La conception du système régional d'adduction d'eau de Vir (VOV) a commencé dans les années 1970, lorsque le réservoir de vallée de Vir a été retenu et recommandé comme la meilleure option pour l'approvisionnement en eau de la conurbation de Brno. La région desservie par le réservoir comprend les villages situés dans la vallée de la rivière Svratka en aval du barrage de Vir, la quasi totalité du comté de Brno, une partie de la ville de Brno ainsi que certaines parties des comtés de Vyskov, Breclav et Znojmo.
The Vir Regional Water Main System
Ing. Jaroslav Kunc et Dr. Erik Butor, Hobas
La conception du système régional d’adduction d’eau de Vir (VOV) a commencé dans les années 1970, lorsque le réservoir de vallée de Vir a été retenu et recommandé comme la meilleure option pour l’approvisionnement en eau de la conurbation de Brno. La région desservie par le réservoir comprend les villages situés dans la vallée de la rivière Svratka en aval du barrage de Vir, la quasi-totalité du comté de Brno, une partie de la ville de Brno ainsi que certaines parties des comtés de Vyskov, Breclav et Znojmo.
Le réservoir de Vir constitue la ressource en eau du VOV. Le barrage, construit entre 1950 et 1957, a les caractéristiques suivantes :
- profondeur du réservoir : 65,6 m
- prélèvement moyen assuré pour le VOV : 1 750 l/s
- débit minimal en aval du barrage : 0,48 m³/s
Les ressources en eau
Le réservoir alimente aussi la station de traitement d'eau pour la région de Nové Mesto-Žďár, qui prélève une moyenne de 110 l/s d'eau brute. Depuis 1962, des zones de protection hygiénique ont été établies autour du réservoir de Vir.
Les besoins en eau
Des études entreprises dans les années 1980 ont évalué les besoins journaliers en eau de la région desservie par le VOV pour l'année 2010 à 1 750 l/s et les besoins journaliers maxima à 2 300 l/s. Au début des années 1990, suite à une réévaluation de l'évolution des besoins en eau prenant en compte la libéralisation des prix, les besoins en eau ont été réévalués de la façon suivante :
| Année : | 1995 | 2000 | 2010 |
|---|---|---|---|
| Besoin moyen en eau (l/s) : | 861,4 | 994,0 | 1 395,0 |
| Besoin maximum en eau (l/s) : | 1 203,4 | 1 390,3 | 1 755,5 |
Le schéma (figure 2) suivant montre la répartition des besoins journaliers maximaux en eau pour l'année 2010.
En 2010, le VOV approvisionnera directement près de 600 000 personnes et fournira un complément d'eau à certaines zones des quatre comtés voisins.
La qualité de l’eau brute
Le fait que l'eau stockée soit apte pour le traitement a été largement démontré pendant les 35 années d'existence de la station de traitement d'eau à Vir. L'eau brute est légèrement minéralisée et douce, avec une teneur relativement basse en matières organiques naturelles. Aucune trace de métaux lourds ni de matières organiques n'a été retrouvée en concentrations significatives d'un point de vue sanitaire.
Description technique du VOV
La construction du VOV a commencé en 1988 et devait comporter
| Rok / Jahr / Year | 1995 | 2000 | 2010 |
|---|---|---|---|
| Primární potřeba / Mittlerer Wasserbedarf / Average water demand | 861.4 | 994.0 | 1395.0 |
| Maximální potřeba / Maximaler Wasserbedarf / Maximum water demand | 1203.4 | 1390.3 | 1755.5 |
Trois étapes liées entre elles. Au prix d’aujourd’hui, les coûts globaux d’investissement pour les 3 étapes se montent à 3,5 milliards de couronnes tchèques. À la fin de 1993, les travaux entrepris dans le cadre de la première et de la deuxième étape avaient coûté plus de 1,5 milliard de couronnes tchèques. La 3ᵉ étape, c'est-à-dire la principale conduite d’adduction et la connexion des canalisations aux villages, est à l'étude.
Prélèvement d’eau
L’eau brute sera prélevée du barrage Vir avec la possibilité de choisir parmi 3 niveaux de prélèvement, séparés d'une distance verticale de 15 m et 18 m. Les reprises d’eau seront installées à l'endroit des vannes à glissières rénovées de l'admission de la turbine de l'usine hydroélectrique.
Dans la centrale hydraulique Vir, l'ensemble à charge de pointe de la turbine Francis verticale sera remplacé par un ensemble plus petit à flux continu d'une puissance de 1,16 MW, qui utilisera l’énergie de l’eau brute prélevée pour la conduite d’adduction. L'eau brute sera prélevée de la partie séparée du bassin de dissipation sous le barrage par des tuyaux DN 1600. Les tuyaux seront d’abord placés dans un bloc de béton au fond du bassin de dissipation et aboutiront à l’entrée du tunnel de l'eau brute.
Tunnel d’eau brute
Le tunnel, d'une longueur de 4 191 m, a été percé de façon classique avec un profilé de 9,8 m². Lors du percement, un renforcement par cadre métallique temporaire a été utilisé. Le revêtement étanche permanent en béton coulé d’un diamètre de 2 104 mm est renforcé d'un grillage en acier avec barres de renfort et calibré pour répondre à une surpression en fonctionnement de 4,8 bar. Un revêtement armé de 2 120 mm de diamètre et 16 mm de largeur, recouvert d’une protection en ciment, renforce les deux extrémités du tunnel, ce qui autorise l'accès pour la maintenance ainsi que pour connecter la canalisation.
Inlet to a turbine of the hydroelectric power plant.
In the Vir hydroelectric power plant, the existing peak-load set of the vertical Francis turbine will be replaced by a smaller one, with through-flow and an output of 1.16 MW, which will utilise the energy of the raw water being taken off for the water main. The raw water will be taken off the separated part of the stilling basin downstream from the dam by DN 1600 piping. The pipes will first be placed in a concrete block in the stilling basin bottom and will continue to the portal of the raw water tunnel.
Le tunnel a été percé dans des formations de roche cristalline « Svratka », comprenant surtout des gneiss avec par endroits du schiste micacé. Lors du percement du tunnel, dans les parties avec une prédominance de schiste micacé, la roche s'est tassée et s'est donc fendillée, provoquant des déformations, ce qui a nécessité des réparations et l'application du revêtement le plus solide. Cependant, pendant le percement du tunnel il n’y a pas eu de problème dépassant les prévisions du rapport d’expertise ou celles du projet. Les infiltrations d’eau dans le tunnel pendant le percement étaient faibles et avaient surtout un caractère ponctuel ; en tout elles ne dépassaient pas les 10 l/s. Cette eau a été traitée dans la station de traitement d’exhaure avant d’être rejetée dans un cours d'eau récepteur.
La station de traitement d’eau de Svarec
Dans la dernière section, l’eau brute sera conduite du tunnel par un tuyau DN 1400 jusqu’à l’ouvrage d’arrivée. Puis, une turbine de 210 kW installée à ce niveau utilisera la surpression de l'eau avant le dosage de produits chimiques suivi d’un mélange rapide. L’eau passera alors de l'ouvrage d’arrivée à la station de traitement à l’ozone, avec la possibilité de procéder à un dosage chimique supplémentaire avec mélange. Après la pré-ozonisation, l'eau passera rapidement par des filtres à sable suivi du traitement à l’ozone avant d’arriver dans des bassins de stockage de 20 000 m³.
L’élément de base du traitement de l'eau est sa clarification par le sulfate d’aluminium ainsi que par filtration directe et neutralisation.
Raw water tunnel
The tunnel is 4,191 m long and was driven in a classic way into a profile of 9.8 m². In the course of the driving, a provisional steel frame support was used. The permanent impermeable cast concrete lining with a diameter of 2,104 mm is reinforced with netting combined with bar reinforcement and dimensioned for 4.8 bar working overpressure. The armoured lining of 2,120 mm in diameter and 16 mm in width, equipped with liner cementing, leads into both of the portals, thus enabling the tunnel to be entered for revision and to connect the main conduit piping.
The tunnel was driven in the formations of Svratka crystallinity, formed mainly of gneiss with localized occurrences of mica schist. During the tunnel driving, in the parts with a predominance of mica schist, the rock squeezed and consequentially cracked and deformations occurred, which required shoring up and the application of the heaviest lining. Nevertheless, during driving no problems arose in excess of those anticipated by the survey and project. The inflow of crack water in the tunnel was low during the driving. It was mostly of a spot character and, in total, did not exceed 10 l/s. This water was treated in the mine water treatment plant before being discharged into the receiving stream.
Svarec Water Treatment Plant
In the last section, raw water will be conducted from the tunnel by DN 1400 piping into the inlet structure where the installed 210 kW output turbine will use the incoming water overpressure before the dosing of chemicals and rapid mixing. The water will flow from the inlet structure to the ozonisation station, where additional dosing of chemicals with mixing will be possible. After pre-ozonisation, the water will flow quickly through sand filters, followed by ozonation treatment before arriving in the 20,000 m³ storage tanks.
The basic element of the water treatment is clarification using aluminium sulphate, followed by direct filtration and neutralisation.
par la chaux, éventuellement complétées par un traitement par l'ozone en deux étapes. La qualité sanitaire de l'eau sera assurée par chloration. Grâce aux multiples possibilités de dosage chimique et à l'adaptabilité du processus, on peut choisir le mode de traitement en fonction de la qualité ponctuelle de l'eau brute. Dans l'avenir, une filtration par charbon actif en grains pourrait être ajoutée. La station de traitement est prévue pour un refoulement journalier maximal de 2 300 l/s, ce qui représente une production journalière de 198 000 m³. L'exploitation de la station de traitement sera entièrement automatisée et gérée par ordinateur. En plus des structures déjà citées (ouvrage d'arrivée, ozonisation et filtration), la station de traitement aura une installation de stockage et de dosage chimique, un dispositif d’élimination des boues, un bâtiment de gestion, un bâtiment de services auxiliaires avec garages, et des réservoirs pour les eaux de lavage.
La station de traitement est située sur une terrasse étroite au-dessus du village de Svarec. La station est construite sur des loess d'argile ou de gravier sablonneux, alors que les fondations profondes touchent des sédiments de l’ère quaternaire ou de la roche de fond avec différentes caractéristiques de déformation. La stabilité des excavations, ajoutée à l’étroitesse du terrain, a posé des problèmes au niveau des fondations, de même que le tracé de séparation du substratum rocheux selon un angle de 42° le long de la pente.
Lors de la conception des structures, le système de préfabrication était rigoureusement appliqué. À part les bassins, d'une construction monolithique, tous les éléments structuraux ainsi qu'une partie des façades ont été construits à partir d’éléments préfabriqués, venant de
L'extérieur.
Une fois traitée, l'eau sera conduite par des tuyaux Hobas DN 1400 sur une longueur de 522 m du bassin de stockage jusqu'à l'entrée du tunnel d'eau traitée.
Tunnel d'eau traitée
Le tunnel sous pression a deux sections, celle de Svarec – Belec, d'une longueur de 10 589 m, et celle de Belec – Stepanovice, d'une longueur de 5 015 m. Les deux sections sont connectées par un tuyau DN 400 d'une longueur de 97 m équipé d'une vanne. Le tunnel a été percé avec un tunnelier Demag équipé d'une tête de forage DN 2840. Le percement a été entrepris sur trois fronts de coupe. Un renforcement temporaire par cadres métalliques ancrés était utilisé uniquement en présence d'une faille.
Le revêtement profilé de 2 140 mm de diamètre est construit en béton imperméable renforcé de grillage en acier et conçu pour une surpression de 3,5 bar. Les entrées des sections sont renforcées avec une armature en acier DN 2120, d'une épaisseur de 16 mm, comportant un revêtement interne en ciment, ce qui permet l'accès au tunnel pour les travaux de révision et pour connecter le tuyau de canalisation.
Le tunnel traverse la roche du ravin de Svratka Moravicum. Une première partie, très courte, consiste en un mélange de phyllade, schiste micacé et calcaire cristallin, avec des quantités considérables de graphite au niveau des fossés tectoniques. Le restant du tunnel traverse des gneiss « Bites » avec des quantités variables de roche de type amphibolite et phyllite.
Dans l'ensemble, l'intensité des infiltrations d'eau rencontrées pendant le percement était plutôt faible. Ce problème a été rencontré surtout dans la partie initiale du tunnel et était lié aux conditions hydrogéologiques locales. Un des résultats attendus du percement du tunnel était le manque d'eau dans les puits du village de Zaskali. Comme prévu dans le projet, la canalisation d'eau qui approvisionnait le village a été raccordée à une nouvelle source d'eau. Les fuites d'eau d'exhaure ont été traitées dans la station de traitement adéquate avant d'être rejetées dans un milieu récepteur. Lors du percement du tunnel, aucun problème n'a été rencontré qui n'avait pas été prévu dans les conclusions de l'étude et l'ensemble des travaux a été réalisé conformément aux hypothèses du projet.
Signalé déjà dans les conclusions du rapport d'expertise, et l'ensemble des travaux a été accompli selon les prévisions du projet.
Pipeline Stepanovice – Cebin
À partir de Stepanovice, l'eau sera conduite par pipeline à travers une région en majeure partie agricole vers le réservoir de Cebin. Cette section est d'une longueur de 13 100 m. Des tuyaux Hobas DN 1400 sont utilisés pour une surpression de 8-13 bar. Grâce à trois vannes, le tuyau sera divisé en sections et une vanne de débit conique sera installée dans la station de pompage de Cebin.
Station de pompage et réservoir d'eau de Cebin
La station de pompage servira à transporter l'eau de la conduite d'adduction existante de Brezova au réservoir d'eau de Cebin dans le cas où le débit dans cette conduite dépasserait 810 l/s. L'eau douce de Vir sera mélangée avec l'eau aérée et plus dure de Brezova dans le réservoir de Cebin (capacité de 8 500 m³). Là, il sera également possible d’ajouter du chlore et de pomper la quantité d’eau nécessaire dans le branchement Rosice – Moravsky Krumlov.
Pipeline Cebin – Bosonohy
Du réservoir de Cebin, l'eau sera conduite par le pipeline DN 1000 existant vers le réservoir de Palacky pour Brno et par une nouvelle canalisation Hobas DN 1100, 9 155 m de long, à une surpression opérationnelle de 6-16 bar, jusqu’à la zone de Medlanky, où un nouveau réservoir de 1 × 10 000 m³ est prévu pour desservir la partie nord de Brno. Cependant, la construction de ce réservoir dépendra du développement de la zone à desservir, et il est possible qu'elle soit reportée. À partir de Medlanky le pipeline se poursuit, avec un tuyau de profil DN 1100 jusqu’au réservoir de Bosonohy. La première partie du pipeline, une section de 3 280 m de long jusqu’à Bystre, sera enterrée, et le reste passera par un tunnel.
Tunnel de Bystre
Le tunnel sera à sec et d'une longueur de 4 050 m. Il sera percé à l'aide d’un tunnelier Demag, avec un diamètre de tête de forage de 3,010 m, à partir d'un seul front de coupe. Du fait des conditions géologiques favorables, aucun revêtement temporaire n’est prévu, sauf près des failles où l'on pense qu'il va falloir stabiliser par des palplanches métalliques ancrées. Il n'y aura pas de mise en place d'un revêtement permanent, mais dans une partie du tunnel du béton.
appliqué à la lance sera sans doute nécessaire. Des pipelines Hobas DN100 pour une surpression opérationnelle de 6-16 bar seront installés dans le tunnel. Le tunnel traverse la roche du massif de Brno, formé principalement de roche diorite avec par endroits de roche ultrabasique. Des conditions géotechniques favorables sont attendues lors du percement, sauf dans quelques zones ultrabasiques ou en présence de failles.
L'eau infiltrée pendant le percement sera traitée avant d’être rejetée dans un cours d’eau. Dans la rivière Svratka, un cours d’eau protégé qui passe devant l’entrée du tunnel, un mur protecteur submergé sera placé pour empêcher que la rivière ne soit contaminée par des matières flottantes.
Autres installations
Une station de pompage desservant une zone à pression élevée fera partie des installations du réservoir de Bosonohy, qui a une capacité de 2 × 10 000 m³. Le contrôle de tout le VOV sera compris dans le système d’adduction d'eau de Brno, dont le centre de contrôle est situé à Brno-Pisarky. Les données et les instructions seront transmises des installations vers le centre de contrôle par liaison radio. Les réseaux d’assainissement, y compris des stations de traitement des eaux usées, dans trois villages de la vallée de la rivière Svratka, font également partie du VOV.
La distribution d’eau
Les systèmes de distribution d’eau mis en place dans le cadre de la troisième étape du VOV se divisent en quatre domaines principaux :
- - l'approvisionnement des villages dans la vallée de la Svratka, de Vir à Tisnov ;
- - l'approvisionnement de la partie ouest de la région par la canalisation d'adduction de Cebin à Moravsky Krumlov ;
- - l'approvisionnement de la partie sud de la région par la canalisation d’adduction du réservoir de Bosonohy, en passant par le réservoir de Moravany, jusqu’à Zidlochovice ; et
- - l'approvisionnement de l’est de la région par la canalisation d’adduction raccordée à la section sud près de Rajhard, en passant par le réservoir de Prace jusqu’au bassin de stockage de Slavkov.
La longueur totale des pipelines d’adduction de profil DN 250-800 devrait être 76 500 m, et la longueur totale des tuyaux de raccordement pour les villages sera autour de 257 000 m. La capacité totale des 57 réservoirs d'eau prévus atteindra 42 960 m³.
Conformément au calendrier initial, l'eau a été acheminée de Vir jusqu’au réservoir de Bosonohy en 1995. La distribution de l'eau à tous les endroits prévus, conformément aux prévisions de la troisième étape, a été réalisée entre 1995 et 1998.
