Station de pompage (HU)

Traduction anglaise : Pumping station, Sewage pump

Dernière mise à jour : 30/06/2020

Ouvrage installé sur un réseau lorsque les écoulements ne peuvent pas être assurés par l'action de la gravité.

Une station de pompage regroupe une réserve à surface libre, la bâche, qui sert de stockage amortisseur entre le débit arrivant à la station et celui que peuvent prendre en charge les pompes, une ou plusieurs pompes ainsi que les équipements nécessaires à leur fonctionnement, qu'ils soient mécaniques, hydrauliques ou électriques. La station de pompage comprend également le génie civil nécessaire pour implanter et protéger le matériel, avec, souvent, un système de dégrillage, la bâche de pompage, des vannes d'isolement et parfois un déversoir d’orage de sécurité. Dans les systèmes d'assainissement, on trouve des stations de pompage à l'entrée des stations d'épuration ou pour la reprise des boues, en protection contre les refoulements, les crues ou les marées, etc. L'eau pompée peut être relevée vers un réseau gravitaire (station de relèvement) ou vers un réseau sous pression (station de refoulement).

Les équipements de fonctionnement

Sauf exception, une station de pompage comporte au moins deux pompes pouvant fonctionner alternativement ou ensemble, ce qui présente deux avantages :

• offrir une sécurité contre les pannes ;
• donner une capacité de pompage plus importante en cas de besoin, ce qui permet de limiter le volume des bâches dans des zones où même le sous-sol est très encombré ou convoité.

Le système de commande automatique, généralement préconisé, est plus ou moins complexe (armoire câblée, automate programmable ou équipement informatique plus complexe), selon l'importance de la station, le rôle qui lui est assigné et la présence ou non de personnel ; il doit pouvoir être basculé en commande manuelle. Ce système détecte toutes les anomalies de fonctionnement, et transmet des alarmes, éventuellement, vers un poste surveillance, d'où l'on peut (ou non) assurer une télémaintenance ou une télécommande. Le déclenchement des pompes est assuré par un capteur de niveau haut de l'eau en entrée de station, capteur mécanique (flotteur à contact) ou autre (sonde à ultra-sons, sonde piézo-électrique, etc.).

Souvent, plusieurs seuils sont définis de manière à échelonner les mises en route des pompes (en "cascade"). De même, la détection de différents seuils bas déclenche l'arrêt progressif des pompes. Le battement doit être suffisamment ample pour éviter des successions de démarrages et d'arrêts des pompes nuisibles à tous les équipements. Il doit donc y avoir une parfaite cohérence entre les gammes de débits à relever, les variations du niveau d'entrée, et les caractéristiques des pompes. Souvent, la construction d'une bâche de pompage s'avère nécessaire, et on a tout intérêt à la dimensionner largement (bâche tampon), et parfois à l'équiper de déflecteurs devant les pompes. Selon l'énergie choisie ou disponible, l'entraînement des pompes est assuré par des moteurs électriques, thermiques ou hydrauliques. La station est conçue avec tous les dispositifs de protection contre les incidents possibles, tels que défaut de capteur, échauffement des moteurs, désamorçage des pompes, pannes d'alimentation, coups de bélier, rupture de conduite, etc..

Les pompes peuvent être immergées ou non, et différents types sont distingués selon la forme de la roue, du corps de pompe, et le nombre de roues :

• les pompes centrifuges à écoulement radial sont bien adaptées aux grandes charges ;
• les pompes à écoulement mixte conviennent pour les charges moyennes ;
• les pompes à hélices sont à réserver aux charges faibles.

Pompes immergées dont une démontée pour maintenance (reprise réseau unitaire) ; crédit photo Patrick Savary.

Les pompes immergées à passage intégral sont recommandées pour l'assainissement, avec, pour les petites stations, une roue vortex pour les eaux usées, et une roue mono-canal pour les eaux pluviales. Les pompes modernes sont aptes à évacuer la majorité des corps en suspension dans l'eau. Toutefois, des systèmes de grilles, de défeuillage, de dessablage sont parfois indispensables, notamment pour des prises d'eau en rivières ou en bassins.

Principes de dimensionnement des stations de pompage

La conception d'une station de pompage nécessite de disposer des éléments suivants :

• nature de l'effluent à relever ;
• débit moyen (immédiat et futur si une évolution rapide est prévisible) ;
• débit de pointe (idem) ;
• présence ou non d'agents corrosifs, pH, température ;
• type d'utilisation de la station (continue, intermittente, soutenue, etc.) ;
• plan des conduites d'amenée et de rejet, avec indication des cotes et des capacités de stockage internes, et repérages des apports ou dessertes situés à proximité ;
• hauteur géométrique de relèvement ou refoulement : voir Caractéristiques (courbes) ;
• hauteur manométrique totale, entre les niveaux piézométriques prévisibles (tenir compte des mises en charge possibles dans le milieu récepteur, et des vitesses dans l'ouvrage de prise) ;
• dans le cas d'un refoulement : longueur et diamètre de la conduite de refoulement ;
• disponibilités foncières, et moyens de maintenance.

A partir de ces données, plusieurs hypothèses de conception doivent être testées selon divers scénarios de fonctionnement, jusqu'au choix technico-économique qui semble le meilleur, en particulier dans le domaine des consommations d'énergie et de la sécurité. On prendra soin de placer les installations techniques au dessus des niveaux qui pourraient être inondés, suite à une panne, ou encore suite à un orage, à une crue, à une marée exceptionnelle.

Réception, fonctionnement, maintenance

La station doit être étudiée en prévision de la maintenance et du renouvellement des équipements, notamment des pompes, dont l'efficacité et la fiabilité diminuent avec le temps d'usage. L'accès pour l'entretien devra être facilité : relevage sur un rail des pompes immergées, palans. Des dispositions doivent également être prises contre les risques de formation et de dégagement d'hydrogène sulfuré. Le cahier des charges imposera une réception détaillée avant mise en eau et des tests de réception après mise en eau. Un soin particulier sera apporté à la conformité des installations électriques. Les documents suivants seront remis à l'exploitant :

• descriptifs techniques ;
• nomenclature des équipements ;
• jeu de plan de recollement ;
• notes techniques des constructeurs pour tous les équipements ;
• plans électriques en schémas développés ;
• rapport de conformité du CONSUEL.

Voir aussi : Caractéristique (courbe) (HU)

Bibliographie :

• Lencastre, A. (1982) : Manuel d'hydraulique générale ; Eyrolles ; 1982.
• DEA (1990) : Cahier des charges pour les postes de pompage d'eaux usées et pluviales de petite taille ; Conseil Général de Seine Saint Denis ; Direction de l'Eau et de l'Assainissement.