduite métallique de 1 200 mm sur une distance totale de plus de 6,5 kilomètres.
Le tableau contient les principales informations techniques sur le système :
| Paramètre du système | 1ère station de pompage | 2ème station de pompage | 3ème station de pompage |
| Nombre de pompes | 6 (4 actives + 2 en veille) | ||
| Débit d’une seule pompe (m3/h) | 2250 | ||
| Débit total (m3/h) | 9000 | ||
| Hauteur manométrique de la pompe (m) | 237 | 356 | 356 |
| Diamètre de la conduite principale (mm) | 1200 | ||
| Longueur de la conduite principale (m) | 1415 | 2663 | 1957 |
Un tel système, bien que puissant, est très vulnérable aux transitoires hydrauliques, en particulier lors de pannes de courant ou d’arrêts d’urgence des pompes, lorsque le fluide en mouvement est contraint de s’arrêter ou de changer brusquement de direction. Ces événements peuvent provoquer des coups de bélier dangereux, risquant d’endommager les pompes, les canalisations, les vannes et d’autres composants du système, ainsi que d’entraîner des risques de rupture, d’inondation et de perte de vies humaines. Par conséquent, des solutions de protection contre les coups de bélier doivent être mises en œuvre après avoir réalisé une analyse complète des surpressions.
Analyse et simulation des coups de bélier
Une analyse détaillée du coup de bélier a été réalisée par les experts de BERMAD. À l’aide du logiciel KY Pipe, la simulation a modélisé le pire scénario, y compris l’arrêt incontrôlé des pompes. L’analyse du coup de bélier a montré :
- Résultats sans protection : des coups de bélier négatifs et positifs se produisent dans les trois stations de pompage et le long de chaque conduite de refoulement dans un scénario d’arrêt total des pompes suite à une coupure de courant.
- Résultats avec solution de protection contre les coups de bélier : en mettant en œuvre les solutions de protection contre les coups de bélier de BERMAD, le phénomène est atténué, de sorte que le profil de pression présente un scénario transitoire contrôlé et une exploitation sûre dans toutes les stations de pompage et le long de chaque conduite de refoulement.
Le graphique illustre le comportement de la pression (hauteur en mètres vs temps en secondes) dans l’une des 3 stations de pompage lors d’une coupure de courant :
- La ligne rouge présente le comportement de la pression lors d’une coupure de courant sans aucune solution de protection contre les coups de bélier mise en œuvre. Le coup de bélier important est clairement visible.
- La ligne verte présente le comportement de la pression lors d’une coupure de courant avec la solution de protection contre les coups de bélier de BERMAD mise en œuvre.
L’analyse a confirmé que la solution choisie, composée de vannes anticipatrices de coup de bélier et de ventouses combinées, atténue efficacement les phénomènes de coup de bélier et les risques associés, garantissant ainsi une fiabilité à long terme et une résilience du système.
Vannes anticipatrices de coup de bélier et intégration de ventouse combinée
La solution de protection contre les coups de bélier comprend des vannes anticipatrices de coup de bélier et des ventouses combinées dotées d’une fonction de protection contre les coups de bélier.
1. Vannes anticipatrices de coup de bélier
Chaque station de pompage a été équipée de trois vannes anticipatrices de coup de bélier, hydrauliques et à piston, installées hors ligne pour haute pression (PN40). Ces vannes, sensibles à la pression de la conduite principale, s’ouvrent en réponse à la chute de pression associée à l’arrêt brutal des pompes. Les vannes pré-ouvertes dissipent l’onde de haute pression de retour, éliminant ainsi le coup de bélier.
- Station de pompage n°1 : 3 unités de WW-12”-835-M
- Stations de pompage n°2 : 3 unités de WW-16”-835-M
- Stations de pompage n°3 : 3 unités de WW-16″-835-M
2. Ventouses combinées
Placées stratégiquement le long de la conduite et dans les stations de pompage, ces ventouses évacuent l’air emprisonné lors du démarrage et admettent de l’air lors des arrêts, évitant ainsi les conditions de vide et la séparation de la colonne d’eau. Grâce au logiciel BERMAD Air et au logiciel d’analyse des coups de bélier, les experts BERMAD ont positionné et dimensionné les ventouses nécessaires dans la station de pompage et le long de la conduite principale. Les ventouses sont un élément essentiel de la solution complète de protection contre les coups de bélier, permettant une admission d’air suffisante dans la conduite principale, évitant les conditions de vide et l’effondrement des conduites, atténuant la dépression lors de l’arrêt des pompes, ainsi qu’en amortissant la surpression positive en permettant une évacuation d’air contrôlée lorsque l’onde revient vers les stations de pompage. Les ventouses sont installées dans chaque station de pompage, aux points hauts et aux points critiques le long de la conduite principale, sur la base de l’analyse des coups de bélier et du logiciel BERMAD Air.
Selon l’analyse, BERMAD a recommandé d’installer des ventouses combinées comme suit : pour chaque station de pompage, modèle WW-C70-AC (4”) sur chaque ligne de refoulement de pompe et sur chaque conduite montante, modèle WW-C70-SP (6″). Le client a accepté la plupart des recommandations de ventouses BERMAD.
POURQUOI BERMAD
Le projet de restauration écologique des 3 lacs est un exemple parfait de la manière dont les solutions de contrôle hydraulique avancées, intelligentes et efficaces de BERMAD visent à protéger les infrastructures critiques des systèmes d’eau, même dans une topographie difficile. En garantissant la stabilité et la fiabilité du système, le projet assure non seulement la distribution de l’eau, mais soutient également la restauration écologique et la durabilité des lacs emblématiques du Yunnan. Cette étude de cas constitue une référence précieuse pour des systèmes d’approvisionnement en eau en vrac similaires à travers le monde, où l’élévation, la distance et d’autres enjeux environnementaux locaux rendent nécessaire la mise en place de solutions efficaces, durables et robustes, telles que celles conçues et mises en œuvre par BERMAD dans ce projet remarquable.
