Guide pour la réduction des pertes en eau

Transcription

Guide pour la réduction
des pertes en eau
centré sur la gestion de la pression
« La gestion de la pression s’avère la plus adaptée pour des systèmes de distribution d’eau souffrant de taux élevés de fuites, étant donné que les fuites peuvent
être réduites de manière considérable en réduisant la pression dans des secteurs
spécifiques en périodes de basse consommation. Néanmoins, bien que les projets
de gestion de la pression portent leurs fruits à court terme grâce à l’eau vendue
générée, ils ne peuvent certainement pas remplacer des programmes de réhabilitation de réseaux à long terme. »
Prof. Dr.-Ing. Raimund Herz, Emérite en Génie urbain,
Université Technologique de Dresde
« La gestion active de la pression est utile en principe, mais elle reste insuffisamment appliquée. En fonction de l’analyse de la situation, on devrait combiner les
mesures de réhabilitation et la gestion de la pression en vue d’atteindre un concept idéal pour la réduction des pertes en eau. »
Dr. Stefan Gramel, Conseiller technique, Competence Center Water Supply,
Wastewater, Solid Waste, KfW Bankengruppe
Guide pour la réduction
des pertes en eau
centré sur la gestion de la pression
Photo: © Shutterstock ®
Avis important
Ce guide décrit une approche progressive de la gestion de la pression (GP). L’approche
utilisée pour mettre en œuvre la GP dépend du contexte national. Il faut comprendre que
le niveau de développement économique, la conscience environnementale, les priorités
politiques, la bonne gouvernance et les habitudes culturelles influencent les dynamiques et
les calendriers pour la modernisation de la gestion de l’eau dans un pays. La mise en œuvre
de la GP doit être vue comme une partie de ce processus de changement et progressera
différemment d’un pays à un autre.
Le guide devrait être mis en œuvre dans un esprit de coopération entre les secteurs public
et privé. Cela ne pourra pas se faire du jour au lendemain ; ainsi, une mise en œuvre progressive est nécessaire, basée sur la politique, les circonstances sociales et légales, ainsi que
sur des objectifs réalisables et réalistes.
Une association d’eau, une compagnie des eaux ou le secteur public peuvent constituer la
force motrice pour l’introduction de la GP en accord avec ce guide. Les agents qui promeuvent cette activité devraient le faire de façon transparente et dans un calendrier déterminé.
7
A propos du guide
Un des principaux objectifs du guide est de réduire les pertes en eau à travers l’amélioration
de la gestion des réseaux d’approvisionnement existants, en mettant l’accent sur la méthode
de la gestion de la pression. Le guide a été élaboré dans le cadre d’un partenariat pour le
développement (précédemment connu sous l’appellation partenariat public privé (PPP)
entre la coopération internationale allemande pour le développement (GIZ) GmbH et
VAG-Armaturen GmbH. L’ « Institute for Ecopreneurship » (IEC) de l’Université des
Sciences Appliquées du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW) a soutenu la gestion du projet.
L’ « Institute for Water and River Basin Management » (IWG) de l’Institut Technologique
de Karlsruhe (KIT) a coordonné l’élaboration du document.
D’autres experts externes des secteurs public et privé issus du domaine de la réduction des
pertes en eau ont également apporté leur appui. Le Programme des Nations Unies sur le
renforcement des capacités dans le domine de l’eau (UNW-DPC) qui organise activement
des ateliers de formations à l’échelle mondiale sur la réduction des pertes en eau a gracieusement offert son appui pour la diffusion et la mise en œuvre du guide. Le manuel technique
a été revu et commenté par des experts de l’Association Internationale de l’Eau (IWA), de
l’Université Technologique de Dresde en Allemagne et de la Banque allemande de développement (KfW). En plus, la structure et le contenu du guide pour la réduction des pertes en
eau ont été présentés lors de dialogues organisés à Beyrouth au Liban (avec la participation
de 44 participant(e)s venu(e)s du Liban, de la Jordanie, de la Syrie et des Territoires Palestiniens) ainsi qu’à Lima au Pérou (plus de 200 participant(e)s du Pérou et de la Bolivie). Le
projet et le guide ont également été présentés à des représentant(e)s d’entreprises de
consultant(e)s allemand(e)s ainsi qu’à la conférence 2010 de l’IWA sur les pertes en eau à
Sao Paulo au Brésil. Les observations et suggestions des participant(e)s ont été collectées et
incorporées dans les documents.
L’équipe de gestion de cette initiative tient à exprimer ses sincères remerciements aux
expert(e)s de VAG, de la GIZ, de l’IWG-KIT et de l’IEC-FHNW et à tous/toutes les
participant(e)s pour avoir partagé leurs temps, informations et connaissances sur le sujet.
Pour de plus amples informations, veuillez visiter le site : www.waterlossreduction.com
8
Deutsche Gesellschaft für
VAG Armaturen GmbH (VAG)
Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
L. Happich, J. Baader, R. Trujillo
D. Ziegler, F. Sorg,
P. Fallis, K. Hübschen
P.O. Box 5180
65726 Eschborn
Allemagne
Tel. : +49 6196 79 0
Fax : +49 6196 79 11 15
[email protected]
www.giz.de
Carl-Reuther-Str. 1
68305 Mannheim
Allemagne
Tel. : +49 621 749 0
Fax : +49 621 749 291 000
[email protected]
www.vag-group.com
Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW)
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
Institute for Ecopreneurship (IEC)
Institute for Water and
River Basin Management (IWG)
D. Mutz, E. Oertlé
P. Klingel, A. Knobloch
Gründenstr. 40
4132 Muttenz
Suisse
Tel. : +41 467 42 42
Fax : +41 61 467 44 60
[email protected]
www.fhnw.ch/hls
Kaiserstr. 12
76131 Karlsruhe
Allemagne
Tel. : +49 721 608 44561
Fax : +49 721 608 44608
[email protected]
http://iwk.iwg.kit.edu
9
Préface
Chères lectrices, chers lecteurs,
Au cours de ces premières années du 21ème siècle, 900
millions de personnes - environ un septième de la population mondiale - n’ont pas accès à l’eau potable en quantité
suffisante. La rareté et la qualité de l’eau font parties des
premières causes de pauvreté, de maladies et de dégradation
de l’environnement. Avec la rapide croissance démographique, l’urbanisation sans cesse grandissante et les effets
du changement climatique déjà apparents ; il est de plus en plus difficile de fournir et de
maintenir des approvisionnements adéquats en eau.
Dans les pays en voie de développement et émergents, entre 40 et 80% de l’eau introduite
dans les réseaux d’approvisionnement en eau est perdue en raison des fuites. Cette perte de
la plus précieuse ressource mondiale a des conséquences économiques considérables. Des
sommes colossales sont en train d’être dépensées pour accroître la production de l’eau afin
de compenser les pertes en eau alors qu’elles pourraient être investies dans la maintenance
ou les infrastructures existantes.
L’Allemagne est un des plus gros donateurs au monde dans le domaine de l’eau et de l’assainissement et le plus gros donateur pour l’Afrique. Chaque année, le Gouvernement allemand dépense environ 350 millions d’euro dans des interventions liées à l’eau avec une
population bénéficiaire des activités en cours dans le secteur de l’eau estimée à environ 80
millions de personnes. Réduire les pertes en eau est un aspect important de nos projets de
développement.
De nombreux pays ont déjà mis en place une stratégie de gestion de l’eau et la réduction des
pertes en eau est généralement considérée comme une question importante. L’Allemagne
jouit d’une excellente réputation partout dans le monde pour sa technologie sophistiquée et
de haute qualité dans le domaine de l’eau. Il est techniquement possible de réduire les pertes
en eau dans le système d’approvisionnement jusqu’à environ 5%. Toutefois, la réduction des
pertes en eau ne repose pas seulement sur des solutions techniques : des stratégies efficaces
doivent être intégrées à un système de gouvernance de l’eau bien régulé et inclusif. La mise
en œuvre constitue habituellement un défi car de nouvelles manières de partager les responsabilités doivent être établies et des changements dans les habitudes traditionnelles des
10
consommateurs doivent être opérés. Les processus de réforme relatifs à la gouvernance de
l’eau sont souvent complexes et exigent beaucoup de temps – mais ils sont absolument
nécessaires.
Voilà pourquoi je salue la publication du guide pour la réduction des pertes en eau et l’accent
particulier qui est mis sur les questions techniques et managériales. Elles sont le résultat
d’une coopération couronnée de succès entre la coopération internationale allemande au
développement (GIZ) GmbH et VAG-Armaturen GmbH dans le cadre du programme de
développement de partenariats (www.develoPPP.de). Ce partenariat promeut un très grand
renforcement des capacités au profit des décideurs/décideuses et des parties prenantes aux
niveaux national et régional. Le guide permet d’accroître la prise de conscience par rapport
aux causes des pertes en eau et d’identifier des voies pour leur réduction. Présentées sous la
forme d’un document de référence ouvert à tous/toutes, elles constituent un outil efficace de
transfert des compétences et d’aide pour l’utilisation durable de l’eau à l’échelle mondiale.
Ce partenariat pour le développement est un excellent exemple de progrès qui peut être
atteint quand la coopération au développement et le secteur privé travaillent main dans la
main. En ma qualité de Ministre fédéral de la coopération économique et du Développement, je suis convaincu que cette publication va motiver les décideurs/décideuses, les
directeurs/-trices exécutifs/-ives, les ingénieurs et techniciens/-ciennes des services des eaux
des pays en voie de développement et émergents, d’accroître leurs efforts de réduction des
pertes en eau et ainsi contribuer à la gestion efficace et durable de l’eau.
Sincèrement,
Dirk Niebel
Ministre fédéral de la coopération économique
et du développement
11
Note des éditeurs
Ce guide est le résultat d’un partenariat pour le développement avec le secteur privé établi
en 2009 entre la coopération allemande internationale au développement (GIZ) GmbH et
VAG-Armaturen GmbH (VAG). Le but du partenariat était d’améliorer la capacité des
services des eaux à gérer durablement les systèmes d’approvisionnement en eau et de réduire
les pertes en eau en mettant l’accent particulièrement sur la gestion de la pression (GP). Les
partenariats pour le développement (anciennement PPP, partenariat publique-privé) sont en
train de gagner de l’importance et d’être acceptés dans la coopération allemande au développement à la suite de nombreuses expériences réussies. Les PPP présupposent un engagement
de la part du secteur privé sur le long terme plutôt que de mettre l’accent sur ses intérêts à
court terme et les retours rapides sur investissement. Les mesures de développement et le
savoir-faire du secteur privé peuvent se compléter et visent à obtenir des résultats efficaces
et durables.
VAG (www.vag-group.com) est une entreprise hautement expérimentée en vannes pour des
applications pour l’eau et les eaux usées, et jouit de la réputation d’être le pionnier dans
l’offre de solutions modernes et globales. La GIZ (www.giz.de) est une entreprise fédérale de
coopération pour le développement durable opérant à l’échelle mondiale. Le projet englobe
en outre les connaissances de deux universités : l’Institut Technologique de Karlsruhe (KIT)
(www.kit.edu) et l’Institute for Ecopreneurship (IEC) (www.fhnw.ch/lifescience/institut-fuerecopreneurship) de l’Université des Sciences Appliquées du Nord-Ouest de la Suisse
(FHNW) (www.fhnw.ch/hls). Le KIT est une des universités techniques leaders en Allemagne et un centre national de recherche de grande envergure et a participé au projet à
travers l’Institute for Water and River Basin Management (IWG). Le département de l’IWG
responsable des réseaux d’approvisionnement en eau (http://iwk.iwg.kit.edu) travaille principalement dans le domaine de la modélisation hydraulique, l’analyse des réseaux de distribution d’eau et la réduction des pertes en eau. Les principales zones de l’IEC sont l’enseignement et la recherche appliquée dans les domaines de la gestion durable des ressources, la
biotechnologie et l’éco-toxicologie.
Mettre en commun l’expertise nationale de deux entreprises actrices mondiales telles que la
GIZ et VAG et la complétant avec l’expertise académique se sont avérés un effort payant.
Nous sommes convaincus qu’utiliser et mettre en œuvre ce guide et les recommandations
qui en découlent sur la manière de surmonter les problèmes existants conduira directement
12
et indirectement à une gestion plus durable des réseaux y compris la réduction des pertes en
eau et garantira un approvisionnement constant, sain et équitable en eau pour un plus grand
nombre de ménages. En Jordanie par exemple, les pertes en eau ont été effectivement
réduites de 40% dans la zone du projet et l’eau introduite nécessaire pour satisfaire les
besoins des clients a baissé considérablement. En plus, le guide va contribuer à une plus
grande exploitation et maintenance préventive, qui s’avère moins coûteuses sur le long terme
que de réagir seulement aux dommages courants. En effet, les ruptures de conduites seront
réduites et la durée de vie du réseau augmentera. En outre, la planification des investissements à court, moyen et long termes pour la gestion durable des réseaux d’approvisionnement en eau sera améliorée. Eventuellement, une meilleure gestion et maintenance du réseau
de distribution d’eau va réduire la pollution de l’eau potable (questions de qualité) et réduire
ainsi les infections liées à l’eau grâce à un approvisionnement en eau plus propre et sûr.
13
Table des matières
1 Introduction au guide................................................................................................................................................................. 23
1.1 Objectifs et contexte........................................................................................................................................................... 24
1.2 Structure de ce manuel technique........................................................................................................................... 27
2 Introduction à la réduction des pertes en eau............................................................................................................... 31
2.1 Le besoin pour une réduction des pertes en eau......................................................................................... 32
2.1.1 Pertes en eau – un problème global...................................................................................................................... 32
2.1.2 Réduction des pertes en eau pour un développement durable......................................................... 35
2.1.3 Cadre politique et financier pour une gestion efficiente et durable des
ressources en eau................................................................................................................................................................ 36
2.1.4 Renforcement des capacités dans le domaine de la réduction des pertes en eau............ 38
2.1.5 Les quatre méthodes centrales d’intervention pour
combattre les pertes réelles en eau...................................................................................................................... 39
2.2 Gestion de la pression...................................................................................................................................................... 41
2.2.1 Principes...................................................................................................................................................................................... 41
2.2.2 Technologie et mode opératoire................................................................................................................................. 42
2.2.3 Avantages de la gestion de la pression.............................................................................................................. 44
3 Comprendre les pertes en eau............................................................................................................................................. 47
3.1 Objectifs....................................................................................................................................................................................... 48
3.2 Définitions et terminologie............................................................................................................................................ 49
3.3 Facteurs clés d’influence................................................................................................................................................ 51
3.4 Pertes réelles........................................................................................................................................................................... 52
3.4.1 Classification........................................................................................................................................................................... 52
3.4.2 Hydraulique des fuites...................................................................................................................................................... 54
3.4.3 Causes des pertes réelles.............................................................................................................................................. 56
3.4.4 Impacts des pertes réelles............................................................................................................................................ 61
3.5 Pertes apparentes................................................................................................................................................................. 65
3.5.1 Classification........................................................................................................................................................................... 65
3.5.2 Causes des pertes apparentes.................................................................................................................................... 65
3.6
Gaspillage de l’eau.............................................................................................................................................................. 67
3.7
Résumé et étapes à venir............................................................................................................................................... 68
4 Elaborer une stratégie technique de réduction des pertes en eau...................................................................... 71
4.1 Objectifs....................................................................................................................................................................................... 72
4.2 Le besoin pour une gestion des pertes en eau............................................................................................... 73
16
Contenu
4.3 4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.3.6
4.3.7 4.4 4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.5 4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.6 Analyse de la situation actuelle................................................................................................................................ 75
Diagnostic préliminaire du système....................................................................................................................... 75
Détermination du bilan d’eau...................................................................................................................................... 75
Crédibilité des calculs du bilan d’eau.................................................................................................................. 79
Evaluer et quantifier les pertes réelles............................................................................................................... 81
Evaluation et quantification des pertes apparentes................................................................................... 86
Calculer et analyser les indicateurs de performance pertinents..................................................... 87
Evaluer les économies potentielles........................................................................................................................ 93
Identifier les mesures appropriées......................................................................................................................... 96
Sélectionner les méthodes............................................................................................................................................ 96
Définir le niveau économique des fuites............................................................................................................. 98
Fixer des objectifs................................................................................................................................................................ 99
Concevoir et mettre en œuvre un programme de contrôle des pertes en eau.................... 104
Plan d’action.......................................................................................................................................................................... 104
Sélectionner et mettre en œuvre des méthodes d’intervention...................................................... 106
Evaluation des résultats.............................................................................................................................................. 106
Résumé et prochaines étapes.................................................................................................................................. 107
5 Données de base préalables à une gestion durable des pertes en eau...........................................................109
5.1
Objectifs....................................................................................................................................................................................110
5.2
Systèmes d’information et gestion des pertes en eau...........................................................................111
5.2.1 L’information : un préalable à une gestion efficiente des pertes en eau................................111
5.2.2 Description des systèmes d’information pertinents................................................................................113
5.2.3 Intégration dans un SIG global...............................................................................................................................115
5.2.4 Définir les objectifs ........................................................................................................................................................115
5.3 Bases des SIG.......................................................................................................................................................................117
5.3.1 Définition d’un système d’information géographique..............................................................................117
5.3.2 Niveau de mise en œuvre............................................................................................................................................118
5.3.3 Prérequis pour les utilisateurs du SIG...............................................................................................................118
5.3.4 Types de données............................................................................................................................................................... 120
5.3.5 Structure des données SIG......................................................................................................................................... 120
5.3.6 Collecte des données, conversion et intégration....................................................................................... 122
5.4
Base cartographique....................................................................................................................................................... 124
5.4.1 Données d’entrée pour la base cartographique.......................................................................................... 124
5.4.2 Contenus de la base cartographique.................................................................................................................. 124
5.4.3 Considérations relevant de la qualité des données................................................................................ 125
5.5
Cadastre du réseau.......................................................................................................................................................... 127
5.5.1 Objectifs.................................................................................................................................................................................... 127
5.5.2 Données d’entrée pour le cadastre du réseau............................................................................................. 127
5.5.3 Structure des données................................................................................................................................................... 129
5.5.4 Cadastre du réseau et fuites.....................................................................................................................................131
5.5.5 Relier le cadastre du réseau au modèle hydraulique............................................................................131
5.6 Modèle hydraulique.......................................................................................................................................................... 133
Contenu
17
5.6.1
5.6.2
5.6.3
5.6.4
5.7
5.7.1
5.7.2
5.7.3
5.7.4
5.8
5.8.1
5.8.2
5.9
Définition et objectifs...................................................................................................................................................... 133
Bases de la modélisation hydraulique.............................................................................................................. 133
Données d’entrée................................................................................................................................................................ 137
Mise en place du modèle............................................................................................................................................. 137
Base de données des dégâts.................................................................................................................................... 139
Objectifs.................................................................................................................................................................................... 139
Collecter les données concernant les dégâts.............................................................................................. 140
Analyse des dégâts.......................................................................................................................................................... 142
Lien entre la fréquence des dégâts et la pression du réseau......................................................... 142
Systèmes d’information des clients (SIC)....................................................................................................... 144
Objectifs.................................................................................................................................................................................... 144
Composantes du SIC........................................................................................................................................................ 144
Résumé et étapes à venir............................................................................................................................................ 148
6 Méthodes et instruments pour la réduction des pertes en eau réelles...........................................................151
6.1
Objectifs.................................................................................................................................................................................... 152
6.2 Agir contre les pertes en eau réelles................................................................................................................. 153
6.2.1 Planification des interventions................................................................................................................................ 153
6.2.2 Choix des méthodes d’intervention appropriées......................................................................................... 155
6.3 Les secteurs de distribution mesurés (SDM)............................................................................................. 156
6.3.1 Définition et objectif des SDM.................................................................................................................................. 156
6.3.2 Conception d’un SDM....................................................................................................................................................... 157
6.3.3 La mise en œuvre de SDM.......................................................................................................................................... 159
6.3.4 Opération et gestion......................................................................................................................................................... 160
6.4 Gestion de la pression................................................................................................................................................... 163
6.4.1 Définition et objectif de la gestion de la pression................................................................................... 163
6.4.2 Concepts de modulation............................................................................................................................................... 165
6.4.3 Types de vannes de régulation de la pression (VRP).............................................................................171
6.4.4 Types de secteurs de gestion de pression...................................................................................................... 178
6.4.5 Planification et conception......................................................................................................................................... 179
6.4.6 Limitations de la gestion de la pression......................................................................................................... 186
6.5 Contrôle actif des fuites (CAF)................................................................................................................................ 188
6.5.1 Définition et but du contrôle actif des fuites................................................................................................ 188
6.5.2 Méthodes de prise de conscience......................................................................................................................... 190
6.5.3 Méthodes de détection des fuites.........................................................................................................................191
6.5.4 Méthodes de localisation des fuites................................................................................................................... 193
6.6 Réparation des fuites...................................................................................................................................................... 196
6.6.1 Objectif....................................................................................................................................................................................... 196
6.6.2 Problèmes organisationnels et procédures d’exploitation................................................................. 196
6.6.3 Exécution des travaux de réparation.................................................................................................................. 197
6.7 La gestion des infrastructures................................................................................................................................. 198
6.7.1 Aperçu général.................................................................................................................................................................... 198
6.7.2 Facteurs contribuant à la détérioration des infrastructures des services des eaux...... 198
18
Contenu
6.7.3
6.7.4
6.7.5
6.8 Collecte et information sur l’organisation des actifs............................................................................. 200
Analyse des données...................................................................................................................................................... 201
Intégration des données et prise de décision.............................................................................................. 202
Résumé et étapes suivantes...................................................................................................................................... 205
7 Études de cas..............................................................................................................................................................................207
7.1 Modules de formation à la gestion de la pression – l’exemple de Lima, Pérou................ 209
7.1.1 Contexte.................................................................................................................................................................................... 209
7.1.2 Développement du processus – l’approche du centre de formation........................................... 210
7.1.3 Résultats et impacts.......................................................................................................................................................211
7.1.4 Leçons apprises..................................................................................................................................................................211
7.1.5 Références..............................................................................................................................................................................211
7.2 Réduire les pertes en eau par la gestion de la pression –
le cas de Santo Amaro, Brésil................................................................................................................................. 213
7.2.1 Contexte.................................................................................................................................................................................... 213
7.2.2 Développement du processus................................................................................................................................... 214
7.2.3 Résultats et bonne pratique...................................................................................................................................... 214
7.2.4 Leçons apprises.................................................................................................................................................................. 215
7.2.5 Références.............................................................................................................................................................................. 215
7.3 Modélisation hydraulique – le cas de Ouagadougou, Burkina Faso............................................ 217
7.3.1 Contexte.................................................................................................................................................................................... 217
7.3.2 Développement du processus – modélisation hydraulique............................................................... 218
7.3.3 Résultats et stratégie..................................................................................................................................................... 219
7.3.4 Bonne pratique..................................................................................................................................................................... 220
7.3.5 Leçons apprises.................................................................................................................................................................. 220
7.3.6 Développement futur....................................................................................................................................................... 220
7.3.7 Références.............................................................................................................................................................................. 221
7.4 Pertes en eau réduites à plus de 40% - le cas de Ain Al Basha, Jordanie........................... 223
7.4.1 Contexte.................................................................................................................................................................................... 223
7.4.3 Bonne pratique..................................................................................................................................................................... 224
7.4.4 Leçons apprises.................................................................................................................................................................. 225
7.4.5 Références.............................................................................................................................................................................. 225
7.5 Réduction des pertes apparentes d’eau – le cas de Huaraz, Peru............................................... 227
7.5.1 Contexte.................................................................................................................................................................................... 227
7.5.3 Résultats et bonne pratique...................................................................................................................................... 230
7.5.4 Leçons apprises.................................................................................................................................................................. 230
7.5.5 Références.............................................................................................................................................................................. 231
Références........................................................................................................................................................................................234
Abréviations ....................................................................................................................................................................................242
Imprint................................................................................................................................................................................................244
Contenu
19
Photo : © A. Knobloch, 2009
Aperçu
Introduction au guide
1
Introduction à la réduction des pertes en eau
2
Comprendre les pertes en eau
3
Elaborer une stratégie technique de réduction des pertes en eau
4
Données de base préalables à une gestion durable des pertes en eau
5
Méthodes et instruments pour la réduction des pertes en eau réelles
6
Études de cas
7
21
Photo : © F. Boyer, 2010
22
Introduction au guide
23
1
1.1 Objectifs et contexte
Ce guide vise à fournir des connaissances aux décideurs, à l’ensemble des acteurs, aux
équipes dirigeantes, aux départements en charge de la planification, de la conception et aux
équipes opérationnelles des pays en développement et ceux émergents en ce qui concerne la
réduction des pertes en eau dans les compagnies des eaux. Ce guide est accompagné de
matériel de renforcement de capacités et de mise en œuvre de projets pilotes dans le souci
d’un transfert de connaissances et d’une mise en œuvre de la technologie de pointe en
matière de gestion de la pression (GP).
(a)
La structure globale de guide pour la réduction des pertes en eau se compose des éléments
suivants :
àà
àà
àà
un résumé pour les décideurs
ce manuel technique
du matériel supplémentaire.
Ce matériel doit fournir aux autorités du secteur de l’eau, aux compagnies des eaux et aux
associations professionnelles toutes les informations nécessaires pour comprendre l’origine,
la nature et l’impact des pertes en eau, élaborer et mettre en œuvre une stratégie personnalisée et choisir les méthodes et les instruments les plus efficients en ce qui concerne la réduction des pertes en eau.
Il existe différents types de pertes en eau et il y a différents facteurs et causes influençant
la quantité et le type d’eau perdue dans un réseau d’alimentation en eau. Sans une connaissance appropriée sur la nature des pertes en eau, il est impossible de trouver les solutions
correctes et les plus efficientes aptes à les réduire. Pour cette raison, l’objectif premier de ce
guide pour la réduction des pertes en eau est de fournir une compréhension adéquate des
pertes en eau de telle manière que des réponses aux questions fondamentales suivantes puissent être trouvées : où est-ce que le système perd-il de l’eau ? Comment l’eau est-elle perdue ?
Pourquoi se perd-elle ? Et quelle en est la quantité perdue ? Réduire les pertes en eau est généralement une entreprise onéreuse et longue. Le second objectif de guide est de montrer
24
pourquoi il est important et pourquoi il est habituellement très profitable pour une compagnie des eaux de prendre des mesures contre les pertes en eau. Enfin, ce guide doive présenter
des méthodes et technologies de pointe pour l’évaluation et la réduction des pertes en eau en
mettant un accent particulier sur la gestion de la pression comme un puissant instrument
apte à faire baisser les pertes réelles en eau.
Le guide vise trois groupes : il s’agit tout d’abord des décideurs issus des ministères nationaux de l’eau, des autorités, des compagnies des eaux et des associations professionnelles
au sein du secteur de l’eau. Le Résumé a pour but de les sensibiliser sur l’importance de la
reduction des pertes en eau et de fournir quelques brèves informations en ce qui concerne
la gestion de la pression et son potentiel pour la réduction des pertes réelles en eau. Le manuel technique vise le second groupe, à savoir principalement les directeurs techniques, ingénieurs et techniciens travaillant pour les compagnies des eaux. Le matériel supplémentaire
est conçu pour les techniciens et le personnel opérationnel.
Tous les documents seront disponibles en version imprimée et peuvent également être
téléchargés gratuitement depuis le site du projet : www.waterlossreduction.com
(b)
Matériel de renforcement des capacités
Le guide pour la réduction des pertes en eau fournit l’expertise en ce qui concerne les aspects
techniques, sociaux et environnementaux de la gestion des pertes en eau de manière générale
et de la gestion pour la pression en particulier.
Un ensemble de modules de formation complétant le guide a été élaboré comme instrument pour le renforcement des capacités, et est conçu pour former le personnel des secteurs
public et privé sur le sujet de la réduction des pertes en eau. Les modules de formation
prennent en compte le cadre contextuel spécifique des pays en développement et ceux émergents. Ils devront permettre aux participants de comprendre les avantages et les potentiels
de la réduction des pertes en eau comme contribution au développement durable.
Les modules de formation sont téléchargeables sur le site du projet et visent à être employés comme notes de lecture pour les ateliers et séminaires.
Cependant, le besoin en renforcement de capacités concernant la réduction des pertes
en eau varie largement en fonction des pays et des entreprises. Il est donc nécessaire de recourir à des stratégies de renforcement de capacités sur-mesure à même de permettre aux
acteurs nationaux de mettre en œuvre avec succès les mesures de réduction des pertes en eau.
Ces sessions de formation devraient donc faire part d’une stratégie globale de renforcement
des capacités. (c.f. Chapter 2.1.4).
25
1
(c)
Mise en œuvre de projets pilotes Une autre mesure accompagnant le guide de réduction des pertes en eau est la mise en
œuvre de projets pilotes en collaboration avec des compagnies des eaux intéressées. L’objectif
de ces projets pilotes est de démontrer l’applicabilité et l’efficience de la gestion de la pression en tant que mesure à court, voire moyen terme en vue de combattre les pertes réelles
en eau. Durant les cinq dernières années, VAG a installé avec succès plusieurs systèmes de
gestion de la pression à Ain El Basha (Jordanie), Santo Amaro et Belo Horizonte (Brésil) de
même qu’à Lima (Pérou), entre autres. VAG possède donc non seulement la technologie
mais aussi une équipe très expérimentée. Vous trouverez plus de détails concernant ces projets dans les études de cas au Chapitre 7.
Au moment de la rédaction de ce manuel, la mise en œuvre de projets pilotes potentiels
se préparait à Saida (Liban) et à Ouagadougou (Burkina Faso).
26
1.2 Structure de ce manuel technique
Le guide se compose de trois ensembles de documents (Figure 1.1) : le manuel technique dispose de deux chapitres introductifs, quatre chapitres techniques et un chapitre qui présente
des études de cas. Les chapitres introductifs dont le but est d’attirer l’attention sur l’importance de la réduction des pertes en eau font également l’objet d’un résumé destiné aux
décideurs. Les quatre chapitres techniques sont accompagnés d’un ensemble de matériaux
supplémentaires offrant une introduction détaillée sur des sujets sélectionnés.
Figure 1.1
Aperçu des composantes du guide de réduction des pertes en eau
Prise de conscience
1
uel
Man ique
n
tech
2
Introduction
à la réducIntroduction tion des
au guide
pertes en eau
ure
Broch
pour urs
e
décid
Base technique & solutions
Exemples
3
4
5
6
7
Compréhension
Stratégie
Prérequis
Méthodes
Etudes
de cas
el
Matéri enm
supplé
taire
Le manuel technique se termine par une liste de références incluant l’ensemble de la littérature ayant été utilisée dans le cadre de l’élaboration de ce manuel. Les références sont indiquées dans le texte au moyen de [0].
Les contenus du manuel technique suivent les cinq étapes principales décrites dans la
Figure 1.2. à la page suivante. Cet enchaînement se poursuit tout au long des chapitres 2 à
6. Cependant, chaque chapitre est autonome et peut être lu indépendamment des autres en
fonction des besoins du lecteur. Tous les chapitres possèdent la même structure et commencent par la présentation des objectifs dudit chapitre. Tous les chapitres se terminent par un
bref résumé dans le but d’évaluer les leçons apprises et d’ouvrir une perspective concernant
le chapitre suivant.
27
1
Figure 1.2
Contenu du manuel technique
Prise de conscience et avantages
Chapitre 1 & 2
Impacts économiques
Impacts techniques
Impacts sociaux et écologiques
Chapitre 3
Types des pertes en eau
Causes et facteurs d‘influence
Impacts des pertes en eau
Développement d’une stratégie
Chapitre 4
Méthodes
Analyse de la situation actuelle
Evaluation des performances
Plan d‘action
Exigence de base
Chapitre 5
Gestion des données
Modèle hydraulique
Méthodes pour la réduction des pertes
Chapitre 6
28
Secteurs de distribution mesurée (SDM)
Gestion de la pression
Contrôle actif de fuites
Réparation des fuites
Gestion des infrastructures
1
29
Photo : © A. Knobloch, 2009
31
2
2.1Le besoin pour une réduction
des pertes en eau
2.1.1 Pertes en eau – un problème global
L’eau est une ressource vitale quelque soit l’endroit au monde où l’on vit. L’eau douce n’est
pas seulement indispensable pour l’alimentation humaine, elle représente également une
matière première importante pour la production industrielle et agricole. C’est pourquoi la
disponibilité de l’eau douce est directement liée au bien-être et à la prospérité de notre société.
Cependant, l’eau douce est une ressource limitée, parfois même rare et les changements
rapides à l’échelle globale tels que la croissance démographique, le développement économique, les migrations et l’urbanisation posent des défis nouveaux aux ressources en eau et
aux infrastructures alimentant en eau les citoyens, les centres commerciaux, les industries et
les institutions. [91] Cependant, des barrières d’ordre politique, financier et/ou technique
peuvent empêcher une alimentation équitable en eau, même dans des régions où la présence
physique de l’eau est suffisante. Ce problème connu sous le nom de rareté économique de
l’eau affecte un grand nombre de pays, essentiellement en Afrique sub-saharienne, au
Moyen-orient et en Asie du sud, mais aussi en Amérique du sud et en Amérique centrale,
comme illustré dans la Figure 2.1.
Figure 2.1
Répartition globale de la rareté de l’eau [86]
Peu ou pas de pénurie
Début de pénurie d‘eau
Pénurie d‘eau physique
32
Pénurie d‘eau liée à des facteurs économiques
Non estimé
La grande quantité d’eau perdue à travers les fuites dans divers réseaux urbains de distribution d’eau (pertes en eau physiques ou ‘réelles’) et les volumes d’eau distribués sans avoir
été facturés (pertes ‘apparentes’ en eau) peuvent aggraver la situation de l’alimentation en
eau, particulièrement dans les pays en développement et ceux émergents. Les pertes réelles
et apparentes associées à la consommation autorisée non-facturée (par ex. pour les purges
des conduites principales ou pour la lutte contre les incendies) constituent la quantité de
l’eau non vendue (ENV) dans un réseau d’alimentation en eau.
En se fondant sur une étude couvrant 40 compagnies des eaux dans le sud-est asiatique et
selon la base de données IBNET sur les performances des compagnies des eaux couvrant 900
entreprises dans des pays en développement, la Banque mondiale estime que les chiffres réels
concernant le niveau global d’eau non vendue dans les pays en développement se situent dans
l’ordre de 40 à 50% de l’eau produite. [1] [39]
La Figure 2.2 montre la proportion d’compagnies des eaux et leur niveau respectif d’eau
non vendue selon la base de données IBNET.
Figure 2.2
Niveau de l’eau non vendue (ENV) dans les compagnies des eaux dans les pays en
développement selon la base de données IBNET [39]
Proportion des compagnies des eaux
29/100
24/100
3/100
< 10%
19/100
17/100
8/100
10-20%
20-30%
30-40%
40-50%
> 50%
Niveau d‘ENV
33
2
Recouvrer une partie de l’eau perdue à travers des mesures de réduction des pertes en eau
représente une alternative économique à l’exploitation de ressources nouvelles exigeant des
mesures onéreuses telles que les barrages, les puits profonds ou le dessalement de l’eau de mer.
Même en partant de chiffres plus conservateurs qui placent le niveau moyen des pertes en
eau à 35% du volume entrant dans le réseau, la Banque mondiale estime à 26,7 milliards de
m³ le volume annuel d’eau non vendue dans les pays en développement, ce qui représente
approximativement 5,9 milliards USD perdus par les compagnies des eaux chaque année. [39]
Recouvrer cette quantité d’eau perdue génererait des revenus considérables et assez d’eau
pour approvisionner une population de 90 millions de personnes supplémentaires dans les
pays en développement.
Ces chiffres sont certes renversants, mais peuvent en même temps s’avérer difficiles à
comprendre en raison de leur montant élevé. C’est pourquoi, il pourrait être utile de reconsidérer le problème à une plus petite échelle : les tests de débit des fuites montrent que les
pertes en eau seulement à partir d’un trou circulaire de 6 mm de diamètre (comme illustré
sur la Figure 2.3) dans une conduite d’alimentation à 60 m de pression s’élèvent à 1,8 m³
par heure ou 1 300 m³ par mois. Cet écoulement est suffisant pour remplir une piscine de
dimension olympique (50 x 25 x 2 = 2 500 m³) en moins de deux mois. Le même écoulement d’eau serait théoriquement suffisant pour desservir 317 habitants dans la ville de
Moshi en Tanzanie. [37]
Figure 2.3
Débit de fuite d’un orifice de 6 mm ainsi que le volume équivalent d’eau
équivalent
équivalent
6 mm
317
2 500 m3
Orifice = 6 mm
Pression = 50 m
» Fuites = 43,2 m³/j
34
Piscine de taille olympique
V = 2 500 m3
» remplie en moins de 2 mois
Consommation en eau = 136 l/pers/jour
Q = 317 x 136 l/pers/jour = 43,2 m³/j
» Eau pour 317 personnes
Il faudrait garder à l’esprit que ces quantités considérables perdues sont issues d’un seul
trou. Considérant combien de trous similaires pourraient être contenus dans un grand réseau d’alimentation en eau, il est plus que jamais crucial de prendre des mesures pour combattre les pertes en eau. La nécessité d’approvisionner plus de personnes en eau potable et
de réduire la propagation des maladies d’origine hydrique possède d’une part un fondement
éthique. D’autre part, réduire les pertes en eau contribuera à juguler les problèmes environnementaux et à faire baisser la pression sur les ressources en eau limitées. De plus, ces actions
concourront à économiser de l’énergie pour les phases de traitement et de pompage de l’eau.
Enfin, dernière raison et non des moindres, la réduction des pertes en eau devrait accroître
les recettes générées par les entreprises locales publiques et privées de distribution d’eau et
augmenter la prospérité des clients commerciaux et privés.
2.1.2 Réduction des pertes en eau pour un développement durable
L’expression développement durable ne désigne ni plus ni moins qu’un commerce florissant
qui accroît la prospérité et les opportunités dans un souci d’équité et qui utilise les ressources
naturelles de manière à garantir leur préservation pour les générations à venir. La durabilité
requiert que les aspects économiques, techniques, sociaux et écologiques soient considérés
et part du principe que les divers domaines et niveaux de la société sont liés.
Le Consensus d’Istanbul sur les ressources en eau (5e Forum mondial sur les ressources en eau,
Istanbul, 2009) a également mis l’accent sur l’importance d’une gestion équitable, optimale et
durable des ressources en eau dans le but de relever les défis posés par la demande croissante en
eau liée à la croissance démographique, au développement économique, aux migrations et à l’urbanisation ainsi qu’à l’impact négatif des changements climatiques. [91]
En ce qui concerne les réseaux de distribution d’eau fonctionnels, les pertes en eau représentent un obstacle clair au développement durable, comme le prouve la liste suivante
des impacts potentiels :
àà
àà
I mpacts économiques : les coûts d’exploitation, de traitement et de transport de
l’eau perdue sur le chemin qui mène au client sans générer des recettes pour
l’entreprise locale de distribution de l’eau. Les ruptures de conduites et les fuites
nécessitent des travaux de réparation onéreux et peuvent entraîner des dommages
considérables sur l’infrastructure environnante.
Impacts techniques : les fuites mènent à une réduction de la couverture de la
demande en eau existante, éventuellement à tel point que le réseau ne puisse plus
fonctionner de manière continue. Une alimentation non permanente entraînera
des problèmes techniques supplémentaires par une infiltration d’air dans les
35
2
àà
àà
conduites, ce qui pourrait conduire les clients à céder à la tentation d’installer
des réservoirs privés de stockage.
Impacts sociaux : les pertes en eau affectent les clients sous la forme de défaillances de l’approvisionnement, notamment la baisse de la pression, les interruptions du service et un service inégal, mais aussi quand il s’agit de risques de
santé qui pourraient survenir d’une infiltration des égoûts et d’autres agents
polluants dans les réseaux de conduites sous un régime de basse pression ou de
service non permanent.
Impacts écologiques : compenser les pertes en eau en augmentant l’extraction
de l’eau engendre une pression supplémentaire sur les ressources en eau et requiert de l’énergie supplémentaire, ce qui a pour conséquences des émissions de
dioxyde de carbone qui auraient pu être évitées.
Ces quelques exemples démontrent que la perte en eau affecte tous les aspects du fonctionnement d’un réseau de distribution d’eau. Les compagnies des eaux à l’échelle mondiale
devraient ainsi être amenées à analyser, quantifier, combattre et réduire les pertes physiques
et apparentes d’eau au sein de leurs réseaux. Le succès et la durabilité de la réduction des
pertes en eau requiert un cadre politique et financier encourageant les mesures de réduction
des pertes tout en prenant des engagements sous forme de régulations, de mesures incitatives, d’étalonnage des performances, de définition des objectifs à atteindre en ce qui
concerne les fuites.
2.1.3Cadre politique et financier pour une gestion efficiente et durable des
ressources en eau
Le cadre dans lequel s’inscrit la gestion des pertes en eau et la réduction des pertes en eau
est complexe et implique plusieurs composantes. Une gestion efficiente et durable des pertes
en eau nécessite non seulement que des solutions techniques soient trouvées et mises en
œuvre, mais aussi que les aspects politiques, financiers et ceux relatifs à la gestion soient pris
en considération. Pour mettre en place un processus réussi, les facteurs suivants, cruciaux
pour le succès de la gestion des pertes en eau, doivent être pris en compte :
àà
àà
36
Quelles
sont les conditions-cadres qui peuvent être considérées comme opportunités ou obstacles à la réduction des pertes en eau ? (Les lois et les politiques régissant l’eau ; les compagnies des eaux, y compris l’engagement du secteur privé).
La réduction des pertes en eau est-elle un objectif poursuivi par les compagnies
des eaux ; en font-elles activement la promotion ?
àà
àà
àà
àà
uelles sont les mesures d’incitation possibles pour les compagnies des eaux si
Q
elles veulent mettre en œuvre la réduction des pertes en eau ?
Quels sont les instruments financiers aptes à favoriser ou à entraver les mesures
de réduction des pertes en eau ? (Subventions, structure tarifaire de l’eau, investissements privés, recouvrement des coûts).
Quels sont les institutions et les acteurs œuvrant à la promotion de la réduction
des pertes en eau ? Quelles mesures institutionnelles et structurelles représententelles des opportunités ou des obstacles à la réduction des pertes en eau ?
Existe-t-il des facteurs externes tels que les spécificités culturelles ou des questions environnementales à prendre en compte ?
Aspects politiques
Beaucoup de pays ont une politique de l’eau et considèrent assez souvent la réduction des
pertes en eau comme une préoccupation importante. Cependant sa mise en œuvre est souvent complexe dans la mesure où elle requiert de nouvelles formes de partage des responsabilité et un changement dans les habitudes traditionnelles du consommateur.
Les processus de réformes liés à la gouvernance de l’eau sont souvent complexes et lents.
La stratégie du secteur de l’eau prônée par le ministère fédéral allemand pour la coopération
économique et le développement insiste également sur ce fait : “Quand bien même l’on parviendrait à mettre en place la bonne gouvernance, la participation, les institutions et les capacités,
il reste que la mise en œuvre des processus de réformes globales pourraient durer plusieurs années.
Les facteurs contribuant au succès comprennent une base viable et solide pour une coopération
avec les décideurs et les cadres dans les institutions sectorielles clés, une implication appropriée des
représentants de groupes d’intérêts, notamment les pauvres et les plus vulnérables et une volonté
suffisante de la part des partenaires d’entreprendre des réformes.” [24] La réduction des pertes
en eau est parfois négligée, même si elle présente plus d’avantages économiques que l’exploitation des ressources alternatives en eau telles que le dessalement.
Aspects financiers
Les coûts fixes comptent pour environ 80% des coûts d’alimentation en eau, tandis que les
coûts variables représentent souvent environ 20%. Ce qui entraînera des effets sur la motivation des différents acteurs étant donné que les économies sur les coûts sont souvent considérées comme marginales. Cependant, on ne devrait éprouver la moindre difficulté à comprendre la capacité de la réduction des pertes en eau à améliorer les performances commerciales et à faire baisser les coûts d’exploitation.
37
2
Aspects relevant de la gestion et autres aspects
La réduction des pertes en eau sur le long terme ne sera couronnée de succès que s’il y’a une
forte implication des plus hauts dirigeants des compagnies des eaux. Les avantages et les
mesures d’incitation représentent des facteurs supplémentaires à même de motiver l’ensemble de l’équipe d’encadrement. Les améliorations organisationnelles telles que la sectorisation du réseau aident à identifier, définir et gérer les pertes réelles. Les mesures effectives
chez les clients aident à quantifier l’eau non vendue et à réduire le gaspillage. Accroître la
conscientisation publique peut contribuer à la réduction des pertes en eau, par ex. en signalant les fuites et en combattant le gaspillage de l’eau.
2.1.4 Renforcement des capacités dans le domaine de la réduction des pertes en eau
Il s’agit du processus de renforcement des capacités des individus, organisations, entreprises
et associations en vue de faire un usage efficace et efficient des ressources dans le but d’atteindre leurs propres objectifs sur une base durable. Divers aspects interdépendants du
renforcement des capacités peuvent être distingués tel que le montre la Figure 2.4.
Figure 2.4
Interconnexion entre divers éléments du renforcement de capacités [94]
Mise en
réseau
Développement
organisationnel
Qualification
Renforcement des
compétences et formation
Mise en place de cadre
institutionnel et politique
favorable
Dans le contexte de ce guide, le renforcement des capacités comprend d’abord le transfert des connaissances, de l’expérience, de l’expertise et des valeurs aptes à rendre les acteurs
38
nationaux capables de récolter les bénéfices d’une réduction réussie des pertes en eau. Ce
renforcement des capacités inclut également l’amélioration des systèmes de gestion et l’extension de la mise en réseau. La gestion du changement et la médiation dans les situations
conflictuelles sont des parties essentielles du développement organisationnel.
Lorsque les décideurs nationaux et locaux font le choix d’intégrer les méthodes et instruments de réduction des pertes en eau dans leurs systèmes de gestion de l’eau, le cadre
légal et institutionnel doit être adapté. De plus, les acteurs gouvernementaux et les opérateurs économiques ont besoin d’une compréhension plus approfondie des implications de
leurs décisions. Une stratégie globale en matière de renforcement de capacités devrait être
conçue et adoptée avec le concours de l’ensemble des acteurs. La formation pourrait être
menée par ou en collaboration avec les organisations bilatérales et multilatérales. En fonction du groupe cible (décideurs, cadres supérieurs, et/ou opérateurs), les objectifs de la
stratégie de renforcement des capacités peuvent inclure l’accès à des informations concernant des questions légales, techniques, sociales, environnementales et financières liées à la
réduction des pertes en eau en général et à la gestion de la pression en particulier. Étant
donné que les conditions varient d’un pays à l’autre, une stratégie de renforcement des capacités individualisé et soigneusement conçue et comprenant un concept global de formation doit être adopté.
2.1.5 Les quatre méthodes centrales d’intervention pour
combattre les pertes réelles en eau
Durant les deux dernières décennies, plusieurs méthodes maintenant reconnues comme
technologies de pointe pour réduire les pertes en eau ont été élaborées. Néanmoins plusieurs
compagnies des eaux à travers le monde doivent encore mettre en œuvre des stratégies
durables de gestion des pertes en eau en dépit des avantages évidents. Ce guide résume l’état
des connaissances en matière de technologies de réduction des pertes en eau et pourrai servir
comme mesure incitative et de directive pour les compagnies des eaux qui veulent faire usage
des énormes potentiels cachés de la réduction des pertes en eau.
Comme ce manuel technique le montrera plus loin de manière plus détaillée, beaucoup
de facteurs différents influencent l’occurence et l’ampleur des pertes réelles dans un réseau
d’alimentation en eau. Avant de décider du caractère approprié de certaines méthodes d’intervention, une compagnie des eaux doit comprendre à quels facteurs les pertes réelles sont
liées au sein du réseau en question. Une seule méthode ou une combinaison de différentes
méthodes constitueront l’instrument le plus efficient et le plus économique pour la réduction des pertes en eau en fonction de la situation locale.
39
2
En 2003, l’Association internationale de l’eau (IWA) a défini les quatre principales méthodes d’intervention pour combattre les pertes réelles en eau telles que illustrées dans la
Figure 2.5 : gestion de la pression, côntrole actif des fuites, rapidité et qualité des réparations
et gestion des infrastructures. [69]
Figure 2.5
Les quatre principales méthodes d’intervention pour combattre les pertes d’eau [69]
if
Ges
inf tion
ras
d
tru es
ctu
res
Ra
p
des idité
rép et q
ara ual
i
tio
ns té
ct
ea
rôl es
t
n
Co fuit
des
Pertes réelles
annuelles
inévitables
e
nd
tio ion
Ges ress
p
la
Niveau économique
des pertes réelles
Pertes réelles potentiellement recouvrables
Le Chapitre 6 de ce manuel explique toutes les quatre méthodes en détail. Un accent
particulier a été mis sur la gestion de la pression comme méthode d’intervention très efficiente à court voire moyen terme, laquelle sera également brièvement présentée dans la
prochaine section.
40
2.2 Gestion de la pression
2.2.1 Principes
La gestion de la pression peut être définie comme la pratique de la gestion des pressions du
système à des niveaux de service optimaux tout en assurant un service suffisant et efficient pour
des usages légitimes. [78] Les impacts positifs de la gestion de la pression concernent la baisse
des pertes réelles en eau par la réduction des pressions non nécessaires ou excessives de même
que l’élimination des fortes fluctuations et des coups de bélier. Ces facteurs causent fréquemment de nouvelles ruptures de conduites dans les réseaux de distribution d’eau. Le lien
direct entre le débit des fuites et la pression suggère que la gestion de la pression est la seule
méthode d’intervention à même d’avoir un impact positif sur toutes les trois composantes
des pertes réelles en eau : les fuites diffuses, les fuites reportées et celles non reportées
(cf. Chapitre 3.4).
Le débit des fuites est directement lié à la pression de l’eau dans la conduite défectueuse,
et peut être calculée en utilisant l’Équation 3.1 à la page 54 pour une fuite particulière. En
retournant à l’exemple du trou de 6 mm au Chapitre 2.1.1, l’impact de la réduction de la
pression sur le débit des fuites peut facilement être calculé tel qu’illustré dans le Tableau 2.1.
Tableau 2.1Débit des fuites issues d’un trou de 6 mm
pour différentes pressions et matériaux de conduites
Ø Trou
Matériaux des conduites
Exposant de fuite
Débits à la pression de
50 m
40 m
30 m
6 mm
Rigide (ex. acier, fonte, ...)
0,5
1 800 m³/h
1 610 m³/h
1 394 m³/h
6 mm
Flexible (e.g. PE, PVC, ...)
1,5
1 800 m³/h
1 288 m³/h
837 m³/h
La même équation peut être utilisée pour estimer les effets de la gestion de la pression
sur un réseau entier constitué d’un mélange de conduites où l’exposant moyen des fuites
globales est proche de 1,0. Le rapport pression-fuites signifie approxivativement que le ratio
de la réduction de la pression est à peu près égal au ratio de la réduction du debit des fuites
dans les réseaux plus larges.
Le rapport pression-fuites explique pourquoi il pourrait être économique de gérer ou réduire
la pression dans un réseau de distribution d’eau où la pression est déjà basse : réduire la pression
moyenne de 30 m à 27 m (10%) pourrait faire baisser le débit de 5% à 10%, ce qui pourrait
être significatif dans des régions possédant des ressources en eau rares ou des fuites élevées. [36]
41
2
2.2.2 Technologie et mode opératoire
S’il existe différents types de systèmes d’exploitation de gestion de la pression, les étapes et
les installations fondamentales sont toujours similaires : tout d’abord, un secteur de gestion
de la pression (SGP) approprié doit être sélectionné et séparé des zones environnantes en
fermant les vannes voisines. Une vanne de régulation de la pression (VRP), un capteur de
pression et un débitmètre doivent être installés au point d’entrée dans un secteur de gestion
de la pression. Dans les systèmes avancés de gestion de la pression, un automate programmable industriel (API) enregistre, traite et archive les données du capteur mesurées nécessaires pour le contrôle de la VRP.
La Figure 2.6 illustre l’installation d’une vanne de régulation de la pression munie d’un
dispositif by-pass.
Figure 2.6Installation typique de vannes de régulation de pression munies
d’un dispositif de by-pass et d’un débitmètre (Source : VAG-Armaturen)
Débitmètre
Direction d‘écoulement
Capteur de pression
Vanne de fermeture/vanne papillon
VRP (vanne annulaire)
Il existe quatre moyens fondamentaux de fonctionnement pour la VRP et de modulation de
la pression du système : [22]
àà
àà
àà
àà
42
ortie fixe : le système de contrôle de la pression le plus basic où la pression de
S
sortie de la VRP est maintenue à un niveau choisi en tout temps.
Modulation de pression basée sur le temps : la pression de sortie de la VRP est
modulée en fonction du temps, habituellement pour réduire la pression pendant
la nuit lorsque les débits sont faibles.
Modulation de la pression basée sur le débit : il est possible de fixer différentes
pressions de sortie dans le but de maintenir la pression minimum requise dans le
secteur durant le débit de pointe ou pour ouvrir la VRP lorsqu’un débit seuil est
excédé (par ex. débit de conduite d’incendie).
Modulation de la pression télécommandée : en utilisant le type de modulation
de pression le plus perfectionné, la pression de sortie de la VRP est permanemment adapté par télémétrie de capteurs de pression à un ou plusieurs points critiques au sein de la SGP où la pression est maintenue stable au niveau souhaité.
Figure 2.7Effets de différents concepts de modulation de pression
sur l’excès de pression au point critique
Réservoir
P1 (jute en amont de la VRP)
P2 (jute en aval de la VRP)
Ligne de charge
PPC
(Pression au
point critique)
2
Débitmètre
Zone de distribution
80
70
70
60
60
50
50
Pression
Pression
80
VRP (vanne de régulation de pression)
Sans modulation de pression
40
30
20
Un excès de pression provoque l‘augmentation
du débit des fuites
Modulation de la pression basée sur un seuil
40
30
20
10
10
0
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Jour 1
80
Jour 2
Jour 3
Modulation de la pression basée sur le temps
70
Pression
60
Débit
Débit
50
40
30
20
10
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Jour 1
80
Jour 2
Jour 3
Modulation de la pression basée sur le débit
70
Pression
60
P1 : Pression en amont de la VRP
P2 : Pression en aval de la VRP PPC : Pression au point critique
Pmin : Pression minimale de service
Excès de pression
Q : Débit
50
40
30
20 Excès de pression minimisé -> débit des fuites minimisé
10
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
43
La Figure 2.7 illustre les effets de ces concepts de modulation sur la surpression au point
critique dans une SGP. Le point critique d’un réseau marque l’emplacement de la plus basse
pression dans un secteur. Si on parvient à assurer une pression minimum de service au
niveau de ce point critique, la pression sera suffisante à tous les autres endroits dans le secteur. L’existence de la surpression au niveau du point critique implique que la gestion de la
pression pourrait réduire des pertes en eau évitables.
Les débits au sein d’une SGP et la pression de distribution font l’objet d’une surveillance
constante et sont disponibles pour être revus et analysés. Une ingénierie minutieuse est requise pour l’installation des vannes de régulation de pression de même que des instruments
de mesure, mais l’investissement initial est minime par rapport aux énormes économies
potentielles. Une conduite by-pass et un local de contrôle permettent généralement à l’opérateur du réseau de commander mécaniquement le dispositif de contrôle à tout moment.
En plus de l’installation de base de gestion de la pression, plusieurs autres fonctions
optionnelles sont disponibles : il est posible d’utiliser les technologies de téléphonie mobile
sécurisées pour transférer des données vers une salle de contrôle où l’opérateur peut suivre
le fonctionnement de la vanne de régulation de la pression en ligne. Les défaillances peuvent
être signalées à l’équipe du service responsable sous forme de message textuel d’alerte, ce qui
fait baisser considérablement les efforts d’opération et de maintenance.
2.2.3 Avantages de la gestion de la pression
La gestion de la pression peut être une solution immédiate et peu onéreuse pour la réduction
des pertes réelles en eau dans un réseau de distribution d’eau, même à des niveaux de pressions initiales basses. Cependant, la réduction des fuites n’est pas le seul avantage tel que le
montre le Tableau 2.2 :
Cette solution offre également des avantages en termes de conservation de l’eau parce
que certains types de consommation d’eau vont tendre à diminuer en raison de la réduction
Tableau 2.2
Avantages de la gestion de la pression [47]
Gestion de la pression : réduction des valeurs moyennes et maxima des pressions en excès
Avantages en termes
de conservation
Avantages pour les compagnies des eaux
Débits réduits
Débits réduits
Consommation
des fuites et
réduite
ruptures
44
Avantages clients
Fréquence réduite des ruptures de conduites et des fuites
Coûts de réparations des réseaux et des
services réduits
RenouvelleBaisse des rément réduits et Coûts réduits
du côntrole ac- clamations des
plus longue
durée du patri- tif des fuites
clients
moine
Baisse des
problèmes de
plomberie et
de restauration
des équipements
Introduction to water loss reduction
de la pression moyenne de la zone, par ex. des robinets, douches et systèmes d’arrosage
des jardins. Une étude menée par l’Association internationale de l’eau a trouvé que la
Matériel
réduction de la pression se traduit par une baisse significative des ruptures de
supplémentaire 2.1
conduites. [79] Il existe d’autres avantages tels que les remplacements différés et la
Liste de contrôle pour la
durée de vie prolongée des conduites, joints et raccords de même que la réduction mise en œuvre de la gestion
de la pression
des travaux de plomberie et de restauration des équipements.
Tous ces effets positifs de la gestion de la pression entraînent généralement des
économies substantielles et se montrent très vite rentables tel qu’illustré par les chiffres
issus de quatre grandes installations de gestion de la pression au Cap en Afrique du sud, voir
Tableau 2.3 :
Tableau 2.3
2
Résumé des économies dans quatre installations du Cap [56]
Zone
Économies en eau (m³/an)
Coûts de construction (USD)
Valeur des économies (USD/an)
Khayelitsha
9,0 millions
335 000 (en 2001)
3 352 000
Mfuleni
0,4 million
212 000 (en 2007)
170 000
Gugulethu
1,6 million
188 000 (en 2008)
603 000
Mitchells Plain
2,4 millions
967 000 (en 2009)
904 000
Total
13,4 millions m³/an
USD 1,702 million
USD 5,029 millions / an (± 600 000)
Au-delà de ces effets positifs, la gestion de la pression pourrait générer des avantages
supplémentaires et indirects :
àà
àà
àà
àà
un nombre accru de ménages ayant accès à la distribution publique d’eau
une durée accrue de l’alimentation en eau (heures/jour)
un accès égal et équitable à la distribution publique de l’eau en tenant compte
des contraintes sociales
réduction des coûts de production et de la consommation d’énergie.
Cependant les compagnies des eaux ne devraient pas oublier que la gestion de la pression
atténuent les impacts, sans pour autant éliminer les causes des pertes en eau. C’est pourquoi,
la gestion de la pression devrait toujours être perçue comme une composante d’un ensemble
de mesures requises pour une réduction réussie et à long terme des pertes en eau. La gestion
de la pression pourrait être un excellent point de départ pour les compagnies des eaux possédant des niveaux élevés de fuites en raison des économies relativement élevées et aux délais
de rentabilité courts.
45
Photo : © T. Tkaczick, 2003
47
3
3.1 Objectifs
Après avoir lu ce chapitre, le lecteur / la lectrice devrait être capable de :
àà
utiliser la terminologie liée à la perte en eau sans ambiguïté
àà
comprendre la signification et l’ampleur des problèmes liés aux pertes en eau
àà
distinguer les différents impacts des fuites d’eau
àà
comprendre le contexte hydraulique
àà
identifier les causes les plus importantes et les facteurs liés aux pertes
réelles d’eau.
48
3.2 Définitions et terminologie
Le fait d’effectuer un bilan d’eau à intervalles réguliers fournit la base d’évaluation des pertes
en eau. Dans le passé, une large variété de formulations et de définitions a été utilisée pour
de tels calculs. L’Association internationale de l’eau (IWA) a créé un détachement spécial sur
les indicateurs de performance et les pertes en eau pour établir des normes de comparaison
dans le monde entier. Une meilleure approche de pratique internationale relative aux bilans
d’eau a été publiée en 2000. [48] Un nombre progressivement en hausse de pays et de
services publics de distribution d’eau partout dans le monde a depuis lors reconnu et a
adopté ce bilan d’eau. On conseille aux services publics de distribution d’eau de respecter la
terminologie de l’IWA, particulièrement comme point de référence au plan national et
international.
Les composantes du bilan d’eau standardisé sont illustrées dans le Tableau 3.1. Les composantes du bilan d’eau devraient toujours être calculées et exprimées en volume (habituellement en m³) sur une période donnée (d’habitude par an). Dans une deuxième étape, elles
peuvent être converties en indicateurs de performance (voir le Chapitre 4.3.6).
Tableau 3.1
Terminologie standard du bilan d’eau selon l’IWA [48]
Eau facturée exportée (distribution en gros)
Consommation
autorisée Q A
Consommation autoriConsommation facturée mesurée
sée facturée Q AF
Eau vendue
Consommation facturée non mesurée
Consommation autori- Consommation non facturée mesurée
sée non facturée Q ANF
Consommation non facturée non mesurée
Volume
introduit
QI
Consommation non autorisée
Pertes apparentes QPA
Sous-comptage des compteurs et erreurs
de manipulation des données
Fuites sur les conduites d’adduction
et de distribution
Pertes en eau QP
Pertes réelles QPR
Eau non vendue
Fuite et débordements dans
les réservoirs d’eau
Fuites sur branchements jusqu’au
point de comptage
49
3
Les éléments du bilan d’eau sont définis comme suit :
àà
àà
àà
àà
àà
Matériel
Supplémentaire 3.1
Composantes du
bilan d’eau
olume introduit : l’apport d’eau mesuré à une partie donnée du réseau. Dans
V
les réseaux caractérisés par des exportations substantielles d’eau, il est très important de déterminer le volume d’eau fourni (le volume entrant dans le réseau déduction faite de l’eau facturée exportée). [48]
Consommation autorisée : le volume d’eau mesurée et/ou non mesurée prise
par les clients inscrits, le service public de distribution d’eau ainsi que d’autres
structures habilitées. Il inclut la consommation autorisée facturée (comme la
consommation facturée mesurée, la consommation facturée non mesurée et l’eau
facturée exportée) et la consommation autorisée non facturée (comme la
consommation non facturée mesurée et la consommation non facturée non mesurée). Cette partie du bilan d’eau comprend aussi les fuites et les pertes observées situé en aval du compteur client (voir le Chapitre 3.6) aussi bien que les
propres exigences du service public de distribution d’eau, par ex. pour les purges
des tuyaux ou le lavage des filtres.
Eau vendue (correspondant à la consommation autorisée facturée) : le volume d’eau effectivement fourni et facturé au client et qui génère des recettes
pour le service public de distribution d’eau.
Eau non vendue (ENV) : le volume qui reste non facturé et ne produit donc pas
de recettes pour le service public de distribution d’eau. Il peut être exprimé
comme la différence entre le volume entrant dans le réseau de distribution et le
volume de consommation autorisée facturé ou comme la somme de consommation autorisée non facturée et des pertes en eau. Tous les éléments constitutifs de
l’ENV sont précisés dans le Tableau 3.1 à la page précédente.
Pertes en eau : le volume d’eau perdue entre le point d’approvisionnement et le
compteur du client, dû à plusieurs raisons. Il est peut être exprimé comme étant
la différence entre le volume entrant dans le réseau et la consommation autorisée
et est composé de pertes apparentes et réelles. Les pertes apparentes peuvent être
subdivisées en consommation non autorisée, imprécisions du compteur client et
erreurs de manipulation des données. Les pertes réelles sont composées de
fuites provenant des conduites d’adduction et de distribution, des branchements au compteur client et des pertes liées aux réservoirs de stockage.
Les pertes réelles et apparentes sont définies aux Chapitres 3.4.1 et 3.5.1. Du
fait des interprétations variables l’IWA recommande d’utiliser plutôt le concept
d’eau non vendue en lieu et place d’eau non comptabilisée (en anglais UFW, unaccounted-for water). [2]
50
3.3 Facteurs clés d’influence
Les pertes en eau se produisent dans tout réseau de distribution d’eau dans le monde. Pour
des raisons d’ordre économique et technique, il faut admettre que les pertes réelles en eau
ne peuvent pas être entièrement éliminées. Néanmoins, il y a eu une évolution dans la
connaissance et le développement technologique nous permettant de gérer les pertes en eau
dans les limites économiques. Selon le manuel de gestion des fuites d’eau de l’OMS (2001),
quatre facteurs clés influencent le degré de fuite dans un réseau de conduites d’eau. Ces
quatre facteurs sont indiqués dans la Figure 3.1.
Figure 3.1
Facteurs clés influençant les fuites [22]
3
Disponibilité de moyens
financiers, en personnel
et en matériel
Conditions de l‘infrastructure
concernant le matériel, la
pression du système et la
politique de renouvellement
Fuites
Politique de contrôle
des fuites : activités,
perception, expertise
technique
Attitude institutionnelle
concernant la structure,
la politique et la
régulation
La Figure 3.1 démontre que la réduction des pertes en eau exige une approche holistique :
d’intenses activités de détection de fuites seules, ne résoudront pas le problème si l’état des
infrastructures se détériore en même temps. En outre, même si les ressources financières sont
disponibles, elles n’auront pas d’effet positif à moins que le service public de distribution d’eau
ne dispose de structures adéquates et n’envisage une approche proactive dans la gestion des
pertes en eau.
51
3.4Pertes réelles
3.4.1 Classification
Les pertes réelles sont des volumes d’eau perdus dans une période donnée à travers tous les
types de fuites, ruptures de conduites et débordement de réservoir. Les pertes réelles peuvent
être classées selon (a) leur localisation dans le système et (b) leur étendue et durée.
(a)
Localisation
Les fuites provenant des conduites d’adduction et de distribution peuvent se produire au niveau des conduites (ruptures accidentelles ou corrosion), des raccords (déconnexion, joints de robinet endommagés) et des vannes (erreur technique ou de maintenance)
et engendrent généralement des débits moyens à élevés pendant de courtes durées.
Les fuites au niveau branchement au compteur client : les branchements du service
sont quelquefois considérés comme les maillons faibles des réseaux d’approvisionnement en
eau, parce que leurs articulations s’exposent à de forts taux d’échec. Les fuites sur les branchements sont difficiles à découvrir en raison de leurs débits relativement bas et souvent
pendant de longue durée.
Les fuites et les débordements des réservoirs de stockage sont provoqués par le mauvais fonctionnement ou l’état défectueux des régulateurs de niveau d’eau. De plus, le suintement peut provenir de la maçonnerie ou des murs en béton non étanches. Les pertes en
eau des réservoirs sont souvent sous-estimées et, bien que visibles, les réparer est généralement complexe et coûteux.
(b)
Etendue et durée
Les fuites reportées ou visibles proviennent essentiellement de ruptures soudaines au
niveau des conduites ou des joints. L’eau de fuite apparaîtra rapidement à la surface en
fonction de la pression de l’eau, l’étendue de la fuite ainsi que des caractéristiques du sol et
de la surface. On n’a pas besoin d’un équipement spécial pour localiser la fuite.
Les fuites non reportées ou cachées ont par définition des débits supérieurs à environ
250 l/h à une pression de 50 m mais du fait des conditions défavorables, n’apparaissent pas
à la surface. [22] La présence de fuites cachées peut être identifiée en analysant les tendances
dans les habitudes de consommation d’eau dans un secteur donné. Une large gamme d’instruments acoustiques et non-acoustiques est disponible pour détecter ces fuites (voir le
Chapitre 6.5).
52
Les fuites diffuses comprennent les pertes en eau avec des débits inférieurs à environ
environ 250 l/h à une pression de 50 m. Ces très petites fuites (le fait de suinter ou l’eau
tombant goutte à goutte des joints, des valves ou ruisselant) ne peuvent pas être détectées en
utilisant des méthodes acoustiques. Donc, il est supposé que beaucoup de fuites diffuses ne
sont jamais découvertes et réparées, mais la fuite persiste jusqu’à ce que la pièce défectueuse
soit finalement remplacée. Les fuites diffuses provoquent souvent une part importante de
pertes réelles en eau en raison de leur grand nombre et leur longue durée.
Figure 3.2
Relation entre débit de fuite (Q) et durée de fuite (t) [22] [77]
Fuites diffuses
Fuites non reportées
3
Fuites reportées
Fuites reportées
Q
Fuites non reportées
Fuites diffuses
Q
Q
t
t0
Prise de conscience
Localisation
t0
t0
Réparation
t
t0 = apparition de la fuite
Alors que les pertes apparentes peuvent être presque complètement éliminées, un certain
niveau de pertes réelles demeurera toujours dans le réseau. Cette quantité est connue comme
représentant les pertes réelles annuelles inévitables (PRAI). La différence entre le volume
53
annuel des pertes réelles (PRAA) et les pertes réelles annuelles inévitables est considérée
comme représentant les pertes réelles potentiellement recouvrables. La Figure 4.5 fournit
une bonne illustration de l’action réciproque entre PRAI et le PRAA. Les pertes réelles
doivent être évaluées sur la base du coût de production de l’eau ou au prix d’achat, si l’eau
est importée.
Dans les pays développés, les pertes réelles représentent d’habitude la composante la plus
importante en matière de pertes en eau. Cependant, dans les pays en voie de développement
et les pays émergents, les pertes dues aux branchements illégaux, aux erreurs de comptage
peuvent souvent être très importantes pour les services publics de distribution d’eau.
Équation 3.1
3.4.2 Hydraulique des fuites
Les pertes réelles constituent une proportion importante des pertes totales d’eau. Les diverses
fuites (trous, les fissures longitudinales et circulaires, fuite par les joints, etc.) dans les
conduites du réseau de distribution sont les principaux facteurs des pertes réelles. Plusieurs
études de terrain et de laboratoire ont prouvé la haute sensibilité des fuites à la pression : une
hausse de la pression augmentera la fuite comme l’indique l’Équation 3.1. Inversement, la
fuite diminue en cas de réduction de la pression des tuyaux. Les explications ci-dessous renseignent sur le lien entre la pression et la fuite. Le comportement hydraulique des fuites dans
les conduites peut communément être décrit en utilisant une version simplifiée de l’équation
d’écoulement à travers un orifice, comme illustré dans l’Équation 3.1.
q=ch
α
Où :
q Débit de la fuite
c Coefficient de fuite
h Pression
α Exponentiel de la fuite
Comme le montre l’Équation 3.1 de type exponnentielle, α est le principal facteur influençant le débit de fuite. Les études de terrain basées sur la relation pression/fuite ont montré que
α varie considérablement entre 0,5 et 2,79 avec une moyenne de 1,0 [23] [78]. Cela signifie
que la fuite dans une conduite d’eau est encore plus sensible à la pression que traditionnellement admis. Plusieurs facteurs ont un impact significatif sur l’ampleur de la fuite :
àà
àà
54
a taille et la forme de l’orifice, qui dépend de la nature des tuyaux et du type de
L
ruptures (fissures longitudinales ou circulaires, trous ronds, etc.).
La capacité de la fuite à se développer avec l’augmentation de la pression, qui dépend de la nature de la tuyauterie et de la forme de la fuite (les trous ronds se développent moins que les fissures longitudinales lorsque la pression augmente).
àà
àà
Le sol environnant.
Les conditions d’écoulement à l’orifice (flux laminaire, transitoire ou turbulent),
qui dépendent du nombre de Reynolds et de la forme de l’orifice.
Équation 3.2
La nature de la tuyauterie a une grande influence sur la relation pression-fuite. La pression
d’eau provoque des tensions dans les parois des canalisations. Selon leurs propriétés physiques (par ex. le module d’élasticité), les tuyaux faits de différent matériel réagiront différemment aux variations de pression. L’augmentation de la pression intérieure de la tuyauterie
produit deux effets : les fissures et les petites fissures qui ne provoquent pas de fuite quand
la pression est basse peuvent s’ouvrir et commencer à provoquer une fuite une fois que la
pression augmente. Par conséquent, la fuite diffuse provenant de petites fuites peut être
considérablement influencée par des changements de pression. En outre, la région de fuites
existante peut augmenter et il peut s’ensuivre une augmentation dans le débit de la fuite.
Cela dépend aussi de la forme de la fuite et de sa capacité à se développer avec l’augmentation
de la pression. Selon Thornton et Lambert, l’exponentiel de fuite α est généralement à estimer
à une valeur de 1,5 pour des fuites diffuses et des fuites causées par des ruptures pour des
tuyaux flexibles (par exemple PE, PVC) et à estimer à 0,5 pour des fuites des tuyaux rigides
(par exemple acier, fonte). Pour un réseau de distribution, l’exponentiel α peut varier de 0,5
à 1,5 dépendant les différents matériaux de tuyaux et du index ISF (Index structurel de
fuites). [78] Un rapport linéaire (α = 1,0) entre la pression et le taux de fuite peut être supposé pour de grands réseaux d’approvisionnement en eau. [48] [78]
Selon Morrison et al. (2007), [58] l’efficacité de la gestion de pression peut être exprimée
en utilisant l’Équation 3.2. La Figure 3.3 à la page suivante illustre l’effet d’une réduction de la
pression sur le débit de fuite pour des réseaux avec des valeurs de α comprises entre 0,5 et 2,5.
L1 = L0 (
P1 α
)
P0
Où :
L0 Débit de fuite initiale à la pression P0
L1 Débit de fuite à la pression réglée P1
P0 Pression moyenne initiale du secteur
P1 Pression moyenne réglée du secteur
α exponentiel de fuite
On peut en conclure que l’efficacité de la gestion de la pression dépend de la nature des
conduites du réseau (l’impact de la gestion de pression augmente avec la proportion des
tuyaux flexibles) et de la condition générale du système à cause de son impact élevé sur les
fuites diffuses (voir le Chapitre 6.4).
55
3
Figure 3.3
Interaction entre pression et fuites pour différentes valeurs de α [52]
1,40
α
L1 = L0 (—)
P
P1
0
1,20
Ratio de fuites L1 / L0
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00
α = 0,5
0,20
α = 1,0
0,40
α = 1,15
0,60
Ratio de pression P1 / P0
α = 1,5
0,80
1,00
1,20
α = 2,5
3.4.3 Causes des pertes réelles
Les conduites et raccords de différentes dimensions, le matériel et leur âge sont installés sous
terre où ils sont sujets à une multiplicité de facteurs ne pouvant être enregistrés et contrôlés
sur une base régulière.
De plus, Lambert et McKenzie spécifient quatre facteurs clés spécifiques au réseau et qui
sont responsables des pertes en eau, à savoir la longueur des conduites, le nombre de branchements, la localisation du compteur client et la pression moyenne de fonctionnement du
réseau (lorsque le réseau est pressurisé). [49] Ces facteurs varient d’un réseau à un autre.
La multitude des interactions actives et passives entre les conduites et leur environnement conduit fréquemment à des dommages et à des fuites. En d’autres termes, les actifs des
réseaux de distribution d’eau comprennent (a) les conduites et joints, (b) les vannes et raccords et (c) les réservoirs de stockage et les pompes. Les causes et les facteurs influençant les
pertes en eau peuvent ainsi être classifiées selon le type d’actifs.
56
(a)
Conduites et joints défaillants
Matériel, état et âge de la conduite
Matériel : au-delà des défaillances du matériel causées durant la fabrication (épaisseur
insuffisante des parois, absence de protection anticorrosion sur les conduites en acier,
couche de renfort défaillante sur les conduites), les dommages sont aussi causés par l’usage
inapproprié de certains matériaux : l’eau douce (notamment l’eau non-traitée des barrages)
avec une forte teneur en acide carbonique (CO2) et de basses concentrations en calcium, ou
de fortes concentrations en sulfate sont connues comme affectant le béton de manière agressive. Les conduites en béton armé de même que les revêtements internes et externes en
mortier de ciment des conduites de fonte sont affectés.
État : toutes les conduites métalliques sont exposées à la corrosion physique et électrochimique. La corrosion réduira l’épaisseur de paroi et diminuera la capacité de la conduite
à résister à la pression de l’eau et à la pression externe. Les causes les plus communes de la
corrosion sont l’eau agressive et les sols de même que le courant vagabond.
Âge : beaucoup de facteurs qui influencent les fuites sont liés à l’âge. Par conséquent,
l’âge d’une section de conduites peut apparaître comme le facteur le plus important causant
les fuites. Néanmoins, l’influence de l’âge est à relativiser dans les cas où la conduite a été
attentivement conçue et installée, où la maintenance est assurée à des intervalles réguliers et
où les conditions externes sont favorables.
Conception, installation et qualité d’exécution
Conception : les erreurs commises durant la phase de planification peuvent influencer
les fuites de conduites, il s’agit par exemple d’un mauvais choix du matériau, des dimensions
insuffisantes par rapport à la pression effective, des mesures de protection anticorrosion
inadéquates ou d’un alignement incorrect (par exemple le long des pentes vulnérables aux
glissements de terrain ou adjacentes à des racines d’arbres).
Stockage et pose des conduites : les stockages inappropriés pourraient endommager les
conduites même avant l’installation. Traîner les conduites PE sur les surfaces en béton ou
sur des pierres entraînera des chanfreins plus susceptibles à présenter des fuites. L’exposition
prononcée au soleil fragilise les conduites PE. La machinerie lourde utilisée pour le transport
et l’installation peuvent également causer des dommages.
Pose : le choix de matériel non-approprié pour la pose des conduites est une cause fréquente d’endommagement : les matériaux de pose rugueux ou pierreux arrachent l’enrobage
externe des conduites en acier ou en fonte et favorisent la corrosion. Des fissures longitudinales et en spirale peuvent apparaître dans les conduites PE et PVC, résultat de matériaux
de pose pierreux. Les insuffisances du remblayage et de la compaction des tranchées de
Understanding water losses
57
3
conduites peuvent causer une subsidence. Ces mouvements incontrôlés du sol peuvent
aussi déclencher la déconnexion de cavités ou des ruptures de conduites.
Joints : le manque de professionnalisme dans le maniement des joints de conduites est
une cause supplémentaire des fuites. Les conduites en acier soudé manquent souvent d’une
protection interne et externe anticorrosion le long du dépôt de soudure. Si des soudeurs peu
qualifiés ou pas suffisamment bien formés exécutent cette technique relativement nouvelle
du soudage des conduites PE, on constate fréquemment des défaillances liées à l’insuffisance
du réchauffement et du pressage des extrémités de la conduite. Les fuites peuvent également
survenir si les conduites avec évasement excèdent le cintrage angulaire maximum autorisé
ou si des coups de bélier et de fortes pressions affectent les joints qui ne sont pas verrouillés.
Pression
Forte pression : l’augmentation de la pression résultera en un débit plus élevé des fuites
existantes et une occurrence croissante des nouvelles ruptures et fuites. Au fur et à mesure
que la pression monte, les débits de fuites augmentent pour atteindre une plus grande envergure que celle qu’aurait donnée la relation théorique (voir Équation 3.1 à la page 54) entre
la pression et le débit. Les vannes et raccords âgés peuvent manquer d’un dimensionnement
robuste suffisant pour les hautes pressions.
Pression faible : la faiblesse de la pression peut compliquer les efforts de détection des
fuites parce que l’eau est peu sujette à atteindre la surface. En outre, les niveaux de bruits
des fuites font obstacle aux méthodes de localisation acoustique des fuites et peuvent causer
une prolongation de la durée des fuites.
Variations de la pression : les variations prononcées de la pression au sein du réseau
peuvent conduire à la fatigue du matériel et donc aussi aux fuites, principalement dans les
conduites en matières plastiques.
Coups de bélier : les coups de bélier proviennent principalement de mécanismes de
contrôle non appropriés et peuvent entraîner les ruptures de conduites, la déconnexion des
joints et l’endommagement des vannes, des raccords, conduisant ainsi aux fuites.
Le Tableau 3.2 donne un aperçu de l’influence de la pression sur le débit des fuites. Les
facteurs dans le Tableau 3.3 servent à la conversion de ces débits en pressions des réseaux
différentes de 50 m.
Les valeurs présentées dans le Tableau 3.2, mises en évidence dans les expériences, illustrent de manière impressionnante la capacité et le fort potentiel de la gestion de la pression
pour réduire les débits de fuite dans les réseaux de distribution d’eau par le moyen de la
réduction de la pression. Il est également important de comprendre que les petites fuites
avec des débits relativement mineurs peuvent avoir une part prépondérante dans les pertes
58
Table 3.2
Débit des fuites pour des trous circulaires à 50 m de pression [33]
Orifice
Table 3.3
Débit des fuites
[mm]
[l/min]
[l/heure]
[m³/jour]
[m³/mois]
0,5
0,33
20,00
0,48
14,40
1,0
0,97
58,00
1,39
41,60
1,5
1,82
110,00
2,64
79,00
2,0
3,16
190,00
4,56
136,00
3,0
8,15
490,00
11,75
351,00
4,0
14,80
890,00
21,40
640,00
5,0
22,30
1 340,00
32,00
690,00
6,0
30,00
1 800,00
43,20
1 300,00
7,0
39,30
2 360,00
56,80
1 700,00
3
Facteurs de conversion pour le Tableau 3.2 [33]
Pression
Facteur de conversion
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,45
0,63
0,77
0,89
1,00
1,10
1,18
1,27
1,34
1,41
en eau, ce qui est lié à leurs durées qui sont longues, voire illimitées. Il est donc essentiel de
gérer et de faire baisser la durée des fuites et ruptures, même des plus minimes.
Sol et nappes souterraines
Types de sol : le type de sol qui prévaut a une influence significative sur la durée des
fuites. Tandis que l’eau remontant dans les sols cohérents (par exemple argile, limon) peut
bientôt apparaître à la surface, les fuites vers les sols non-cohérents (exemple : sable ou gravier) tendent à s’écouler sous la terre, rendant ainsi les fuites plus difficiles à détecter.
Agressivité des sols : la plupart des sols non cohérents ne sont pas agressifs. Les sols
cohérents peuvent affecter négativement la corrosion externe des conduites métalliques liée
aux différents niveaux de sels dissous, d’oxygène, d’humidité, de pH et d’activité bactérienne.
Mouvements du sol : le mouvement du sol est causé par les changements de température et de teneur en humidité (les changements de niveaux des nappes souterraines font
que les sols cohérents se contractent ou connaissent une expansion), par les gels prononcés
de même que la subsidence provoquée par une pose incorrecte des conduites, les activités
59
minières ou les séismes. Les travaux de construction, les charges croissantes sur les surfaces
ou les travaux de réparation des conduites peuvent provoquer des mouvements de sol. Les
mouvements du sol peuvent entraîner la déconnexion des joints et les ruptures de
conduites.
Le trafic
Charge du trafic : plusieurs conduites posées à l’origine sous les trottoirs se retrouvent
maintenant sous les chaussées à mesure que le trafic routier s’intensifie. L’augmentation du
nombre de véhicules et l’importance de la charge à l’essieu des camions modernes contribuent davantage à accroître la pression sur les conduites.
Revêtement de la chaussée : l’écoulement de l’eau peut survenir bien loin des dommages liés aux chaussées en béton et en asphalte, entravant ainsi les efforts de localisation
des fuites.
Courant vagabond : 1 ampère érode approximativement 10 kg de fer chaque année. Le
courant vagabond des réseaux de chemin de fer alimentés par courant continu (tramways)
et les fondations en béton armé aggravent ainsi la corrosion externe des conduites métalliques. [62]
L’influence de tiers
L’absence de documentation sur l’infrastructure (par ex. plans de récolement) ou l’exécution
impropre de travaux de construction peuvent endommager les conduites, soit directement
par le biais des hydro pelles ou indirectement par les vibrations des machines de construction ou des véhicules lourds. Les dommages peuvent être détectés instantanément ou ultérieurement, rendant la cause plus difficile à détecter.
Autres facteurs
Il existe de nombreux autres facteurs, par exemple le nombre de vannes et de branchements
(connus sous l’appellation de points faibles au sein du réseau de distribution) par kilomètre
de conduite, la longueur et le diamètre des conduites, la longueur moyenne des branchements, la profondeur à laquelle les conduites ont été posées de même que les fuites d’arrièreplan des joints, les raccords et vannes. La gestion opérationnelle du réseau influence également les fuites, par exemple en termes d’eau issue de sources différentes et mélangée à
l’intérieur de réseau de conduites (risque de corrosion), le pourcentage de temps de pressurisation du réseau et l’inspection, la maintenance et les stratégies de détection des fuites qui
influencent la durée des fuites détectées et non détectées. [48]
60
(b)
Vannes défaillantes et raccords
Les fuites issues des vannes et raccords comprennent les ruptures, déformations et défauts
du matériel du corps de vanne de même que les garnitures de joints, chapeaux et corps. Une
mauvaise manipulation ou une absence de maintenance sont souvent la cause de ces fuites.
Les vannes défaillantes et les raccords peuvent contribuer de manière significative aux pertes
réelles en eau plutôt qu’à de faibles débits de fuites. Ces déficits passent souvent longtemps
inaperçus sans l’application d’un programme régulier d’inspection. Des pertes en eau considérables peuvent également survenir des bouches d’incendie défectueuses et des bornes
fontaines publiques.
(c)
Réservoirs de stockage défaillants et pompes
Les pertes en eau issues des réservoirs de stockage sont causées aussi bien par des dommages
structurels que par des erreurs opérationnelles telles que les erreurs ou l’inexistence de
contrôles sur le réseau, lesquels sont également susceptibles d’entraîner des débordements.
Les dommages structurels comprennent les fissures, les trous ou la délamination dans les
parois des réservoirs ou les fuites liées à la qualité insuffisante du béton de même que les joints
d’étanchéité et les points de passage des conduites non étanches à l’eau. Les pertes en eau issue
des réservoirs sont souvent sous-estimées. De plus, bien que faciles à détecter, les réparations
sont généralement complexes et onéreuses. Les pertes en eau issue des pompes sont habituellement causées par des joints d’étanchéité de l’arbre d’une pompe défectueuse. La quantité
des fuites est négligeable dans la plupart des cas, mais l’inondation d’une salle de pompes et
d’un équipement électrique représente une source de nuisance et devrait être évitée en effectuant une maintenance appropriée.
3.4.4 Impacts des pertes réelles
L’objectif principal des systèmes d’approvisionnement en eau est d’assurer aux consommateurs un service adéquat (qualité et en quantité) en eau potable en tout temps avec une
pression suffisante. [61] Dans de nombreux cas, les fuites représentent le plus grand obstacle à l’atteinte de ces objectifs. Les effets négatifs des fuites peuvent être subdivisés en
impacts (a) économiques, (b) techniques, (c) sociaux et (d) environnementaux.
(a) Impacts économiques
Les pertes en eau enregistrées sur le réseau menant au consommateur engendrent des coûts
d’exploitation, de traitement et de transport sans pour autant générer de recettes pour le
61
3
service public de l’eau. La quantité d’eau perdue doit de nouveau être fournie de manière à
pouvoir satisfaire les besoins du client. Par conséquent, les capacités de production des installations techniques doivent être accrues.
Les réparations de fuites détectées sont onéreuses en termes de coûts et de ressources
humaines nécessaires. De plus, elles exigent une interruption du service à la clientèle.
Enfin, les éclats de tuyaux, les fuites et débordements peuvent causer des dommages
considérables aux infrastructures : les sols environnants sont crevassés et érodés, rendant les
routes, le chemin de fer et les bâtiments défaillants. Les inondations mettent en péril les
garages de sous-sols ou les salles de machines contenant des équipements onéreux. Il faudrait
également s’attendre à des paiements de compensation financière au cas où la compagnie des
eaux est tenue pour responsable pour quelque dommage subi. Le Tableau 3.4 illustre l’ampleur que pourraient prendre de tels impacts économiques pour le service public.
Table 3.4
Impacts économiques des fuites (ville de Zurich, Suisse) [70]
Ampleur des dommages Description
Coûts potentiels
Catastrophique
accidents mortels ou problèmes de santé permanents
> USD 10 millions
Critique
personnes blessées, infrastructures endommagées et interruptions de
production, publicité négative
> USD 5 millions
Significative
perturbations de l’approvisionnement auprès des populations et des
clients, défaillances de l’approvisionnement local
> USD 1 millions
Mineure
perturbations à court-terme de l’approvisionnement et sur les
infrastructures, couverture médiatique possible
> USD 0,3 millions
Insignifiante
perturbations temporaires de l’approvisionnement
> USD 0,1 millions
Imperceptible
aucune perturbation directe, incidences locales limitées
< USD 0,1 millions
(b) Impacts techniques
Les fuites de tuyauterie d’eau potable peuvent accroître les charges sur les systèmes municipaux de collecte d’eau usées et/ou eaux de pluie causées par l’infiltration, avec pour corollaire
des tuyaux d’égouts surdimensionnés. Par conséquent les usines de traitement d’eaux usées
peuvent recevoir de l’eau supplémentaire, ce qui génère des coûts additionnels de traitement.
Des fuites de grande envergure peuvent diminuer la couverture des demandes en eau de
telle manière que le système ne puisse plus opérer continuellement. Un approvisionnement
par intermittence causera d’autres problèmes techniques par l’intrusion de l’air dans les
tuyaux (risque de coups de bélier, endommagement des compteurs d’eau, erreurs de mesure,
62
etc.) et l’eau polluée (risques d’infection bactérienne répandant des maladies contagieuses).
Des solutions alternatives d’approvisionnement onéreuses telles que des camions citernes
devront être trouvées.
À long terme, les clients pourraient être tentés d’installer des réservoirs sur les toits qui
à leur tour entravent la restauration de l’approvisionnement continu en eau. Le rapport
entre l’approvisionnement par intermittence et le niveau des fuites montre que les pertes en
eau sont généralement plus élevées au sein de systèmes opérant de manière intermittente que
dans des systèmes opérant de manière continue. Il est bon de souligner que l’approvisionnement intermittent ne devrait jamais être perçu comme une solution technique mais
comme un obstacle à la lutte contre les pertes en eau.
(c) Impacts sociaux
Les défaillances en matière d’approvisionnement, en l’occurrence les baisses de pression et
les interruptions du service représentent les effets les plus répandus sur les clients. Ces incidences mèneront à une insatisfaction et à des plaintes de la part du client et pourraient
affecter négativement la disposition des clients à payer leurs factures. Un service défaillant
lié à des tuyaux fréquemment (et visiblement) éclatés auront une incidence sur la réputation
du service public et pourraient entraîner une mauvaise publicité.
Les risques potentiels en termes de santé émanant des égouts ou d’autres agents polluants infiltrant les systèmes de tuyauterie caractérisés par une pression basse ou une fourniture par intermittence sont encore plus graves. L’eau contaminée pourrait déclencher des
maladies liées à l’eau telles que le choléra, la fièvre typhoïde, l’hépatite A ou la diarrhée.
(d) Impacts environnementaux
Une gestion durable exige que l’ensemble des ressources en eau fassent l’objet d’une utilisation économique. L’eau non-polluée est rare dans de nombreuses régions, et même les
régions disposant de quantités d’eau abondantes ne disposent pas de ressources infinies.
Compenser les pertes en eau par l’augmentation des sources d’extraction de l’eau exerce
une pression supplémentaire sur les masses d’eau superficielles et souterraines, chose que
des réseaux d’eau efficients éviteraient. [62] De plus, le pompage et le traitement
chimique de l’eau perdue en raison des fuites sont onéreux en termes énergétiques, entraînant ainsi des émissions superflues de dioxyde de carbone. Les fuites de grande envergure
peuvent souvent représenter près de 25% dans la consommation énergétique des compagnies des eaux.
63
3
Des quantités substantielles supplémentaires d’énergie peuvent être nécessaires pour
porter l’eau à ébullition de même que pour le transport de l’eau potable dans des bouteilles
ou des citernes au cas où un service intermittent ferait baisser la qualité de l’eau. Les réseaux
caractérisés par un approvisionnement intermittent sont onéreux en termes de coûts énergétiques parce qu’une perte de pression est observée chaque fois que le réseau est soumis à
une vidange et a besoin d’être rempli de nouveau. Enfin, un surplus d’énergie est nécessaire
au pompage sur une longue distance ou pour les technologies de traitement complexes telles
que le dessalement ou le recyclage des eaux usées, au cas où les ressources en eau disponibles
se montreraient insuffisantes. [65]
64
3.5 Pertes apparentes
3.5.1 Classification
Les pertes apparentes sont des pertes qui ne sont pas liées à des fuites physiques, mais plutôt
à d’autres facteurs. Les pertes apparentes peuvent être regroupées dans les catégories suivantes en rapport à leur origine :
àà
àà
àà
imprécision des compteurs liée à des défaillances au niveau des compteurs de
branchements clients
traitement des données et erreurs de comptage et défaillance des clients dans le
système de facturation
consommation illicite liée au vol de l’eau et aux branchements illégaux.
En résumé, les pertes apparentes comprennent toutes les quantités d’eau effectivement fournies au client sans pour autant avoir été mesurées ou enregistrées de façon exacte et causant
ainsi une erreur dans la quantification de la consommation du client. Dans les réseaux d’approvisionnement en eau dépourvus d’un instrument conséquent et intégral de mesure et
caractérisés par de nombreux branchements illégaux, les pertes apparentes peuvent représenter des quantités d’eau significatives. Les pertes apparentes créent donc des coûts de production sans générer des recettes pour l’entreprise de service public. Ainsi, les pertes apparentes
doivent être prises en compte dans le prix de vente au détail de l’eau et représentent de ce
fait les pertes les plus importantes qu’une compagnie des eaux puisse enregistrer. Réduire les
pertes apparentes d’eau est un objectif qui peut être atteint dans bon nombre de cas à des
coûts relativement bas. Pour l’entreprise, cette réduction représente généralement un bon
point de départ rapidement rentabilisable. [77]
3.5.2 Causes des pertes apparentes
Les pertes en eau apparentes sont liées à (a) l’imprécision des compteurs, (b) aux erreurs dans
les traitements des données et (c) toutes les formes de consommation illicite. Les pertes
apparentes ne doivent pas être sous-estimées parce qu’elles ne génèrent aucune recette pour
des quantités d’eau ayant déjà été produites, traitées, transportées et fournies au client. Les
causes des pertes apparentes peuvent être subdivisées comme suit :
65
3
(a) Imprécision des compteurs
Les pertes dans le comptage sont généralement la forme la plus répandue des pertes apparentes. L’expérience montre qu’un petit pourcentage de l’eau n’est pas décompté ou ne l’est
que de façon incorrecte, ce qui est lié à des erreurs de comptage ou à des pertes graduelles
dans les compteurs d’eau. Ce qui affecte aussi bien les compteurs individuels que les compteurs de gros volume, la cause pouvant résider dans une sélection non-appropriée des compteurs, des compteurs surdimensionnés, une installation défectueuse et des compteurs nonétalonnés aussi bien que des compteurs aux performances baissant graduellement.
(b) Erreurs de traitement de données
Le personnel effectuant les relevés est susceptible de faire des erreurs de lecture. Les relevés
de consommation d’eau peuvent s’égarer ou subir des changements liés à des erreurs systématiques au cours du traitement des données et des procédures de facturation. Une consommation non mesurée (besoins propres et fourniture gratuite pour la lutte contre les incendies, arrosage de pelouses, nettoyage de la voierie, etc.) est susceptible d’être sous-estimée
tandis que la production non-mesurée pourrait être surestimée. Des tarifs forfaitaires peuvent causer une consommation domestique d’eau excessive et dépassant de loin le montant
budgétisé.
(c) Consommation illicite
L’extraction illicite de l’eau représente une source considérable de pertes dans de nombreux
pays et se présente sous des registres divers, par exemple sous la forme de branchements
illégaux, de compteurs saccagés, manipulés ou l’usage détourné, l’extraction illicite de l’eau
à partir des prises d’eau d’incendie de même que la corruption des agents effectuant les
relevés ou autres membres du personnel de la compagnie des eaux.
66
3.6 Gaspillage de l’eau
Le gaspillage n’est pas considéré comme faisant partie des composantes de pertes en eau dans
le bilan d’eau de l’association internationale de l’eau (IWA) parce que ce phénomène intervient après le compteur chez le client. Néanmoins le gaspillage peut représenter une part
significative de la consommation mesurée ou non-mesurée : il peut se décliner sous des
formes telles que le gaspillage délibéré, c’est le cas des actes de vandalisme ou robinet coulant, les pertes dans les ménages liées à une plomberie défectueuse ou des toilettes qui coulent. Ce dernier élément peut connaître une baisse significative en remplaçant les tarifs
forfaitaires subventionnés par une politique effective de comptage dans les ménages, ce qui
aura pour corollaire d’inciter les ménages à réparer la plomberie défectueuse. [22]
De plus, le gaspillage peut avoir lieu au sein de la compagnie des eaux elle-même à travers
un usage de l’eau excessif ou empreint de négligence à des fins opérationnelles telles que le
nettoyage des canalisations ou le rinçage des filtres, ce qui augmentera ainsi le montant de
la consommation autorisée non facturée.
Le gaspillage de l’eau peut poser un sérieux problème économique aux compagnies des
eaux qui doivent importer ou acheter de l’eau chez un fournisseur grossiste d’eau, et doivent
ainsi payer la totalité des coûts pour chaque mètre cube d’eau (non-mesurée) gaspillée. Dans
les régions où les ressources en eau sont rares ou qui sont caractérisées par des secteurs de
service par intermittence, la réduction du gaspillage peut aider à améliorer la sécurité de
l’approvisionnement. [68]
Des programmes de sensibilisation visant aussi bien les employeurs de la compagnie des
eaux que le grand public devraient leur apprendre à valoriser l’eau et à propager des techniques simples de conservation de l’eau qui n’engendrent pas de frais ou qui sont peu onéreuses (bien fermer les robinets, remplacer les raccords coulant et les joints de robinets défectueux, etc.) et sont susceptibles d’apporter d’excellents résultats.
67
3
3.7 Résumé et étapes à venir
Ce chapitre vise à transmettre des connaissances de base sur les pertes en eau. Les contenus du Chapitre 3 de ce manuel technique devraient permettre au lecteur de :
55
mployer une terminologie et des définitions claires pour toutes les composantes
E
de la perte en eau et de l’eau non vendue.
55
Connaître les composantes du bilan d’eau standardisé d’IWA.
55
Identifier les facteurs clés influençant les pertes en eau.
55
Classifier les pertes réelles en eau selon leur localisation, étendue et durée.
55
omprendre l’hydraulique des fuites et l’impact de la pression sur le débit des
C
fuites.
55
onnaître toutes les causes potentielles pour les éclatements et les pannes de
C
tuyauterie.
55
omprendre les incidences économiques, techniques, sociales et environnemenC
tales des pertes en eau.
55
Connaître les causes et les impacts des pertes apparentes.
Ce savoir fournit la base pour le développement d’une stratégie de réduction des pertes en
eau sur-mesure qui sera décrite au Chapitre 4.
68
3
69
Photo : © D. Heer, 2004
71
4
4.1 Objectifs
A la fin du chapitre, le lecteur / la lectrice connaîtra les principales méthodes pour
àà
àà
àà
àà
évaluer et quantifier la situation actuelle des pertes en eau
déterminer et analyser les indicateurs de performance pertinents
fixer des objectifs en matière de fuites
concevoir un programme approprié de contrôle des pertes en eau.
Le lecteur / la lectrice devrait être capable d’appliquer les méthodes décrites de façon autonome après avoir complété le matériel supplémentaire. Les définitions, terminologies et les
indicateurs de performance mentionnés au Chapitre 4 reposent en grande partie sur le travail
du groupe thématique sur les pertes en eau (Water Loss Task Force) de l’Association Internationale de l’Eau (IWA). On peut trouver de plus amples informations sur ce sujet dans Alegre
et al. et Lambert et Hirner. [2] [48]
72
4.2 Le besoin pour une
gestion des pertes en eau
La réduction des pertes en eau devrait être le but de toute la compagnie des eaux puisqu’elle
aboutit à l’efficacité économique et écologique et à un meilleur service à l’endroit des clients.
[77] Avant de développer une stratégie de réduction des pertes en eau, les décideurs
devraient avoir conscience du pourquoi il est important de fournir les ressources financières
et humaines en vue de réduire les pertes en eau. Dans la perspective d’une compagnie des
eaux, il y a au moins dix raisons qui pourraient justifier l’augmentation des dépenses pour
la gestion des pertes en eau.
àà
fficacité des coûts d’exploitation : un système de distribution d’eau bien enE
tretenu exigera moins de réparations, des coûts de production bas et des paiements de compensation pour la prévention.
àà
entabilité des investissements : un manque de maintenance et d’exploitation
R
augmente l’usure des conduites, des vannes et des compteurs. L’approvisionnement
sera amélioré pendant toute la durée de fonctionnement des composantes du système et cela entraînera des coûts fixes pour la compagnie des eaux à long terme.
àà
mélioration du relevé des compteurs et de la facturation : moins de fuites et
A
une situation d’approvisionnement améliorée pourraient avoir des effets positifs
sur les pertes réelles en eau car l’air qui se trouve dans le système de distribution
peut causer des erreurs de relevé des compteurs.
àà
isques de santé réduits : les eaux usées et autres polluants peuvent infiltrer le
R
système des conduites à travers les fuites et déclencher des maladies dans les systèmes de basse pression ou en cas d’opération intermittente.
àà
écurité accrue de l’approvisionnement : un système bien entretenu avec
S
moins de fuites et de ruptures augmente la garantie de l’approvisionnement
àà
oins de dommages infrastructurels : les fuites pourraient créer des trous
M
d’excavation sous la terre pouvant provoquer des effondrements des routes et
des immeubles.
73
4
74
àà
éduction des charges sur les égouts : l'infiltration de l'eau perdue au niveau
R
des égouts provoque une charge supplémentaire sur les conduites des égouts et
les stations de traitement d'eaux usées
àà
atisfaction améliorée des clients : en plus de la mauvaise qualité de l’eau, une
S
quantité inadéquate et des risques de santé, les fuites diminuent également
la pression au niveau des appareils des clients. La bonne qualité du service d’approvisionnement augmentera la satisfaction des clients et leur disposition à payer.
àà
ublicité et volonté à payer : moins de ruptures, une sécurité accrue de l’approP
visionnement et des conditions d’hygiène amélioreront la perception du public
par rapport à la compagnie des eaux. Cela peut jouer positivement sur la volonté
des consommateurs à payer.
àà
tress écologique réduit : enfin, le développement d’une stratégie de réduction
S
des pertes en eau est utile d’un point de vue écologique. En cas de rareté ou de
surexploitation des ressources en eau, les pertes en eau devraient être réduites
pour diminuer le stress sur les ressources.
4.3 Analyse de la situation actuelle
4.3.1 Diagnostic préliminaire du système
Un certain niveau de fuites est inévitable même dans le meilleur système de distribution
d’eau entretenu et exploité. Ainsi, une compagnie des eaux devrait vérifier deux caractéristiques de son système pour mettre en œuvre un programme de réduction des pertes en eau
avec succès et de façon durable : la situation actuelle et le niveau économique envisagé des
fuites.
Par conséquent, les pertes actuelles d’eau doivent être comprises et évaluées en utilisant
une approche diagnostic avant de développer une stratégie appropriée de réduction des
pertes en eau. Il est judicieux d’améliorer le diagnostic progressivement à l’aide d’une liste
de contrôle comme celle présentée au Tableau 4.1.
Tableau 4.1
Diagnostic du système existant, basé sur [22]
Questions
Méthodes disponibles
Chapitre
Connaissons-nous notre système ?
Cadastre du réseau basé sur un SIG et modélisation hydraulique
5.5, 5.6
Quelle est la quantité d’eau perdue ?
Calcul du bilan d’eau
4.3.2
Où s’est produite la perte ?
Mesures (permanentes ou temporaires)
4.3.2, 5.8
Comment déterminer les pertes ?
Méthodes d’évaluation des pertes
4.3.4, 4.3.5
Pourquoi y a t-il eu perte ?
Révision du réseau et des pratiques opérationnelles
6.3, 6.4, 6.5
4
4.3.2 Détermination du bilan d’eau
Un bilan d’eau a pour but de contrôler et expliquer chaque composante de l’eau qui a été
ajoutée ou soustraite d’un système d’approvisionnement d’eau sur un intervalle de temps
donné. Un bilan d’eau travaille à identifier toutes les composantes de la consommation et
les pertes dans un format standardisé. [77] Un bilan d’eau clairement défini constitue la
première étape de l’évaluation de l’eau non vendue (ENV) et de la gestion des fuites dans
les réseaux de distribution d’eau. La terminologie utilisée pour un bilan d’eau a été introduite au Chapitre 3.2. Les abréviations de la terminologie liée au bilan d’eau sont présentées
au Tableau 4.2 à la page suivante.
75
Tableau 4.2
Terminologie liée au bilan d’eau (abrégée)
Consommation autorisée Q A
Volume introduit dans le
système QI
Pertes en eau QP
Consommation autorisée facturée Q AF
Consommation autorisée non facturée Q ANF
Pertes apparentes QPA
Pertes réelles QPR
Une mesure fiable de tous les volumes d’eau entrant dans et sortant du système d’approvisionnement constitue par conséquent un besoin fondamental. La validation des données
joue également un rôle clé dans l’évaluation des volumes des pertes en eau. Il est recommandé d’élaborer une feuille de route ou un tableur pour améliorer les calculs du bilan
d’eau. Des logiciels commerciaux sont également disponibles pour supporter la collecte des
données nécessaires et améliorer les calculs. Il existe un bon nombre de techniques pour
calculer un bilan d’eau et celles-ci devraient être combinées en vue d’obtenir des résultats
fiables. [20] Les plus importantes techniques sont (a) le bilan d’eau annuel descendant et
(b) l’évaluation ascendante des pertes réelles. Au moment d’effectuer le calcul du bilan d’eau,
il est extrêmement important de garder à l’esprit que la précision des volumes des pertes en
eau dépend de l’exactitude et de la qualité des données utilisées lors du calcul. Par conséquent la mesure fiable de tous les volumes d’eau entrant (dans le) et sortant du système
d’approvisionnement constitue un besoin fondamental.
(a)
Le bilan d’eau annuel descendant
L’IWA a développé le bilan annuel descendant comme étant une méthode éprouvée. Les
méthodes du bilan descendant demandent que les débitmètres principaux et les compteurs des clients soient installés et relevés sur une période d’au moins un an. Cette
méthode a pour but de déterminer les pertes réelles annuelles générales en m³/an. La
procédure standard selon l’Association Allemande du Gaz et de l'Eau (DVGW) peut être
appliquée comme suit : [13]
Etape 1
Le volume introduit dans le système QI, devrait être vérifié dans l’utilisation de
toutes les mesures annuelles relatives à tous les débitmètres principaux. L’exac4.1 Matériel
supplémentaire
titude des débitmètres principaux installés devraient être déterminée via des
essais effectués sur le terrain, par exemple à travers des essais volumétriques ou
Annualisation des données
de comptages d’eau
des débitmètres à insertion portables ou à pince. Une estimation appropriée
76
des quantités doit être faite si les volumes introduits dans le système ne sont pas mesurés.
De nombreux relevés peuvent améliorer l’évaluation. Le volume total peut alors être estimé
en considérant les courbes de fluctuation annuelles. Les débitmètres principaux pour les
exportations d’eau doivent être identifiés et contrôlés (ce sont les volumes introduits dans
d’autres systèmes) en vue de calculer la quantité de l’eau fournie au système.
Etape 2
Tous les clients enregistrés sur les fichiers de facturation (ménages, clients com4.2 Matériel
merciaux et industriels, etc.) doivent être identifiés afin de déterminer la
supplémentaire
consommation autorisée facturée QAF. La consommation annuelle peut être
Détermination de la
déterminée par les moyens de relevés des compteurs à la date de référence et en
consommation non
annualisant la consommation mesurée de façon appropriée.
mesurée
Une estimation propre doit être faite pour les clients facturés sans compteurs
d’eau. Il n’est pas recommandé de simplement attribuer des chiffres relatifs à la
consommation mesurée des utilisateurs, parce que les tarifs mesurés créent habituellement
des attitudes de consommation différentes de celles engendrées par les tarifs forfaitaires.
Donc, la consommation domestique moyenne non mesurée devrait être déterminée en
utilisant des monitoring individuels des ménages (MIMs) sur un échantillon d’utilisateurs
choisis au hasard. Une méthode alternative consiste à utiliser les monitoring de zones (MZ)
si la zone d’investigation n’est pas sujette à des volumes élevés de fuites non détectées. [89]
Etape 3
La consommation autorisée non facturée QANF doit être déterminée à l’aide d’une estimation appropriée. D’abord, tous les consommateurs doivent être identifiés. À savoir les
ménages, les immeubles municipaux, les parcs et les services de lutte contre les incendies, les
camions-citernes et les quartiers pauvres. Une estimation de la consommation annuelle doit
être faite pour chaque groupe de consommateurs. Une méthode peut consister à l’utilisation
de chiffres relatifs à des clients comparables ou de littérature. Dans certains cas, il est judicieux de prendre des exemples sur le terrain où les levés sont effectués (enquêtes sur le terrain). Enfin, le volume utilisé par l’compagnie des eaux pour des raisons opérationnelles
(nettoyage des conduites, chasse d’eau, etc.) doit être identifié. Une estimation professionnelle devrait être faite si les valeurs ne sont pas mesurées.
Etape 4
La consommation autorisée QA peut être maintenant calculée en additionnant QAF et
QANF. Les pertes en eau totales QP peuvent alors être déduites de la différence entre QI et QA.
77
4
Etape 5
Estimer les pertes apparentes QPA est plutôt difficile et soumis à un degré élevé d’incertitudes. Les pertes apparentes devraient être décomposées afin d’arriver à une estimation
adéquate. Primo, il faut estimer le nombre de branchements illégaux. Ceci peut se faire soit
en consultant les fichiers précédents ou en conduisant une enquête porte-à-porte dans une
zone choisie comme échantillon. En l’absence de données spécifiques, Thornton recommande d’utiliser 0,25% du volume introduit dans le système comme approche initiale. [77]
Secundo, il faut estimer les pertes dues au transfert et aux erreurs de manipulation des données ainsi que des sous-comptages compteurs. Le nombre des compteurs d’eau rompus
devraient être enregistré pendant le relevé des compteurs. Les volumes peuvent être évalués
en utilisant des estimations par habitant.
En Allemagne, les pertes apparentes sont estimées dans une fourchette allant de 1,5 à
2,0% du volume introduit dans le système. [13] Pour les pays en développement, l’IWA
recommande d’utiliser 5% de la consommation facturée mesurée comme estimation initiale
jusqu’à ce que une évaluation plus détaillée soit disponible. Selon Lambert (2010), les pertes
apparentes excèderont généralement 5% dans des systèmes où les clients ont des tanks privés
d’eau. Il est également conseillé à chaque compagnie des eaux d’évaluer et quantifier les
composantes des pertes réelles de son propre système, plutôt que d’utiliser un pourcentage
du volume introduit dans le système, qui est basé sur des chiffres d’autres compagnies des
eaux. [44]
Etape 6
Enfin, les pertes réelles en eau QPR peuvent être déduites de la différence entre les pertes
apparentes QPA et les pertes en eau totales QP
Un inconvénient du bilan d’eau descendant est que la procédure est sujette à des erreurs
et incertitudes. Plus le nombre des débitmètres principaux et des compteurs clients
permanemment installés et régulièrement contrôlés est bas, plus le niveau de
Matériel
précision le sera également. Les résultats s’améliorent avec le nombre d’années
supplémentaire 4.3
d’expériences et l’augmentation de la qualité et de la quantité des données
Calcul du bilan d'eau
introduites. [77] Beaucoup de calculs utilisant l’approche descendante ont
montré que des intervalles de confiance de moins de ± 15% des pertes réelles
calculées sont difficiles à atteindre, même dans les systèmes bien gérés ayant de
bas taux de fuites et utilisant des mesures fiables. [46]
Une analyse ascendante basée sur les relevés des débits nocturnes est recommandée en
accompagnement du bilan d’eau annuel en vue de développer une stratégie appropriée de
réduction des pertes en eau. [20] Chaque compagnie des eaux devrait améliorer son bilan
d’eau descendant sur une base annuelle. Néanmoins, il faut considérer que le bilan d’eau
annuel est une approche rétrospective qui ne peut pas fournir un système d’alerte précoce
78
pour identifier les nouvelles fuites et ruptures. C’est donc une bonne pratique reconnue que
de combiner les calculs du bilan d’eau avec les mesures du débit nocturne sur une base
continue ou si nécessaire en vue d’initier un contrôle actif des fuites et de limiter la durée
de nouvelles fuites et ruptures. [46]
(b)
L’évaluation ascendante des pertes réelles
L’évaluation ascendante est un outil utile pour une vérification croisée des volumes réels
perdus obtenus à partir du bilan d’eau descendant de l’analyse des composantes. Cela
implique de tester les données recueillies des zones sensibles du réseau de distribution
d’eau sur un terrain indépendant. Ceci est habituellement basé sur une analyse du débit
nocturne minimum (DNM) (cf. Chapitre 4.3.4) et prend en compte les variations diurnes
de la pression du système. Afin d'obtenir des résultats pertinents, les mesures de DNM
devraient être exécutées durant les saisons et les jours de la semaine où les utilisations
nocturnes exceptionnelles (p. ex. arrosage des jardins) sont minimales. Une analyse du
débit nocturne minimum de tout le système de distribution permet de déterminer de
façon indépendante le volume des pertes réelles qui peut être utilisé pour contrôler les
résultats du calcul du bilan d’eau. Idéalement, les deux volumes devraient être équilibrés,
mais l’expérience a montré qu’ils ne correspondent pas exactement en raison des erreurs
cumulatives respectives.
Un autre avantage de l’évaluation ascendante est que les zones où les pertes réelles sont
élevées, peuvent être identifiées et priorisées dans la stratégie de réduction des pertes en eau.
Un autre sous-produit positif de la collecte des données du terrain où les essais ont lieu
pendant l’évaluation ascendante est qu’on obtient l’information requise du système pour
déterminer les fuites diffuses et la relation pression / fuite. [20]
4.3.3 Crédibilité des calculs du bilan d’eau
Comme discuté au chapitre précédent, les résultats du calcul du bilan d’eau seront aussi
bons que les données utilisées pour le générer. En général, un bilan d’eau n’est pas seulement
basé sur des mesures, mais aussi des estimations de la production, la consommation et les
pertes en eau. Par conséquent, les volumes résultant de l’eau non vendue, des pertes réelles
et apparentes seront toujours sujets à un degré d’erreurs plus ou moins élevé. Les erreurs
d’appréciation dans les volumes des pertes réelles et apparentes vont influencer l’analyse
économique des options et va conduire à une stratégie inappropriée de réduction des pertes
en eau. Donc, il est important que toutes les données recueillies et toutes les estimations
nécessaires soient aussi proches des conditions réelles autant que possible afin d’atteindre des
résultats valides et utiles. La fiabilité de la source des données et l’exactitude des données
devraient donc être toujours évaluées de façon critique. [2]
79
4
Taux et paramètres d’exactitude
La fiabilité décrit la mesure à laquelle une source de données produit des résultats cohérents, stables et uniformes chaque fois que les mesures sont répétées dans les mêmes
conditions.
L’exactitude est relative aux erreurs de mesures dans les données introduites et la fidélité des observations, des calculs ou estimations par rapport aux valeurs réelles. Dans la
pratique, aucune information détaillée ne sera disponible sur l’exactitude et la fiabilité des
données, mais les compagnies des eaux seront en mesure de fournir des conclusions acceptables sur les valeurs d’exactitude de certaines données introduites. [2]
Tableau 4.3
Exemple de relations entre l’origine des données et leur exactitude
Origine
Description
Taux d’exactitude
Volumes mesurés
Introduit dans le système, consommation mesurée,
exportation mesurée
± 0,1 to 2,0%
Volumes estimés
Consommation non mesurée, pertes apparentes
± 5 to 50%
Volumes dérivés
Eau non vendue, pertes réelles
Dépendent de l’exactitude des mesures et
des données introduites estimées
Intervalles de confiance à 95%
L’utilisation d’intervalles de confiance à 95% a été établie comme une procédure pour estimer le degré d’originalité des incertitudes des composantes simples du bilan d’eau. Ces
intervalles de confiance à 95% proviennent à l’origine de l’incertitude liée au calcul et sont
basées sur des distributions normales, qui partagent toutes les mêmes propriétés : 95% des
observations se situent dans la fourchette de ± 1,96 d’écart-type (σ) autour de la valeur
moyenne. [77]
Dans la pratique, l’usage d’intervalles de confiance à 95% signifie que les calculs basés
sur des données approximatives ont des intervalles de confiance plus grands que les calculs
faits avec des données plus fiables. [46] Pour chaque composante mesurée ou estimée du
bilan d’eau, les taux d’exactitudes (± ...%) sont à définir avec une probabilité d’occurrence de 95% des valeurs réelles. Plus les données sont précises, plus les limites
extrêmes (- et +) des taux d’exactitudes seront bas.
4.4 Matériel
En outre, la variance (variance V = σ²) peut être déterminée pour chaque
supplémentaire
composante du bilan d’eau sur la base des intervalles de confiance à 95%. Les
Utilisation des intervalles
composantes ayant une grande variance auront le plus grand impact sur l’exacde confiance à 95%
titude des volumes dérivés. Les volumes dérivés du bilan d’eau auront donc un
niveau accumulé d’incertitudes basés sur les variances dans les données introduites respectives.
80
L’utilisation des intervalles de confiance à 95% aide à identifier les composantes ayant
une variance et par conséquent les plus grands impacts sur la précision des résultats finaux
du bilan d’eau. Une fois identifiée, les mesures devraient être prises pour améliorer la précision des composantes ayant les impacts les plus importants, par exemple en installant des
dispositifs additionnels de mesure.
Tableau 4.4
Exemple de détermination des taux d’exactitude [52]
Origine des
données*
Volume [m³]
Taux de
précision
Standard
deviation σ
Variance V = σ²
Volume introduit dans le système QI
(M)
1 996 139 ± 1,0

10 184
103 721 650
Eau vendue QRW
(M)
1 801 146 ± 0,2

1 838
3 377 891
Eau non vendue QNRW
(D)
94 993 ± 10,4

10 349
107 099 541
Consommation autorisée non facturée QUA
(E)
30 000 ± 20,0

3 061
9 371 095
Pertes en eau QWL
(D)
164 993 ± 12,8

10 792
116 470 637
Pertes apparentes Q AL
(E)
32 999 ± 50,0 
8 418
70 862 896
Pertes réelles QRL
(D)
131 994 ± 20,3

13 687
187 333 533
* (M) = mesuré, (D) = dérivé, (E) = volumes estimés.
Comme le Tableau 4.4 le démontre, l’inexactitude dans les volumes dérivés conduit à
des valeurs significatives qui pourraient affecter les stratégies de gestion des fuites, même
dans des systèmes où les volumes introduits et ceux liés à consommation sont mesurés.
4.3.4 Evaluer et quantifier les pertes réelles
Ce chapitre traitera de la question du comment déterminer les pertes réelles. Cette étape
doit être observée avant de situer les questions relatives à l’endroit où et à la quantité
d’eau perdue. Les composantes du système doivent être établies en utilisant les cartes du
système, les modèles hydrauliques ou le cadastre du réseau avant que ce processus ne
commence.
En général, les fuites qui conduisent aux pertes réelles peuvent se produire dans (a) les
réservoirs de stockage ; (b) les réseaux / conduites d’adduction et (c) le réseau de distribution
(cf. Chapitre 3.4). La majorité des fuites se produisent dans le système de distribution. Par
conséquent, les pertes au niveau des réservoirs et des réseaux d’adduction sont généralement
d’une importance mineure. Néanmoins, la recherche des pertes réelles peut commencer par
ces points puisque leur mesure peut se faire sans beaucoup d’effort.
81
4
(a)
Evaluer les pertes en eau des réservoirs de stockage
Les fissures dans la construction, les pénétrations des conduites non étanches et les conduites
fuyantes dans les chambres des vannes sont des causes typiques des fuites qui se produisent
au niveau des réservoirs. Le test volumétrique est une méthode commune d’identification
des pertes qui se produisent au niveau des réservoirs de stockage. Il est nécessaire d’interrompre l’alimentation à partir du réservoir pour améliorer le test, ainsi, ce test est
le meilleur qui est fait pendant les heures de la nuit. Si possible, les zones déconnectées devraient être approvisionnées par une seconde chambre de réservoir ou
4.5 Matériel
supplémentaire
en réorganisant les vannes de la limite de zone. Le réservoir devrait être d’abord
rempli jusqu’à son niveau maximum avant de fermer les vannes d’entrée et de
Calcul du test
sortie. Les fluctuations par rapport au niveau de l’eau sont observées sur une
volumétrique
période de 4 à 12 heures. La durée exacte dépend des critères locaux d’approvisionnement. En général, une longue période de tests fournit les résultats les plus
fiables. Le taux des fuites qui se produisent au niveau du réservoir peut être obtenu en divisant le volume de l’eau perdue par la durée du test.
(b)
Evaluer les pertes qui se produisent au niveau des conduites d’adduction
Les conduites d’adduction n’ont généralement que peu de branchements, ce qui fait qu’il est
relativement facile de déterminer les pertes en eau potentielles. Si les débitmètres principaux
ne sont pas installés au niveau des conduites d’adduction, les mesures de débit peuvent être
améliorées en utilisant des débitmètres portables. Le débit devrait être mesuré simultanément à la fin d’une section de conduite en amont et en aval. Pour avoir des résultats raisonnables, il faut des conditions stables de débit, des conduites totalement remplies et que tous
les branchements latéraux au réseau secondaire puissent être fermés. Le résultat des ces
mesures permettra d’avoir une bonne idée des pertes globales au long des conduites d’adduction. Des mesures plus détaillées devraient être prises si les pertes réelles sont élevées et
doivent être davantage limitées, exemple en analysant graduellement des sections plus
courtes des conduites.
A long terme, il est utile d’installer des débitmètres principaux permanents au niveau des
conduites d’adduction. Toutes les sources et tous les points de service devraient être équipés
de débitmètres en vue de suivre la production et la distribution d’eau de manière continue
et contrôler les pertes au niveau des tuyaux de transport.
(c)
Evaluer les pertes dans le réseau de distribution
Il est plus difficile de mesurer les pertes dans le réseau de distribution puisqu’il comporte une
structure plus complexe. Les mesures peuvent être mieux améliorées si on peut changer temporairement les régimes d’approvisionnement et si la zone d’approvisionnement peut être
82
subdivisée en secteurs séparés avec des limites désignées. Dans ce cas, les débitmètres portables peuvent être installés aux points d’entrée (et de sortie) des secteurs séparés. Le choix de
la méthode de mesure pour localiser les emplacements des fuites devrait être basé sur le type
d’approvisionnement et sur les caractéristiques conceptuelles du système d’approvisionnement et de distribution, exemple si l’approvisionnement est continu ou non permanent. [22]
Les méthodes suivantes peuvent être utilisées pour mesurer les fuites :
Analyse du débit nocturne minimum (dans des systèmes opérant de façon continue)
La méthode du débit nocturne minimum (DNM) convient aux systèmes qui sont exploités de
façon continue. Cette méthode est basée sur l’hypothèse que la consommation autorisée chute
à un niveau minimum durant les heures de la nuit (généralement entre 2h et 4h du matin).
Par conséquent, les pertes réelles représentent le pourcentage maximum de débit.
La quantité d’eau introduite dans un secteur séparé durant cet intervalle de temps est
continuellement mesurée et la part de la consommation légitime et des pertes est analysée
selon l’Équation 4.1.
Équation 4.1
Qin = Qdom + Qgros + Qtrans + Qpertes
Où :
Qin
Qdom
Qgros
Qtrans
Qpertes
[m3/h]
[m3/h]
[m3/h]
[m3/h]
[m3/h]
Volume introduit dans le système
Consommation domestique nocturne
Consommation nocturne non domestique
Transfert d’eau dans les zones avoisinantes
Pertes en eau
4
La consommation légitime est composée de la consommation domestique nocturne Qdom
(principalement les chasses d’eau des toilettes) et de la consommation non domestique nocturne Qgros (utilisateurs administratifs, industriels, commerciaux ou agricoles) qui peut
représenter un pourcentage élevé du débit nocturne minimum. Même si une étude
pilote permet d’estimer ou de vérifier la consommation nocturne domestique, il
4.6 Matériel
supplémentaire
est important d’identifier les gros consommateurs et déterminer leurs consommations nocturnes. Les exportations d’eau et les transferts vers les zones avoisinantes
Analyse du débit nocturne
minimum (DNM)
Qtrans doivent également être mesurés ou doivent cesser pendant l’évaluation du
débit nocturne minimum (DNM). En vue de déterminer les pertes en eau journalières de la zone évaluée, le ratio des pressions nocturne et diurne de la zone doivent être prises en compte pour calculer le facteur diurne / nocturne (FDN). Les profils
83
4.3
4.2
de la pression au niveau du point moyen de la zone (PMZ) doivent être mesurés et l’exponentiel des fuites α (cf. Chapitre 3.4.2) doit être vérifié en vue de calculer le FDN. Le volume des
pertes en eau journalières Qpertes,j peut alors être déterminé selon les Équation 4.2 et 4.3.
Qpertes,j = FDN x Qpertes
24
FDN = ∑ (
Équation
i=0
Où :
Qpertes,j
FDN
Qpertes
Pi
PDNM
α
[m³/j]
[h/j]
[m3/h]
[m]
[m]
[ - ]
Pi α
)
PDNM
Volume des pertes réelles journalières
Facteur diurne / nocturne
Moyenne du débit nocturne minimum
Moyenne de la pression au PMZ pendant 24 heures
Moyenne de la pression au PMZ dans les conditions de DNM
Exponentiel des fuites
Les valeurs typiques de FDN se situent dans la fourchette de 20 ou moins dans des
systèmes d’eau par gravité à plus de 30 heures par jour dans les secteurs de gestion de la
pression opérant par des systèmes de débit modulé.
La mesure ne peut être prise ou pour le système global ou pour les zones discrètes séparées en fermant les vannes de sectorisation. Des zones plus petites produisent des résultats
plus précis parce que la taille de la zone et le nombre d’habitants connectés ont un effet sur
la simultanéité des captages de l’eau. Le débit peut être mesuré soit à un ou plusieurs points
à l’intérieur de la zone. Prendre des mesures à plusieurs points permettra de déterminer les
pertes réelles avec plus de précisions. L’afflux du système dans de petites zones directement
approvisionnées par un réservoir ou plus peut être facilement déterminé en utilisant le test
volumétrique décrit ci-dessus. La seule différence réside dans le fait que la vanne de sortie
est ouverte. Autrement, les débits devraient être mesurés en utilisant des débitmètres portables et les données recueillies devraient être répertoriées et stockées sous un format électronique pour un traitement complémentaire.
La méthode d’arrêt du robinet (dans des systèmes opérant de façon intermittente)
Les systèmes opérant de façon intermittente doivent être traités avec une attention particulière puisqu’ ils opèrent à basses pressions et à intervalles réduits. Puisque les clients
concernés par les systèmes opérant de façon intermittente utilisent communément des
84
réservoirs de stockage privés, le remplissage des réservoirs affecte les caractéris4.7 Matériel
tiques du débit nocturne. Des méthodes conventionnelles telles que l’analyse
supplémentaire
du débit nocturne minimum, ne peuvent de ce fait pas être utilisées pour
Détermination des pertes
évaluer les fuites.
réelles dans des systèmes
opérant de façon intermitLa méthode d’arrêt du robinet offre une alternative à cela. Cette méthode
tente
doit être appliquée dans de petites zones isolées qui peuvent être créées en fermant les vannes de sectorisation. Comme prochaine étape, tous les branchements
des clients doivent être fermés en vue de prévenir le remplissage des réservoirs privés.
Le système est alors mis en pression et les pertes peuvent être mesurées telles que décrit plus
haut. Cette approche permettra d’avoir une idée de là où se situent les pertes mais un vrai
bilan d’eau ne peut pas encore être effectué puisque le mode opératoire n’est pas en phase
avec les conditions normales (cf. Chapitre 3.4.2). Un désavantage de cette méthode réside
dans le fait que des volumes d’eau considérables seront perdus au niveau des points de fuites
et toutes les fuites ne peuvent pas être identifiées pendant la courte durée du test. En outre,
les clients ne seront pas approvisionnés pendant plusieurs heures.
La méthode des camions-citernes (dans des systèmes opérant de façon intermittente)
Cette méthode repose sur une source externe utilisée dans les zones d’approvisionnement
pendant la période de test. Elle a été développée pour contourner la difficulté d’approvisionnement des petites zones isolées. L’exploitation normale n’est pas perturbée et la quantité d’eau
perdue peut être limitée. L’eau est introduite dans le système d’un camion-citerne ordinaire.
[22] La pression testée désirée est maintenue en utilisant une pompe montée. Là encore, les
clients ne peuvent pas être approvisionnés en eau durant la période de test.
Mesure continue
La meilleure méthode pour déterminer les pertes réelles dans le réseau de distribution est
l’organisation constante en zones sectorisées opérant avec des débitmètres installés en
permanence à tous les points d’entrée et des compteurs clients dans les ménages. La compagnie des eaux aura une bonne vue d’ensemble de l’état de son système d’appro-visionnement d’eau et peut détecter les conduites rompues le plus souvent instantanément en
faisant un suivi continu du volume introduit dans le système et le relevé régulier des
compteurs des clients.
Les méthodes ainsi décrites sont indiquées pour évaluer et quantifier les pertes en eau
dans les zones ou les réseaux. Cette étape permettra à la compagnie des eaux d’avoir une
image générale de la situation présente et de prioriser les contremesures pour les zones où
les pertes sont le plus drastiques. Une fois que nous savons que les pertes en eau existent
dans une zone, nous devons toujours détecter les fuites. Les méthodes et instruments de
détection des fuites sont décrits au Chapitre 6.6.
85
4
4.3.5 Evaluation et quantification des pertes apparentes
Comme le Chapitre 3.5.2 l’a souligné, les pertes apparentes sont des pertes non physiques
causées par (a) les imprécisions des compteurs d’eau, (b) les erreurs de manipulation des
données (c) et éléments relatifs à toute forme de consommation non autorisée (vol d’eau et
usage illégal). Quantifier les pertes apparentes dans un réseau de distribution d’eau est une
tâche difficile, basée la plupart du temps sur des hypothèses et estimations. Ces hypothèses
devraient être élaborées séparément pour chacune des trois principales sources de pertes
apparentes comme décrit ci-dessous. [77] Malgré cela les volumes présumés des pertes
apparentes seront toujours sujettes à des erreurs et donc approximatives à un certain degré.
Cette étape est nécessaire pour déterminer le bilan d’eau. [48]
(a)
Evaluation des imprécisions des compteurs
Les pertes apparentes dues aux imprécisions des compteurs peuvent être estimées en sélectionnant un échantillon représentatif de compteurs domestiques en prenant en compte les
différents types de compteurs, les marques, les tailles et groupes d’âge, et leur contrôle sur
un banc d’essai. Les débitmètres principaux peuvent aussi être testés sur place et pendant
leur fonctionnement à l’aide de débitmètres portables calibrés. La moyenne des imprécisions
des compteurs (pourcentage des sur-enregistrements ou sous-enregistrements) pour chaque
groupe de compteurs peut alors être appliquée à tout le parc compteurs. [77]
(b)
Evaluation des erreurs de manipulation des données
Les erreurs causées par les fautes de manipulation des données peuvent être détectées et
quantifiées à l’aide d’un logiciel standard de base de données. Les erreurs de relevés de
compteurs peuvent être réduites à travers la formation continue des agents chargés de relever
les compteurs et en introduisant des habitudes de travail standardisées.
(c)
Evaluation de la consommation non autorisée
La compagnie des eaux a besoin d’estimer le nombre de branchements illégaux en vue de
quantifier l’usage non autorisé de l’eau, par exemple en menant une enquête de ménage dans
une zone pilote. Le nombre estimé de branchements illégaux doit alors être multiplié par la
taille typique du ménage et par consommation d’eau par habitant. Les branchements illégaux qui sont découverts accidentellement par les agents de la compagnie des eaux, doivent
alors être toujours enregistrés. Le nombre de compteurs non fonctionnels, avec dispositif
by-pass ou manipulés devraient aussi être pris en compte sur la base des informations fournies par les releveurs ou tout autre personnel de l’entreprise. [22]
86
4.3.6 Calculer et analyser les indicateurs de performance pertinents
L’établissement d’un bilan d’eau standardisé permet à la compagnie des eaux d’avoir des
chiffres fiables sur la quantité des pertes réelles et apparentes dans son système d’approvisionnement en eau. Différents indicateurs de performance devraient alors être calculés et analysés
pour déterminer si ces pertes sont comparativement élevées ou basses. [45] Toutefois, les
indicateurs de performance (IP) ne sont pas seulement des outils pour le benchmarking
national ou international entre les compagnies des eaux et ne devraient donc jamais être des
objectifs en soi. Les indicateurs de performance aident aussi à extraire l’information nécessaire d’une grande quantité de données et servent dans les processus de prise de décision.
Comme première étape, il est important de définir des objectifs précis et clairs ainsi que les
stratégies les plus convenables pour les accomplir. Des indicateurs de performance appropriés
devraient ensuite être sélectionnés et les données introduites nécessaires collectées.
Figure 4.1
Utilisation des indicateurs de performance dans le processus de prise de décision : approche générale (gauche) et exemple (droite). Basé sur [2]
Objectifs
Quels résultats doit-on atteindre dans le futur ?
Stratégies
Comment peut-on atteindre ces résultats ?
Facteurs clés de réussite
Dépendant des contraintes et du contexte
IPs
Les objectifs ont-ils été atteints ?
Que s'est-il passé avec les facteurs clés de réussite ?
Objectifs
Alimentation continue en eau.
Réduction de l'ENV au niveau requis
4
Stratégies
1. Nouveau programme de mesure
2. Gestion de la pression
Facteurs clés de réussite
1.aRemplacement des compteurs défectueux
1.bAméliorer le système de comptage
2. Conception et implementation de nouveaux SGPs
IPs
Suivre les pertes en eau par branchement et par
jour. Suivre les variations de pression moyenne et
les conditions d'alimentation en eau.
Les sections suivantes offrent une introduction succincte sur les principaux indicateurs
de performance en matière de pertes en eau. Il est vivement recommandé de lire le manuel
de bonnes pratiques de l’IWA sur les indicateurs de performance pour les services
87
d’approvi-sionnement en eau [2] couvrant tout le spectre de l’approvisionnement en eau. Ces
indicateurs sont typiquement ventilés en indicateurs de performance (a) financiers et (b)
techniques.
(a)
Financial Performance Indicators
Une fois que le volume introduit dans le système est connu, et les différentes parts d’eau vendue et non vendue sont déterminées, un indicateur de performance financier simple devrait
être calculé pour chaque composante des trois principaux constituants de l’eau non vendue :
Équation 4.4
PA = ( QANF + QPA) x CPV + QPR x CP
Où :
PA
QANF
QPA
QPR
CPV
CP
[USD]
[m³]
[m³]
[m³]
[USD/m³]
[USD/m³]
Pertes annuelles
Volume de la consommation autorisée non facturée
Pertes apparentes
Pertes réelles
Prix de vente
Coût de production
La consommation non autorisée et les pertes apparentes devraient être taxées à la
moyenne des prix de vente de l’eau comme représentant les volumes d’eau fournie aux
consommateurs. Les pertes réelles peuvent généralement être taxées à la moyenne des coûts
de production ou avec le prix d’achat (si l’eau est importée d’une autre ecompagnie des
eaux) ou même aux coûts d’exploitation de sources alternatives (exemple dessalement) en
période de pénuries d’eau. Le ratio entre les composantes des pertes annuelles PA et le coût
annuel de fonctionnement du réseau d’approvisionnement d’eau donne une bonne vue
d’ensemble de l’étendue des pertes en eau. [48]
(b)
Indicateurs de performance technique
C’est un fait largement accepté qu’un pourcentage du taux d’eau perdue (taux de pertes en
eau [%] = pertes réelles en eau annuelles QPR / le volume introduit dans le système QI) n’est
pas un indicateur de performance convenable parce qu’il ne considère pas la longueur du
réseau de distribution d’eau, le nombre de branchements et la pression du système. Il est
donc recommandé d’indiquer les pertes en eau spécifiques proportionnellement à la longueur du réseau [13], tel que montré dans l’Équation 4.5.
88
4.5
QPS =
QPR
LR x 365
4.6
QPBJ =
QPR
NB x 365
Équation
Où :
QPS
QPR
LR
QPBJ
NB
[m³/km/j]
Pertes en eau spécifiques
[m³/an]
Pertes en eau annuelles
[km]
Longueur du réseau (sans les conduites des branchements)
[m³/branchement/j] Pertes en eau par branchement et par jour
[-]
Nombre de branchements
Une expérience internationale montre que la plus grande proportion des pertes en eau
se produit au niveau des branchements beaucoup plus qu’au niveau des conduites, excepté dans les zones avec une faible densité de branchements. Ainsi, les pertes en eau
peuvent être calculées proportionnellement au nombre de branchements tel que montré
dans l’Équation 4.6.
Les deux indicateurs de performance sont seulement comparables entre des systèmes
d’approvisionnement d’eau de taille et de structure similaires. Il est donc recommandé d’exprimer les pertes en eau par rapport à chaque km des conduites de distribution et d’adduction (cf. Équation 4.5) pour des réseaux ruraux avec moins de 20 branchements / km.
L’Équation 4.6 devrait être utilisée pour des zones densément peuplées avec plus de 20 branchements / km. [53]
Lambert et al. ont introduit une méthodologie vérifiable basée sur les composantes
pour calculer les indicateurs de performance techniques standardisés pour évaluer et comparer les pertes réelles en eau, et qui permet de comparer des systèmes de taille et structure
différentes. [45] Cet IP prend en considération les cinq facteurs clés locaux ayant un
impact majeur sur les pertes réelles en eau : la longueur des réseaux, la moyenne de la
pression de service, le nombre des branchements, l’emplacement des compteurs des
clients et la continuité de l’approvisionnement. Cette méthode sera décrite dans les prochaines sections.
89
4
Équation 4.7
Pertes réelles annuelles actuelles (PRAA)
Le groupe spécialiste pour les pertes en eau de l’IWA a développé l’équation relative aux
pertes réelles annuelles actuelles (PRAA), qui a été adoptée par plusieurs associations techniques nationales et des compagnies des eaux à travers le monde au cours des dix années
passées. Le PRAA est aussi valable pour les réseaux de distribution dans des systèmes opérant
de manière intermittente, car il prend en compte le nombre de jours où le système est sous
pression. Le PRAA est défini comme :
QPR x 10 3
PRAA=
Njrsp
Où :
PRAA
QPR
Njrsp
[l/j r.s.p.]
[m³/an]
[ - ]
Pertes réelles annuelles actuelles
Pertes réelles annuelles
Nombre de jours où le système est sous pression (r.s.p.)
Pertes réelles annuelles inévitables (PRAI)
Les pertes réelles en eau existent dans tout grand réseau de distribution d’eau et ne peuvent jamais être complètement éliminées. Il y aura toujours un certain minimum de
quantité de pertes réelles même dans les sections nouvellement mises en service d’un
réseau. [77] Cette quantité est considérée comme les pertes réelles annuelles inévitables
qui représentent le volume des pertes réelles qui pourrait être atteint à la pression d’exploitation actuelle s’il n’y avait pas de limitations financières et économiques. Le ratio
entre la PRAA et le PRAI représente donc le potentiel de réduction des pertes réelles en
eau supplémentaires.
Le PRAI repose sur des facteurs liés à la longueur des conduites, au nombre des branchements et l’emplacement des compteurs des clients, et est valable pour la pression
moyenne d’exploitation. Le taux des fuites diffuses, reportées et non reportées à la pression moyenne est calculé pour chaque composante (les conduites, branchements et
conduites du service). Cette équation fut développée en 1999 par Allan Lambert sur la
base des ensembles de données internationales et a été validée en comparant ses résultats
et ceux du test effectué sur un grand nombre de systèmes d’approvisionnement en eau
bien gérés dans divers pays. [45]
L’équation résumée pour le PRAI (en litres par jour) est définie comme suit :
90
Équation 4.8
PRAI = (18 x LR + 0.8 NB + 25 x LP) x PM
Où :
PRAI
[l/jour r.s.p.]
LR
[km]
NB
[ - ]
LP
[km]
PM
[m]
Pertes réelles annuelles inévitables
Longueur du réseau (sans les conduites des branchements)
Nombre des branchements
Longueur des branchements privés au-delà
de la limite de propriété
Pression moyenne d‘exploitation
Tandis que la plupart des compagnies des eaux connaissent la longueur des réseaux et le
nombre des branchements dans leurs systèmes, il sera plus difficile d’obtenir la longueur des
branchements du service posés dans des propriétés privées : LP peut être supposé à zéro si le
compteur du client est placé près de la limite de propriété. Autrement, la longueur moyenne
des branchements du service peut être obtenue d’un nombre d’inspections aléatoires, si une
information détaillée du cadastre du réseau est disponible. [50]
L’équation et ses paramètres fixes sont dérivés de l’analyse statistique de 27 différents
systèmes d’approvisionnement de 20 pays (cf. Lambert et al., 1999 pour les détails sur la
dérivation de cette équation). Le ratio entre PRAA et PRAI est appelé Index structurel de
fuites (ISF).
Éqt. 4.9
Index structurel de fuites (ISF)
L’indicateur de performance adimensionnel ISF est une mesure pour savoir si lla compagnie
des eaux est en train de bien mettre en œuvre sa stratégie de gestion des fuites ainsi que la
gestion structurelle. L’ISF est défini comme suit :
ISF=
PRAA
PRAI
La Figure 4.5 offre un bon aperçu de l’interrelation entre les quatre composantes de la gestion des fuites et le ratio de PRAA au PRAI. La combinaison de toutes les actions de gestion
des fuites permet de réduire le volume des pertes annuelles actuelles au niveau du PRAI, qui
est le volume le plus bas techniquement réalisable des pertes réelles au niveau de la pression
91
4
actuelle exploitée. Il est important de garder à l’esprit que l’ISF est un indicateur de performance purement technique qui ne prend pas en compte des considérations économiques. Par conséquent, un ISF de 1,0 (PRAA = PRAI) n’a pas besoin d’être
Matériel
profitable d’un point de vue économique, par exemple si le coût marginal de
supplémentaire
l’eau est très bas. [50]
Calcul de l’ISF
Dix ans d’expérience relative à l’ISF montrent qu’il peut être appliqué dans le
domaine du benchmarking aux niveaux international, national, de la cité ou de
la taille du système dans un réseau qui répond aux exigences suivantes [50] :
àà
àà
àà
nombre de branchements : Nb > 3 000
pression moyenne : Pm > 25 m
densité des branchements : pas de limite inférieure / supérieure.
Après avoir calculé l’ISF d’un système d’approvisionnement en eau, on peut avoir une évaluation initiale de son état et une description immédiate de la performance de la gestion
actuelle des pertes en eau en utilisant les systèmes d’intervalles d’appréciation de l’Institut
de la Banque Mondiale présentés dans le Tableau 4.5.
Tableau 4.5
Classement
WBI
Système de classement de l’Institut de la Banque Mondiale (WBI) pour les pays développés et en voie de développement [53]
Valeurs de l’ISF
Catégories de performance de la gestion des pertes réelles
Pays développés
Pays en développement
A
< 2,0
< 4,0
D’autres réductions des pertes peuvent s’avérer non économiques
à moins que ce soit des cas de pénuries ; analyse minutieuse
requise pour identifier une gestion des fuites sous l’angle
efficacité /coûts
B
2,0 to < 4,0
4,0 to < 8,0
Possibilité davantage d’amélioration, considérer la gestion de la
pression, meilleur contrôle actif des fuites, meilleure maintenance
C
4,0 to < 8,0
8,0 to < 16,0
Niveau faible de gestion des fuites, tolérable seulement si les
ressources en eau sont abondantes et peu coûteuses ; même dans
ce cas, analyser le niveau et la nature des fuites, intensifier les
efforts de réduction
D
8,0 ou plus
16,0 ou plus
Très mauvaise utilisation des ressources, ce qui indique une
maintenance pauvre et la condition du système en général, programmes de réduction des fuites impératifs
92
Indice de gestion de la pression (IGP)
L’indice de gestion de la pression est un indice relativement nouveau prévu comme un
outil de soutien à l’évaluation de l’efficacité et la portée potentielle de la gestion de la
pression. Tout comme l’ISF, l’IGP est le ratio entre la pression moyenne actuelle de la
zone PA et la pression minimum acceptable Pmin. Dans ce cas, PA est la pression moyenne
à travers le système (comme dans l’Équation 4.8 à la page 91) qui devrait être pondérée
pour la localisation des branchements et considérer également les variations saisonnières.
Pmin devrait être liée au service standard minimum. Le service standard minimum variera
d’un pays à l’autre et est généralement prescrit par les standards, régulateurs, le gouvernement et / ou associations techniques. Il se situe généralement entre 5 et 25 mètres, en
fonction de la hauteur des immeubles et les exigences de lutte contre les incendies localisés. Une marge de sécurité Psafety devrait être ajoutée à Pmin. [83] Ainsi, l’IGP peut être
décrite comme :
Équation 4.10
IGP=
Où :
IGP
PM
Pmin
Psécurité
PM
Pmin + Psécurité
[ - ]
[m]
[m]
[m]
Indice de gestion de la pression
Pression moyenne actuelle de la zone
Service standard minimum
Marge de sécurité (généralement 3 m)
4
Il faut considérer que l’indice de gestion de la pression ne prend en compte ni la faisabilité
d’autres mesures de gestion de la pression, ni les coûts engendrés. Néanmoins, il peut être
un outil raisonnable d’estimation du potentiel de réduction des pertes en eau à l’aide de la
gestion de la pression. L’IGP est également incorporé au processus de fixation du niveau des
objectifs en matière de fuites (cf. Chapitre 4.4.3).
4.3.7 Evaluer les économies potentielles
Chaque compagnie des eaux doit développer un programme de réduction des pertes en eau
basé sur ses budgets actuels d’exploitation. Le contrôle des fuites peut être coûteux. Par
conséquent, les compagnie des eaux devraient aspirer à un bilan économique entre les coûts
93
des fuites et les bénéfices qui résulteront d’un contrôle actif des fuites. Avant de pouvoir
déterminer le niveau économique des fuites (NEF), la compagnie des eaux devrait développer une structure claire et distincte des coûts.
Les coûts d’une compagnie des eaux peuvent être subdivisés en coûts d’exploitation jour
après jour et coûts d’investissement fixes. Le Tableau 4.6 montre les différents éléments de
la structure des coûts d’une compagnie des eaux. La main d’œuvre, l’énergie et les coûts
d’investissement constituent les principaux facteurs de production d’une compagnie des
eaux. Un programme de réduction des pertes en eau peut réduire la plupart de ces coûts,
avec le coût de l’électricité qui en constitue normalement le point le plus réceptif.
Tableau 4.6
Schéma typique d’une structure des coûts d’une compagnie des eaux
Dépenses liées au fonctionnement OPEX









Dépense liée aux investissements CAPEX
main d’oeuvre (main d’œuvre interne)
coût de l’eau importée (brute / traitée)
coût de l’énergie électrique
coûts de captage et traitement de l’eau
coût du matériel
coût lié au refoulement, au stockage et à la distribution
coût de gestion des compteurs
coût du contrôle actif des fuites
coût des services externes


dépréciation
intérêt net (différence entre frais et intérêts
sur le revenu)
En général, les coûts de l’électricité auxquels une compagnie des eaux fait face peuvent
varier énormément en fonction des conditions locales. Selon la plateforme internationale
pour le benchmarking IBNet (www.ibnet.org) d’une compagnie des eaux, des données de
plus de 2 500 compagnies des eaux du monde entier ont montré que les coûts de l‘électricité représentent une moyenne d’environ 23% des dépenses d’exploitation, alors que les
coûts de la main d’oeuvre absorbent 36%. En période d’augmentation des prix de l’énergie,
on peut admettre que le ratio des coûts de l’énergie va même augmenter au cours des années à venir.
La somme des facteurs des coûts de fonctionnement et des investissements constitue les
coûts totaux de la compagnie des eaux. Une compagnie des eaux qui pratique une politique
de recouvrement des coûts calculera ses coûts d’exploitation en divisant le coût global par la
quantité d’eau produite. Les coûts de production sont définis comme suit :
94
Équation 4.11
CP=
Où :
CP
Q1
CAPEX
OPEX
(CAPEX + OPEX)
Q1
[USD/m³]
[m³/an]
[USD/an]
[USD/an]
Coût de production
Volume introduit dans le système
Dépense liées au fonctionnement par an
Dépense d’exploitation par an
Une fois que le coût de production d’un mètre cube d’eau potable a été déterminé, les
économies potentielles annuelles issues de la réduction des pertes réelles en eau peuvent être
en général ainsi déterminées :
Potentiel de réduction des
pertes apparentes
Potentiel de réduction des pertes réelles
Équation 4.12
EPA= (QANF + QPA) x CPV + (QPR - PRAIA) x (CP - CCAF)
Où : EPA
QANF
QPA
CPV
QPR
PRAIA
CP
CCAF
[USD]
[m³/an]
[m³/an]
[USD/m³]
[m³/an]
[m³/an]
[USD/m³]
[USD/m³]
Économies potentielles annuelles
Volume de la consommation autorisée non facturée
Pertes apparentes
Prix de vente
Pertes réelles
Pertes réelles annuelles inévitables (= PRAI x 365 / 1.000)
Coût de production
Coût des mesures de contrôle actif des fuites
Les coûts de contrôle actif des fuites sont uniques pour chaque compagnie des eaux et
doivent être déterminés de façon empirique en prenant en compte les dépenses liées à l’infrastructure, au personnel et au matériel. Les méthodes de contrôle actif des fuites sont décrites au Chapitre 6.5.
95
4
4.4 Identifier les mesures appropriées
4.4.1 Sélectionner les méthodes
Le calcul détaillé du bilan d’eau et la détermination des économies potentielles des pertes
réelles et apparentes sont des facteurs décisifs pour la sélection des méthodes justes pour la
réduction des pertes en eau. Les compagnies des eaux devraient toujours avant tout considérer les composantes de l’eau non vendue là où le retour sur investissements est le plus
élevé. Il est donc important de comparer les composantes de l’eau non vendue pas seulement
par leurs volumes, mais aussi par leurs impacts financiers. La Figure 4.2 montre que les plus
grands volumes annuels de pertes en eau n’entrainent pas nécessairement les pertes financières les plus élevées pour une compagnies des eaux. La récupération des pertes apparentes
Figure 4.2
Exemple de répartition volumétrique et financière des pertes [26]
Eau non vendue en termes de volumes
Consommation autorisée non facturée
Pertes apparentes
Pertes réelles
Eau non vendue en termes
de pertes financières
Consommation autorisée non facturée
96
Pertes apparentes
Pertes réelles
est possible à un coût relativement bas et améliorera directement la position financière de la
compagnie des eaux, particulièrement au début d’un programme de contrôle des pertes en
eau. Ces fonds recouvrés peuvent servir à financer des activités de contrôle des pertes en eau
à long terme. [77]
Un ensemble de contre-mesures spécifiques est disponible pour chaque composante
de l’eau non vendue (ENV) :
Tableau 4.7
Méthodes de lute contre l’ENV
Composantes
Contre-mesures
Consommation autorisée
non facturée
 augmenter le taux de collecte
 réduire la consommation autorisée dans et hors de la compagnie des eaux
 observer et réduire le nombre de clients non facturés
Imprécisions des
compteurs
 suivre l’évolution du parc de compteurs
 organiser régulièrement des tests de précision des compteurs
 introduire un programme de rotation des compteurs et de maintenance
Relevé des compteurs et
erreurs de transfert des
données
analyser les dossiers de facturation pour les modèles de consommation non usuelle
et les relevés de compteurs manquants
 auditer des échantillons de comptes suspects [77]
 passer du relevé manuel au relevé automatique des compteurs (RAC)
Erreurs de manipulation
des données
 organiser le processus du système de facturation sous forme d’organigramme
 effectuer une analyse du processus de facturation [77]
 introduire l’usage de systèmes de facturation informatisés
 adopter une annualisation correcte des données relatives à la consommation
 améliorer la gestion des comptes clients
compiler les historiques des comptes clients et rechercher les anomalies relatives à
la consommation
Consommation non
autorisée
mener des inspections sur les manipulations des compteurs, les contournements et
les branchements illégaux
 contenir les abus des bouches d’incendie et autres formes de consommation illégale
 prévenir les fraudes à travers les agents chargés de relever les compteurs
 utiliser des structures de prépaiement
Fuites des ruptures et
éclatements détectables
de tuyaux
 mener une campagne de réparations des ruptures de conduites reportées / visibles
 réduire le nombre de ruptures de tuyaux en :
• mettant en œuvre la gestion de la pression (court terme)
• développant une stratégie de réhabilitation (long terme)
 réduire la durée en :
• Introduisant un suivi continu du réseau
• améliorant le contrôle actif des fuites
• améliorant la rapidité et la qualité des réparations
Fuites diffuses
 mettre en œuvre la gestion de la pression
 développer une stratégie de réhabilitation de long terme
97
4
Ce ne sont pas toutes les contre-mesures spécifiées au Tableau 4.7 à la page précédente
qui sont appropriées pour chaque compagnie des eaux. Les analyses coûts-bénéfices devraient donc êtres faites pour les méthodes de choix.
4.4.2 Définir le niveau économique des fuites
Le concept du niveau économique des fuites (NEF) décrit l’équilibre entre les coûts du
contrôle des fuites et leurs bénéfices. En d’autres termes, la valeur de l’eau économisée est
plus basse que le coût pour atteindre toute réduction additionnelle en termes de pertes. [23]
Le NEF traite ensuite des questions liées à la nature de l’objectif qu’une compagnie des eaux
devrait avoir en matière de fuites et comment son coût peut être justifié.
En théorie, le niveau le plus économique est déterminé comme suit : le coût marginal
de l’eau est constant, le coût de l’eau perdue peut être décrit comme une fonction qui
évolue linéairement avec un niveau élevé de fuites (cf. Figure 4.3). Les coûts cumulés des
mesures de contrôle des pertes en eau sont représentés par une fonction convexe strictement décroissante. Cela est dû au fait que le coût marginal de la réduction des pertes en
eau est beaucoup plus bas pour des taux de fuite élevés qu’à des taux de fuite faibles. Le
coût total pour une compagnie des eaux peut être calculé en additionnant le coût de l’eau
perdue et celui des mesures de contrôle des pertes en eau.
Figure 4.3
Détermination du niveau économique des fuites (NEF) selon [45]
Coût par an
Fuites
diffuses
et fuites
reportées
A‘
Courbe du coût total
A
C‘
B‘
NEF
B
C
Coût de l'eau perdue
Coût du contrôle
actif des fuites
Moyennes des pertes réelles par an
98
La Figure 4.3 illustre comment le coût du contrôle actif des fuites augmente quand
le niveau des fuites baisse et le coût annuel des pertes en eau diminue (C - B - A). Le
niveau économique des fuites se produit au point le plus bas dans la courbe du coût
total (point B’ de la Figure 4.3). [45]
Dans la pratique, déterminer le niveau économique des fuites est un processus plutôt
complexe et itératif puisque les effets de chaque mesure de contrôle des pertes en eau mis
en œuvre ne sont pas connus d’avance. En outre, la fonction des coûts de l’eau ne peut
généralement pas être décrite de façon linéaire parce que la main d’œuvre et le capital ne
montrent pas une augmentation linéaire avec le niveau des fuites. De plus, on peut faire
une distinction entre un niveau économique de fuites de courte durée et un niveau de
longue durée. Le niveau économique des fuites de courte durée considère seulement les
facteurs liés aux coûts d’exploitation et peut de ce fait être déterminé en comparant le
coût et les bénéfices des mesures additionnelles de contrôle des fuites d’eau et le coût
marginal des pertes en eau, par exemple le contrôle actif des fuites et de la qualité et la
rapidité des réparations. [6] D’autres activités de contrôle des fuites impliqueront des
dépenses d’investissement sur les infrastructures. Un niveau économique des fuites de
longue durée doit être déterminé dans ce cas, qui évalue la décision d’investissement
dans une évaluation durant tout le cycle de vie, par exemple pour une gestion de la pression ou une réhabilitation de réseau. [38]
La procédure suivante peut être sélectionnée pour déterminer le niveau économique
des fuites d’une compagnie des eaux.
4.4.3 Fixer des objectifs
Le chapitre précédent a montré que l’élimination complète des pertes en eau d’un réseau de
distribution d’eau n’est ni réalisable, ni économique. Néanmoins, les pertes en eau excessives
sont symptomatiques d’autres lacunes telles que l’absence de système de maintenance et de
contrôle. Ces lacunes aboutissent fréquemment à des coûts de fonctionnement très élevés et
entraînent un approvisionnement non fiable et même non permanent. Toute compagnie des
eaux devrait alors fixer un niveau d’objectifs compris entre ces deux extrêmes pour la réduction des pertes en eau dans son système de distribution. [82]
Ces objectifs peuvent être visés à travers les moyens de conservation de l'eau, la sécurité
d’approvisionnement des clients, les considérations économiques ou les exigences de
contrôle. Dans tous les cas, le niveau prévu sera un compromis entre une série de facteurs
en concurrence, tels que le budget disponible, les ressources humaines, la faisabilité technique, les contraintes de temps et des considérations même politiques. Aux premiers stades
d'un programme de contrôle de perte en eau, les objectifs sont basés principalement sur les
hypothèses qui seront plus tard complétées par les renseignements spécifiques du système
recueillis partout au cours du processus.
99
4
Tableau 4.8
Détermination du niveau économique des fuites
Etape
Détermination de la situation
actuelle dela compagnie
des eaux




Quel est le niveau actuel des fuites ?
Quels sont les coûts d’exploitation actuels ?
Quels sont les coûts actuels d’investissement ?
Quel est le montant actuel dépensé pour le contrôle actif des fuites ?
Détermination du PRAI :

L e PRAI indique le potentiel pour une réduction complémentaire des pertes en eau

uelles économies potentielles peut-on identifier ou estimer quand on analyse les
Q
coûts d’exploitation et le coût d’investissement ?
L e coût marginal du coût d’investissement devrait être pris en considération dans
le calcul du niveau économique des fuites en cas de ressources en eau limitées et
si de nouvelles ressources d’eau ou de capacité de traitement doivent être construites.
Evaluation de la structure actuelle
des coûts


Sélection d’un nombre
d’activités



Réévaluation de la structure
des coûts


n nombre d’activités de réduction des fuites devraient être choisies en accord
U
avec les économies potentielles estimées. Les coûts et bénéfices de ces mesures
devraient être analysées et classées. L’activité dont les bénéfices sont les plus
élevés devrait être mise en œuvre en priorité.
L es quatre activités primaires sont le contrôle actif des fuites, la rapidité et la
qualité des réparations, la gestion de la pression et celle des infrastructures [66]
Les bénéfices des activités choisies doivent être réévalués après un intervalle de
temps approprié. Une période d’au moins cinq ans est recommandée. La réévaluation est améliorée en répétant les étapes précédentes.
C e processus est continu jusqu’à ce que le coût marginal de toute activité soit égal
à ou plus élevé que le coût marginal de l’eau. A ce moment, le niveau des fuites sera
atteint.
L’évaluation devrait prendre en compte le fait que les pertes en eau annuelles
pourraient présenter des fluctuations aléatoires. Par conséquent, l’objectif de la
compagnie des eauxu en matière de fuites devrait être basé sur la moyenne au
cours d’un certain nombre d’années.
L’analyse décrite est élaborée dans la perspective d’une compagnie des eaux
économiquement rentable. Toutefois, une compagnie des eaux encourt également
des coûts environnementaux et sociaux. Des méthodes pour inclure les coûts et
bénéfices de ces facteurs sont disponibles [80]
Unité de mesure
Les objectifs relatifs aux fuites requièrent une unité de mesure en vue de définir la situation
initiale et de suivre les progrès réalisés. La valeur la plus fiable de la définition des objectifs pour
le suivi des changements avec le temps est le volume absolu des pertes en eau mesurées en mètre
cube par jour [m³/j]. C’est aussi faisable en utilisant les pertes en eau par branchement et par
jour [l/branchement/jour] si la compagnie des eaux grandit proportionnellement à la mise en
œuvre du programme de gestion des fuites sur une période de plusieurs années.
100
Discrétion spatiale
Les niveaux des objectifs devraient être définis pour des secteurs séparés du réseau de
distribution d’eau, par exemple pour chaque secteur de distribution mesuré (SDM) ou
chaque secteur de gestion de la pression, et ensuite l’objectif global de l’compagnie des
eaux en matière de fuites sera total. Avec cette approche, des zones particulières peuvent
être priorisées et on peut suivre les progrès réalisés de la réduction des pertes en eau pour
chaque zone indépendamment.
Calendrier
Des calendriers réalistes devraient être choisis pour les objectifs en matière de fuites. La
gestion des fuites est un processus fastidieux et il n’y a généralement pas de solutions
rapides et faciles. Pour ce faire, il est recommandé de fixer un objectif de long terme qui
est ambitieux mais pas irréaliste. Cet objectif de long terme peut être subdivisé en objectifs de court terme de 3 à 5 ans visant à atteindre un certain pourcentage de la réduction
à long terme des fuites. Le calendrier doit fournir des périodes raisonnables pour la
conception, la mise en place de l'équipement, les appels d’offres et l’octroi des contrats et
l’exécution des travaux. [81]
La réduction des fuites obéit à la loi de la diminution des retours : l’impact des mesures de réduction des fuites en termes d’eau économisée diminuera au fur et à mesure
que le programme de gestion des fuites gagne en temps. Cet effet signifie que les mesures
de gestion des fuites obéissent typiquement à un modèle similaire à celui présenté à la
Figure 4.4 à la page suivante.
Mesures de court terme : les fuites seront relativement faciles à détecter au début d’un
programme de gestion des fuites. De plus, les fuites reportées et non reportées, qui se sont
accumulées dans les années précédentes peuvent être réduites rapidement. Une fois que ces
fuites ont été détectées et éliminées, il faudra plus d’effort pour réduire les fuites dans un
volume similaire. [81]
Mesures de moyen terme : les mesures de moyen terme comprennent la mise en place
des secteur de distribution mesuré, la mesure et le contrôle des dispositifs des systèmes de
gestion de la pression. Là encore, ces installations mises en place qui couvriront une grande
zone nécessiteront un minimum de vannes et d’accessoires et auront le plus grand impact
sur les pressions moyennes.
Mesures de long terme : les mesures de long terme consistent principalement à remplacer les canaux et les branchements en commençant par ceux ayant la plus grande fréquence
de rupture ou ayant un débit de fuite spécifique.
101
4
Figure 4.4
Baisse des récettes liées aux mesures de gestion des fuites selon [81]
Niveau de fuites
Mesures à court termes par ex.
réduction d'arriéré des fuites non réparées
Mesures à moyen terme par ex. suivi et
mesures de la gestion des pressions
Mesures de long terme par ex.
réhabilitation d'infrastructure
Pertes réelles annuelles inévitables
(PRAI)
Coûts des mesures de réduction des fuites
Détermination du niveau des objectifs
Beaucoup de facteurs entrent dans le processus de détermination des niveaux des objectifs.
Aussi, chaque compagnie des eaux doit définir ses objectifs proportionnellement à ses
moyens et à ses besoins. Néanmoins, l’équation suivante est présentée comme un instrument de détermination des objectifs pour les pertes réelles prenant en compte le contrôle
actif des fuites (qui influencent l’ISF) et la gestion de la pression (qui influence l’indice de
gestion courante de la pression, voir le Chapitre 4.3.6). Des objectifs annuels peuvent être
fixés pour l’ISF et l’IGP.
Le niveau de l’objectif des pertes réelles annuelles cibles (PRAC), généralement mesuré
en m³/an, peut ensuite être calculé selon l’Équation 4.13.
102
Équation 4.13
PRAC = PRAA x
Où :
PRAC
PRAA
IGP
OIGP
ISF
OISF
[m³/an]
[m³/an]
[ - ]
[ - ]
[ - ]
[ - ]
OISF OIGP
x
ISF
IGP
Pertes réelles annuelles cibles
Pertes réelles annuelles actuelles
Indice de gestion de la pression
Objectif de l’indice de gestion de la pression
Index structurel de fuites
Objectif de l’index structurel de fuites
A la fin de l’année, les progrès réalisés et les ressources dépensées devraient être évalués
et incorporés aux objectifs de l’année suivante. [83]
4
103
4.5Concevoir et mettre en œuvre un pro
gramme de contrôle des pertes en eau
4.5.1 Plan d’action
Le Chapitre 3 a aidé à comprendre les causes des pertes en eau et leurs impacts négatifs sur les
systèmes d’approvisionnement en eau. Le présent chapitre a présenté un nombre de techniques
d’évaluation et de quantification de l’étendue des pertes réelles et apparentes. Ces techniques
sont construites de part et d’autre et devraient être réalisées étape par étape comme un préalable
pour concevoir et mettre en œuvre un plan d’action approprié tel qu’illustré au Tableau 4.9.
Tableau 4.9
Niveau
Préparation
Etapes d’un plan d’action [81]
Objectifs
Mesures / Outils
Comprendre les principales causes et facteurs
influençant les pertes en eau
Etudes pilotes, analyse de la documentation
Collecter les informations sur le système
d’approvisionnement en eau
Cadastre du réseau, modèle hydraulique, mesure
de débit et des pressions
Evaluer le niveau actuel des pertes réelles
et apparentes
Bilan d’eau descendant, analyse des
composantes, bilan d’eau ascendant
Contrôler la fiabilité des calculs du bilan d'eau
Taux de précision, intervalles de confiance
à 95%
Analyse des économies potentielles
Calculer les indicateurs de performance
pertinents
PRAA, ISF, IGP
Définir le niveau économique des fuites
NEF
Fixer des objectifs Sélectionner les méthodes d’intervention
appropriées
Déterminer les objectifs de court et long termes
Contrôle actif des fuites, secteur de distribution
mesuré, gestion de la pression, réhabilitation et
remplacement des conduites
OAPR
Elaborer un plan d’investissement
Acquisitions
Exécution du
projet
Fournir les services de soutien, équipement,
matériel, système informatique
Déployer son propre personnel ou engager des
firmes spécialisées
Superviser les travaux
Former le personnel
Réviser les budgets
Suivi et
maintenance
Suivre le développement des fuites, faire la mainBase de données des dégâts, cadastre du réseau
tenance des infrastructures et de l’équipement
Contrôle actif des fuites en cours
Evaluer les résultats
104
Bilan d’eau, cadastre du réseau
Figure 4.5
Outils d'intervention d'un programme de réduction des pertes réelles et apparentes [77]
if
act
ôle s
r
t
Con fuite
des
Ges
inf tion
ras
d
tru es
ctu
res
Ra
p
des idité
rép et q
ara ual
i
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Pertes réelles
annuelles
inévitables
e
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Ges ress
p
la
Niveau économique
des pertes réelles
Pertes réelles potentiellement recouvrables
4
Am
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Réd ptag
com
Pertes apparentes annuelles
inévitables
Niveau
économique des pertes
apparentes
itra
du ées
n
n
io
rat don
élio es
Am ent d
tem
Pertes apparentes potentiellement recouvrables
105
4.5.2 Sélectionner et mettre en œuvre des méthodes d’intervention
Un ensemble de méthodes d’intervention convenables doit être sélectionné en fonction des
différentes composantes des pertes en eau. La combinaison adéquate de méthodes d’intervention dépend des caractéristiques du système en question et du rapport coûts /
bénéfices de chaque méthode qui est spécifique à chaque compagnie des eaux.
Matériel
La Figure 4.5 à la page précédente montre les principales méthodes d’intervensupplémentaire
tion de gestion des pertes réelles et apparentes. Chaque compagnie des eaux
4.9 Préparation d’un
doit décider si une seule méthode ou une combinaison de plusieurs méthodes
plan d’action
offrira la meilleure relation coût / efficacité de réduction des pertes en eau. [77]
Les quatre principales méthodes de réduction des pertes réelles seront présentées en détail au Chapitre 6. Après avoir identifié les méthodes les plus économiques,
la compagnie des eaux peut commencer à les mettre en place. Ces mesures peuvent aussi être
partiellement ou totalement sous-traitées aux firmes spécialisées externes si l’compagnie des
eaux manque de personnel, d’équipement technique ou d’expertise pour les mettre en œuvre
elle-même. [77]
4.5.3 Evaluation des résultats
Une réduction durable dans le domaine des pertes en eau ne sera pas atteinte à l’aide de
mesures ponctuelles : détérioration des conduites, apparition de nouvelles fuites, l’usure
réduit l’imprécision des compteurs ; ces facteurs font de la gestion des pertes en eau un défi
permanent et en constante évolution pour les compagnies des eaux. Par conséquent, l’évaluation des résultats est essentielle pour évaluer le programme de contrôle des pertes en eau
et influencer la planification de mesures futures. Evaluer le rapport coût / bénéfice d’un
système installé pour la gestion de la pression peut servir par exemple à améliorer la détermination des coûts de la réduction des pertes en eau.
Il est recommandé d’analyser les efforts et résultats d’un programme de contrôle des
pertes en eau au moins une fois par an. [77] Les résultats obtenus dans une zone pilote
peuvent être extrapolés en vue de prendre des mesures appropriées pour le réseau entier.
106
4.6 Résumé et prochaines étapes
Ce chapitre fournit des méthodes pour évaluer et quantifier le volume d’eau perdue dans un
réseau de distribution d’eau et montre également comment mettre en œuvre un programme
de contrôle des pertes en eau. Les contenus du Chapitre 4 de ce manuel technique permettront au lecteur / à la lectrice de :
55
onnaître les dix raisons qui motivent la mise en œuvre d’un programme de
C
contrôle des mesures de réductions des pertes en eau.
55
ffectuer un bilan d’eau en vue d’analyser le statut actuel des pertes en eau dans
E
un système d’alimentation d’eau
55
mployer les mesures de débit nocturne minimum et l’évaluation ascendante des
E
pertes réelles pour vérifier le bilan d’eau.
55
tiliser des intervalles de confiance à 95% pour vérifier l’exactitude des calculs
U
du bilan d’eau
55
mployer des méthodes variées pour mesurer les pertes réelles dans des réseaux
E
de distribution d’eau continue ou intermittente
55
Calculer et évaluer plusieurs indicateurs de performance technique et financière
55
éterminer le niveau économique des fuites, définir des objectifs et concevoir un
D
programme de contrôle des pertes en eau
Le prochain chapitre fournira des informations sur les structures de base qu’une compagnie
des eaux devrait mettre en place en vue d’atteindre une gestion durable des pertes en eau.
107
4
Photo : © P. Klingel, 2006
109
5
5.1 Objectifs
À l’issue de ce chapitre, le lecteur devrait être capable de :
110
àà
c omprendre l’importance des systèmes d’information
pour la réduction efficiente des pertes en eau
àà
c omprendre la structure et le fonctionnement des systèmes
d’information géographique
àà
c omprendre l’importance du cadastre du réseau, le modèle hydraulique,
la base de données des dégâts et le système d'information des clients (SIC)
comme instruments d’une mise en œuvre réussie des efforts de réduction
des fuites.
5.2Systèmes d’information
et gestion des pertes en eau
5.2.1 L’information : un préalable à une gestion efficiente des pertes en eau
Le personnel des compagnies des eaux, responsable de la détection, de la localisation et de
la réparation des fuites, a non seulement besoin d’un équipement adéquat de détection de
fuites, mais également d’informations précises qui permettraient d’effectuer ses travaux de
manière efficiente. Ces informations sont issues de données devant être collectées, traitées
et interprétées à travers des systèmes d’information. [34]
Les compagnies des eaux modernes collectent et traitent de grandes quantités de données issues de divers départements et avec des objectifs différents. Par exemple, certains départements utilisent des outils spécifiques et des systèmes d’information tels qu’un cadastre
de réseaux, des modèles hydrauliques, des bases de données des dégâts ou des systèmes d'information des clients (SIC). D’autres départements peuvent effectuer des bilans d’eau annuels ou collecter des informations concernant des planifications de remise en état de
conduites, des zones SGP et SDM incluant l’enregistrement des débits et pressions courantes de même que des enregistrements automatiques de détection et de réparation des
fuites. Toutes ces données offrent de précieuses informations sur le réseau de distribution
d’eau. Malheureusement bon nombre de données recueillies restent dans leur service d’origine sans faire l’objet d’un usage supplémentaire.
Néanmoins, la collecte des données ne devrait jamais devenir une fin en soi. Les compagnies des eaux devraient plutôt apprendre à apprécier les données collectées à leur juste
valeur. L’expérience montre que les compagnies réalisent d’énormes bénéfices quand elles
parviennent à agréger avec créativité les richesses issues des données disponibles. [67] Les
données représentent toujours la base pour de bonnes décisions et une planification appropriée. Les compagnies des eaux ne devraient pas uniquement aspirer à employer les données
collectées pour leurs besoins spécifiques de manière à développer une stratégie efficace de
gestion de l’eau. Elles devraient également rassembler les informations disponibles, les combiner et promouvoir de bonnes relations de travail à travers un travail d’équipe dépassant les
clivages entre services. Cette approche améliorera les efforts de détection rapide des fuites et
permettra de sélectionner les mesures correctives les plus efficientes. La Figure 5.1 à la page
suivante illustre les nombreuses interactions entre différents systèmes d’information et comment ceux-ci peuvent être regroupés, par exemple au sein d’un système d’aide à la prise de
décision basé sur un SIG unique.
111
5
Figure 5.1
Interaction entre divers systèmes d'information géographiques (SIG)
Données
démographiques
Modèle
numérique
de terrain
Topographie
Base
cartographique
Calcul du
bilan d'eau
Analyse
des dégâts
Répartition
de la
demande
Base de
données
des dégâts
SIC
Base de
données
Analyse de
la pression
et du débit
Modèle
hydraulique
Cadastre
du réseau
Pertes
apparentes
potentiellement recouvrables
Gestion des
infrastructures
SCADA
Planification
de réhabilitation
Gestion de la pression
Planification de SDM et SGP
Chaque compagnie des eaux devrait mettre sur pied une unité administrative indépendante pour la gestion de l’eau non vendue dans le but de collecter et de consolider toutes les
données requises pour une gestion efficiente des pertes en eau. Cette unité aura pour devoir
de définir ses objectifs et de déterminer quelles données sont nécessaires. L’unité en question
pourra ensuite faire la demande et échanger les données valables avec d’autres services.
L’unité de réduction des pertes en eau elle-même doit initier la collecte de toutes les données
manquantes.
112
5.2.2 Description des systèmes d’information pertinents
La présente section offre un bref aperçu des systèmes d’information les plus importants,
aptes à appuyer la prise de décision, et décrit leur importance pour une gestion réussie des
pertes en eau.
La base cartographique
Il s’agit d’un ensemble de cartes numériques homogène avec un système connu de coordonnées et couvrant l’intégralité de la zone desservie par la compagnie des eaux. Cette base cartographique représente la base de tous les autres systèmes d’information. Il peut être mis en place
à partir de cartes topographiques imprimées ou en format numérique de même qu’à partir de
photos aériennes rectifiées. De plus elle peut être complétée par des modèles numériques de
terrain (MNT), des données cadastrales ou d’utilisation des sols, données sur la population,
etc. Le Chapitre 5.4 fournira des informations détaillées sur cette carte électronique.
Output : une carte électronique et géoréférencée homogène de la zone de service.
Utilisation : les informations de la base cartographique forment la base pour
tous les autres systèmes d'information.
Cadastre du réseau
Un cadastre du réseau est obligatoire pour les compagnies des eaux dans le but de garder un
aperçu sur les centaines ou milliers de kilomètres de réseaux de distribution, de conduites et
de branchements clients, avec leurs accessoires respectifs. Un cadastre de réseau numérique
basé sur le SIG est recommandé, étant donné la grande quantité des installations et gardant
à l’esprit que toutes les installations possèdent une référence spatiale. Les conditions réelles
du système d’alimentation en eau devraient être reproduites de manière aussi réaliste que
possible, en fonction du niveau de détails souhaité. Le Chapitre 5.5 contient des informations détaillées concernant la mise en place du cadastre du réseau.
Output : informations spatiales concernant les sections de canalisations, les branchements clients, les vannes, raccords et autres installations du système d’alimentation en eau.
Utilisation : les informations du cadastre du réseau peuvent fournir des éléments d’entrée
nécessaires pour l’analyse du débit de nuit et les calculs de bilans d’eau, les modèles hydrauliques, les bases de données des dégâts, la répartition de la demande et la conception des
SDM et SGP.
Le modèle hydraulique
Les modèles hydrauliques représentent une partie critique de la conception et du fonctionnement des réseaux d’alimentation en eau. Les modèles de réseaux peuvent être utilisés pour
simuler la réponse d’un réseau existant dans le cadre d’un vaste éventail de conditions sans
113
5
interrompre le service aux clients. Les simulations sont donc utiles pour anticiper les problèmes dans des réseaux planifiés et sont nécessaires pour concevoir des interventions
propres (par ex. installation d’un système de gestion de la pression). Le coût de la simulation
de différentes options est très bas comparé au coût du projet réel de construction. [88]
Le Chapitre 5.6 contient les informations concernant le modèle hydraulique.
Output : informations concernant les pressions et les débits à l’échelle du réseau, la détermination des points faibles et des goulots d’étranglement, la répartition et les fluctuations
de la demande.
Utilisation : les informations issues du modèle hydraulique peuvent servir comme input
pour la planification et la conception des SDM et SGP de même que le travail de planification des réhabilitations.
Base de données des dégâts
Une base de données des dégâts contient les informations concernant toutes les ruptures et
dommages constatés sur le réseau de distribution d’eau. Une base de données tenue systématiquement à jour et faisant l’objet d’une maintenance fournit des informations précieuses
sur l’âge des différents matériaux de canalisation et est utile pour l’identification et la remise
en état systématique des sections de canalisations vulnérables. Par ailleurs, les anomalies ou
les lots inférieurs de vannes et raccords peuvent être identifiés et remplacés dans le cadre de
mesures préventives. La base de données des dégâts devrait recevoir des données d’entrées
rassemblées pendant la détection des fuites et les réparations. Le Chapitre 5.7 fournit des
informations détaillées concernant la base de données des dégâts.
Output : informations concernant les caractéristiques du matériau, le vieillissement et la
corrosion, la localisation des conduites qui présentent des dommages et des fuites, les liens
entre la pression du réseau et la fréquence des nouvelles ruptures et fuites.
Utilisation : les informations issues de la base de données peuvent servir comme input
pour la planification des réhabilitations, la détection des fuites, l’analyse du débit minimum
de nuit et la mise en place du modèle hydraulique.
Système d'information des clients (SIC)
Le système d'information des clients et les dossiers de facturation constituent les fondements essentiels pour le calcul du bilan d’eau si la consommation de l’eau est mesurée. Les
données de facturation mensuelles ou trimestrielles pour tous les clients domestiques ou
non-domestiques servent comme output du système et peuvent être converties en débit
moyen journalier. Le lien entre le cadastre du réseau basé sur le SIG et les données sur
l’adresse du client permet à la consommation d’eau d’être allouée précisément aux zones
d’alimentation non permanentes. Comparer l’input d’eau et la consommation d’eau dans
114
chaque zone ou tout le réseau révèle des zones avec des pertes importantes. Il s’agit en même
temps d’une méthode qui appuie les efforts de détection de fuites. Le Chapitre 5.8 présente
des informations détaillées concernant le système d'information des clients.
Output : information concernant la consommation d’eau, la variation de la consommation saisonnière, les clients ayant des besoins spécifiques et la distribution.
Utilisation : les informations de la base de données du client peuvent servir comme input
pour le calcul du bilan d’eau, la conception du SDM et du SGP, la répartition de la demande, la détection des fuites et la mise en place du modèle hydraulique.
5.2.3 Intégration dans un SIG global
Les cinq systèmes d’information décrits ci-dessus forment la base du système d’aide à la prise
de décision dans l’optique d’une réduction efficiente des pertes en eau. Les données pertinentes
issues des sous-systèmes devraient se retrouver dans un SIG global. Ce SIG devrait être apte à
échanger les données avec les sous-systèmes qui sont décrits en détail dans les chapitres précédents et au Chapitre 6 de ce guide :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
calcul du bilan d’eau (voir le Chapitre 4.3.2)
le comptage de consommation des clients (voir le Chapitre 4.3.5)
secteurs de distribution mesurée (voir le Chapitre 6.3)
gestion de la pression (voir le Chapitre 6.4)
gestion des infrastructures (voir le Chapitre 6.7)
détection active des fuites (voir le Chapitre 6.5).
Le Chapitre 5.3 aidera à déterminer les étapes majeures dans le développement et la mise en
œuvre d’un SIG pour la compagnie des eaux, en se focalisant principalement sur la réduction des pertes en eau. Les progrès technologiques rapides dans le développement du SIG et
le large éventail en solutions SIG commerciales sont tels que cette section ne pourra fournir
qu’une discussion générale.
5.2.4 Définir les objectifs
La collecte et le traitement des données pour le système d’aide à la prise de décision basée
sur le SIG doivent être orientés sur les objectifs. L’unité de réduction des pertes en eau doit
identifier ces objectifs en des termes clairs et précis. Les dégâts en termes de définition des
objectifs pourraient résulter en collecte de données soit excessive soit insuffisante. Concevoir
des objectifs sera utile dans le but de répondre à quelques questions difficiles : quelles sont
115
5
les données requises ? Quels autres services doivent être impliqués ? Quelles sont les données
à collecter sur le terrain ? Quelles sont les données externes qui doivent être recherchées ?
Quelles sont les exigences posées aux logiciels et au matériel informatique ? De quelle
manière les structures de logiciels et de matériel informatique doivent-ils être intégrées ?
Le Tableau 5.1 décrit les objectifs majeurs qu’un système d’aide à la prise de décision
basé sur le SIG devrait atteindre dans le but d’améliorer la gestion des pertes en eau dans
une compagnie des eaux :
Table 5.1
Objectifs d’un système d’aide à la décision basée sur le SIG pour une gestion
des pertes en eau
Objectifs
Exemple
Contrôle
Suivi et équilibrage améliorés de la production d’eau, consommation et pertes.
Analyse
Les systèmes SIG permettent la combinaison, la recherche, l’analyse et la visualisation de grandes
quantités de données de diverses sources.
Efficience
Partage amélioré de données entre des départements ou des acteurs individuels, ce qui résulte en
un accès plus rapide à l’information et une réduction de la redondance des données.
Planification
Base de données détaillées pour la gestion infrastructurelle et la planification des réhabilitations,
la gestion de la pression et d’autres mesures de construction.
Opération
Optimisation du fonctionnement du système, de la gestion de la pression et des mesures de
détection active des fuites.
116
5.3 Bases des SIG
5.3.1 Définition d’un système d’information géographique
Un système d’information géographique (SIG) est un outil informatique qui gère tous les
types d’information basée sur une localisation géographique. En utilisant les cartes et les
rapports, son but est de traiter les questions et d’effectuer une analyse et une visualisation.
Le SIG consiste habituellement en quatre composantes : le matériel informatique, les logiciels, les données spatiales et les fonctions de traitement des données. Le SIG fournit un
moyen de répartition des données et une méthode de visualisation de problèmes liés à la
géographie et leurs solutions. Le but du SIG est de combiner diverses données issues de
sources différentes dans le but de créer des informations nouvelles et de fournir un cadre
spatial pour l’aide à la prise de décision. Un SIG peut être utilisé pour des tâches telles que :
àà
àà
àà
àà
àà
q uestions logiques (par ex. déterminer tous les branchements clients se situant
complètement au sein d’une zone d’alimentation particulière ou SDM)
analyse de proximité (par ex. identifier des objets sensibles aux inondations dans
la limite d’une certaine étendue de sections de conduites sensibles)
analyse du réseau (par ex. identifier tous les ménages touchés par une rupture de
conduite)
catégorisation (par ex. combiner et visualiser les matériaux de conduites et leur
âge, y compris la fréquence des dégâts)
visualisation (par ex. présenter tous les compteurs d’eau des clients qui doivent
faire l’objet d’un remplacement de routine).
Les SIG ne devraient pas être confondus avec les systèmes de dessin assisté par ordinateur
(DAO). Ce système est le plus souvent utilisé pour la planification et la conception d’objets
techniques et ses dessins pourraient à première vue paraître similaires aux cartes SIG. Différents des dessins DAO, les caractéristiques SIG ne sont pas simplement des points et des
lignes mais possèdent une référence spatiale et des attributs qui leur sont associés. De plus,
des informations supplémentaires peuvent être liées à des objets de l’espace basés sur leur
référence spatiale. [88]
117
5
5.3.2 Niveau de mise en œuvre
Un SIG intégrant les cinq sous-systèmes – la base cartographique, le modèle hydraulique, le
cadastre du réseau, la base de données des dégâts et le système d'information des clients– est
recommandé pour une performance optimale. Les cinq sous-systèmes peuvent donc être
employés de manière autonome en fonction des besoins de l’utilisateur. Le SIG peut généralement être mis en œuvre au niveau de l’un des quatre éléments suivants :
àà
àà
àà
àà
Niveau du projet : appuyer un objectif unique du projet.
Niveau du département : appuyer les besoins d’un département.
Niveau de l’entreprise : partage de données entre divers départements qui satisfont les besoins de deux ou plus de départements.
Niveau inter-organisations : partage des applications et des données avec des
utilisateurs externes. [88]
Les solutions SIG décentralisées au niveau du projet ou du département sont généralement
moins onéreuses que les solutions de gestion de données centralisées exigeant des investissements colossaux en matériel informatique et en logiciel. Néanmoins, la gestion des données
décentralisées mène souvent à la redondance du travail et à des îlots de données : la même
information est produite et stockée par différents départements au sein d’une compagnie des
eaux sans être liée. [88]
Un SIG au niveau de l’entreprise sera plus approprié pour la plupart des compagnies des
eaux, vu ce facteur et les nombreux différents aspects impliqués dans la gestion des pertes
en eau. Une architecture du serveur-client est la meilleure configuration pour un SIG au
niveau de l’entreprise, tel qu’illustré dans la Figure 5.2.
5.3.3 Prérequis pour les utilisateurs du SIG
Le succès de la mise en œuvre du SIG dans une compagnie des eaux dépend en grande partie
des personnes qui mettent sur pied, assurent la maintenance et utilisent le SIG. L’expertise
technique et les connaissances de l’utilisateur ne sont justes que quelques facteurs à prendre en
compte tandis que des facteurs non-techniques sont souvent plus importants. Il est impératif
que les utilisateurs finaux dans tous les services concernés aient le sentiment que leurs besoins
et souhaits ont été considérés durant la mise en œuvre du projet pour bénéficier pleinement
d’un SIG au niveau de l’entreprise. Le SIG ne sera accepté que si les utilisateurs qualifiés ont
été impliqués dans la création du système. [76] Le département SIG d’une compagnie des eaux
devrait faire prendre conscience en ce qui concerne les avantages du système SIG et devrait
transférer constamment leur savoir-faire et leur expérience à d’autres départements. [72]
118
Figure 5.2
Structure d'un SIG client/serveur de niveau entreprise selon [93]
SIG serveur :
Géotraitement à grande échelle
Grande base de données
SIG client :
Visualisation interactive de cartes
Stockage des données de projet
Département de
planification
Demande de données
ou fonction de service
Département de
la facturation
Transmission de données
ou fonction de service
Département
d'exploitation
Il est également important d’informer les départements impliqués en ce qui concerne les
exigences et les capacités du système dans le but d’éviter des attentes irréalistes. L’introduction
d’un SIG résultera généralement en des changements des processus de travail, nécessaires
pour assurer le lien entre différents systèmes anciens et nouveaux. C’est pourquoi les utilisateurs doivent montrer quelques degrés de flexibilité pour adapter les processus de travail
existants. Des responsabilités claires et un devoir de rendre compte devraient être établis pour
tout le personnel concerné de la compagnie des eaux. On devrait procéder à la désignation
d’un administrateur du réseau dans le but de cordonner les travaux avec le fournisseur du
système d’une part et avec les utilisateurs de la compagnie des eaux d’autre part. [76]
119
5
5.3.4 Types de données
Les données géographiques peuvent être divisées en quatre catégories principales en fonction
de leurs caractéristiques spécifiques : données vectorielles, données raster, des réseaux irréguliers triangulés et des informations sur les objets telles que spécifié comme suit :
àà
àà
àà
àà
es données vectorielles sont utilisées pour représenter les objets spatiaux avec
L
des formes bien définies comme un ensemble ordonné de coordonnées (référence
spatiale). Les données vectorielles peuvent être classifiées en points, lignes et polygones. Un ensemble d’attributs descriptifs (non-spatiaux) peuvent être attribués
à chaque objet spatial.
Les données raster sont utilisées pour représenter les données territoriales. Dans
cette optique, les données territoriales sont divisées en grille ou trame de cellules
de carré de taille uniforme. Un ensemble d’attributs descriptifs peut être attribué
à chaque cellule.
Les réseaux de triangles irréguliers (TIN) sont utilisés pour des surfaces modèles
en trois dimensions. Ils consistent en un ensemble de nœuds avec des informations sur l’altitude, qui sont interconnectées avec un réseau de sommets.
Ces sommets constituent un ensemble de triangles formant la surface du TIN.
L’altitude de n’importe quel point peut être interpolée au sein du TIN.
Les informations sur les objets sont des informations de nature descriptive
n’ayant aucune référence spatiale en elles-mêmes. Ces informations sont généralement stockées dans des bases de données relationnelles et peuvent être liées à
des données vectorielles ou raster. [93]
La Figure 5.3 illustre l’application de différents types de données géographiques : les
conduites sont représentées par des lignes, les immeubles par des polygones, les vannes par
des points, les descriptions comme informations sur les objets et les images satellites d’arrière-plan sont stockées en tant que données raster.
5.3.5 Structure des données SIG
Toutes les données contenues dans un SIG peuvent être liées à une localisation géographique. Par exemple, les compteurs clients, les conduites de distribution ou la limite d’une
zone d’alimentation particulière ont tous en commun de pouvoir être localisés à une position géographique précise. Il existe bon nombre de solutions commerciales utilisant différents formats de données pour la structuration et le stockage des données. Les données de
120
Figure 5.3
Représentation de différents types de données dans un SIG
Vannes
Points
Conduites
Lignes
Immeubles
Polygones
Image satellite
Données raster
5
base relationnelles représentent la structure de données la plus appropriée pour le stockage
de données spatiales, topologiques et d’attribution de toutes sortes.
Les bases de données relationnelles peuvent être utilisées pour organiser des données
dans de larges catégories de données reliées. À une échelle d’entreprise, différents services
peuvent assumer la responsabilité pour différents ensembles de données. Dans ce cas, les
bases de données peuvent aussi se faire l’écho de la structure organisationnelle de l’entreprise. Les données géographiques peuvent être stockées au sein d’une base de données rela-
121
tionnelle comme classes d’objets individuels ou peuvent être combinées pour créer des ensembles de données reliées. La Figure 5.4 illustre une structure SIG possible.
Figure 5.4
Structure d'un SIG basé sur les bases de données et des ensembles de données [93]
SIG général
Information
sur le
contexte
Réseau
d'eau
potable
Information
de base
Conduites
Développement urbain
Cartes
Adductions
Immeubles
Conduites de distribution
Rues
Branchements
Nom des rues
Propriétés foncières
Vannes
Images
Démographie
Vannes de sectorisation
VRP
Base de données
Classe d'objet :
Images satellites
Images aériennes
Paysage
Répartition de la
population
Demande en eau
Cartes topographiques
Modèle numérique
de terrain
Données de
consommation
Ensemble de données
Polyligne
Polygone
Point
Annotation
Tableau
Raster
TIN
Initier une collecte de différents types d’ensembles de données est habituellement la
première étape dans la mise sur pied d’un SIG. L’ensemble originel de bases de données peut
être continuellement amélioré en ajoutant des ensembles de données et des capacités avancées dans le but de satisfaire aux exigences des utilisateurs.
5.3.6 Collecte des données, conversion et intégration
Les données d’entrées pour la mise en place d’un SIG doivent normalement être collectées
à partir de diverses sources d’information : différents départements de la compagnie des
eaux, les conseils d’administrations et les agences, les consultants privés, les bureaux d’ingé-
122
nierie et autres. Des formes communes de données d’entrées pour les réseaux d’alimentation
en eau comprennent des cartes réseaux sur support imprimé, des plans de récolement, des
données de mesures de terrain, des données numériques existantes de systèmes DAO et SIG,
mais aussi des rapports, des tableaux et des photos. Différentes méthodes de conversion de
données doivent être employées en fonction des données d’entrées disponibles : le papier
calque et les cartes peuvent être numérisés (numérisation de blocs) ou scannés et vectorisés
sur écran (numérisation tête haute). Il existe des logiciels spécialisés aptes à convertir des
données numériques existantes tels que des plans DAO dans les formats de données requis.
Des rapports imprimés et des tableaux doivent souvent être numérisés par saisie. [72]
D’autres types de données tels que les factures de consommation issues des systèmes
d'information des clients (SIC) ou des systèmes de pression et débits issus du système
SCADA peuvent être transférés dans un système SIG existant et sur une base périodique.
Par ex., la visualisation des informations réelles concernant la production et la consommation de l’eau dans un SIG pourrait aider à reconnaître les tendances dans les situations de
pertes en eau dans les zones à alimentation particulières.
Le processus de collecte des données, leur conversion et intégration au sein d’un système
SIG est laborieux et onéreux. Shamsi rapporte que la collecte des données et les coûts d’entrée pourraient aller jusqu’à hauteur de 80% des coûts totaux du projet dans certains projets
SIG. [75] Aussi une compréhension plus approfondie des exigences des données SIG estelle essentielle avant le début de la collecte des données et le processus de conversion.
Après la mise sur pied du SIG, les compagnies des eaux devraient réfléchir sur la réalité
du terrain, par ex. en contrôlant la qualité des informations SIG à travers quelques visites de
terrain. Il s’avère donc important que la base de données soit maintenue et tenue à jour. Tous
les changements portés au système doivent être enregistrés et intégrés dans le SIG existant.
5
123
5.4 Base cartographique
5.4.1 Données d’entrée pour la base cartographique
Chaque SIG d’une compagnie des eaux doit utiliser des données de la base cartographique
comme informations d’arrière-plan et une référence spatiale pour ses systèmes d’information
et pour d’autres objectifs de planification et de gestion. Ceux-ci comprennent le cadastre du
réseau, le modèle hydraulique et / ou la base de données des dégâts. Mettre sur pied les
données de la base cartographique consiste à acquérir, numériser et géoréférencer les cartes
topographiques et les photos aériennes ou satellitaires, formant ainsi l’épine dorsale pour
toutes les autres données. Il faut mesurer les points de référence sur le terrain pour les cartes
et photos de géoréférence. D’autres données utiles peuvent être utilisées pour compléter les
données de base cartographique :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
cartographie des données cadastrales
informations sur l’usage des terres
données sur les infrastructures et le transport
limites administratives
répartition de la population
localisation des entités administratives, commerciales et industrielles
modèles numériques de terrain
informations concernant le sol, la végétation, données hydrographiques et environnementales.
Développer la base cartographique requiert une planification attentive et de grandes quantités de données. C’est un processus long et onéreux. Les coûts peuvent baisser de manière
significative à condition que la base cartographique soit mis en place en coopération avec
d’autres utilisateurs potentiels, par ex. les services de transports municipaux, les fournisseurs
d’énergie, de gaz et de télécommunication.
5.4.2 Contenus de la base cartographique
Les exigences minimales pour les contenus sont les suivantes :
àà
124
r eprésentation de tous les immeubles en jouxtant le réseau routier et les
alignements de conduites
àà
àà
àà
toutes les autres structures significatives (barrages, ponts, etc.)
routes, bordures de trottoirs, passages-piétons, voie ferrée
terrains.
Il existe d’autres éléments supplémentaires tels que la position des fleuves, les lacs, les canaux,
arbres et autres structures.
5.4.3 Considérations relevant de la qualité des données
Il est très important de mettre sur pied la base cartographique avec une très grande précision
et de la justesse parce que la négligence à ce stade initial pourrait causer de nombreux problèmes particulièrement onéreux plus tard. Par exemple, la précision de la carte pourra
laisser à désirer et des déviations de quelques mètres pourraient survenir entre des positions
dans le monde réel et des positions indiquées sur la carte au cas où certaines des données
n’auraient pas été géoréférencées attentivement en fonction de la projection choisie. Les
images des installations des réseaux d’alimentation en eau prises ultérieurement en utilisant
un système GPS différentiel haute précision seront montrées au mauvais endroit. En fin de
compte, toutes les installations devront être déplacées dans le SIG dans le but d’obtenir une
correspondance avec la référence spatiale (incorrecte) – entreprise exigeant beaucoup de
travail et de temps. [88]
Les sujets suivants devraient donc être considérés dans le but de produire une base de
données fiable sur le territoire :
àà
àà
àà
àà
type de projection cartographique et système de coordonnées
précision (précision submétrique ou ± ... mètres)
echelle des cartes et photos aériennes
actualité des données utilisées.
5
Pour la même raison, la qualité des sources doit être prise en compte : les données d’une
carte topographique à l’échelle 1 : 25 000 ayant 90% de ses caractéristiques dans un rayon
de 15 m de leur emplacement correct ne permettront pas de travaux de planification
détaillés. Les informations sur l’altitude d’un modèle numérique de terrain avec un taux
moyen d’erreur d’altitude de ± 5 m ne peuvent être employées ni pour un calibrage de
modèle hydraulique, ni pour la conception d’un plan de gestion de pression adéquat.
Une fois converties dans un environnement SIG, les données cartographiques sont dépourvues d’échelle et de nouvelles cartes peuvent être produites quelle que soit l’échelle
voulue. Cependant, les résultats produits ne peuvent jamais être plus précis que les données
125
originales d’où sont issues les données. [75] Pour cette raison, l’utilisateur du SIG doit
toujours être conscient de l’échelle et de la qualité des données sources. Les grossissements
de cartes excédant le ratio de 1 : 2 devraient être évités. [17]
Les échelles cartographiques standardisées suivantes sont recommandées comme input
pour la base cartographique :
Table 5.2
Échelle cartographique recommandée pour la mise en place de la base cartographique
Objet
Échelle
Cartes topographiques pour des réseaux d’alimentation à grande échelle ou interrégionaux 1 : 10 000 à 1 : 50 000
Cartes topographiques comme informations d’arrière-plan pour zones urbaines
1 : 2000 à 1 : 10 000
Photos aériennes, satellitaires
1 : 2000 à 1 : 10 000
Cartes cadastrales pour une planification détaillée en zones urbaines
1 : 250 à 1 : 1000
Une documentation propre sur le processus de mise en place de la base cartographique
est essentielle : la base cartographique exige une traçabilité en direction d’une source
connue, de telle sorte que son exactitude et sa précision soient connues. Un haut degré
d’exactitude mènera à une augmentation des coûts de développement. Pendant la mise en
place de la base cartographique, la compagnie des eaux devrait toujours garder à l’esprit les
objectifs du SIG fixés. [9]
126
5.5 Cadastre du réseau
5.5.1 Objectifs
L’un des défis futurs que devront relever les compagnies des eaux à l’échelle mondiale sera
la gestion durable et la conservation de la valeur de leurs actifs immobilisés. Le réseau des
conduites représente habituellement 60 à 80% des actifs immobilisés d’une compagnie des
eaux. [42] Un cadastre du réseau numérique basé sur le SIG est un puissant système qui
permet aux compagnies des eaux de :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
avoir un accès instantané aux informations nécessaires
réduire les processus basés sur papier et qui sont coûteux en termes de temps
améliorer les efforts de maintenance et d’opération
faciliter la gestion des fuites
identifier les défaillances du réseau
accélérer les réparations d’urgence et
faciliter les planifications de remise en état et d’extension.
Il faut considérer le fait que la mise en place d’un cadastre du réseau dans son intégralité est
un processus à plusieurs étapes et qui prend généralement entre trois à cinq ans en ce qui
concerne les réseaux de distribution de grande envergure. [5] De nombreuses entreprises
d’ingénierie offrent des services couvrant l’ensemble du cycle de mise en œuvre, y compris
la mise en place et l’installation du matériel informatique et des logiciels, la conversion des
données, le scannage des documents, la mise à jour et le mappage des documents.
Après la mise en place initiale, le système a besoin d’être tenu à jour permanemment :
de nouvelles extensions ou réallocations de conduites, des mesures de remise en état et des
réparations de fuites doivent être mesurées et localisées au bon endroit. Des informations
supplémentaires sur l’objet devraient être liées, par ex. la date de la construction, le matériau, la dimension, la protection anticorrosion, le type et les causes de l’endommagement et
les noms des membres du personnel ou des sous-traitants impliqués. [60]
5.5.2 Données d’entrée pour le cadastre du réseau
Les compagnies des eaux maintiennent un ensemble majeur de caractéristiques donnant des
détails sur les actifs matériels de leur réseau à même de servir de données d’entrées pour le
cadastre du réseau. En voici quelques éléments typiques :
127
5
(a)
Cartes du réseau assorti de divers détails et différentes échelles
Les cartes du réseau en format numériques ou sur papier peuvent être fusionnées en une base
de données cartographique numérique homogène. Elles constituent la base pour le cadastre
du réseau et le modèle hydraulique.
(b)
Documents détaillés
Des documents papier montrant la localisation effective, la dimension et des paramètres
sélectionnées des conduites, vannes, pompes, branchements, compteurs, etc. peuvent être
scannés et associés à leurs actifs dans la base de données cartographique.
(c)
Rapports sur les dégâts, inspections et réparations
Les rapports, la documentation photo ou même les vidéos de surveillance (CCTV) fournissent des informations supplémentaires concernant les immobilisations et peuvent être liés
aux objets spatiaux.
(d)
Mesures continues
Mesures SCADA, modèles de consommation, données sur la qualité de l’eau.
Comme toujours, il est important de ne pas perdre de vue la qualité des données d’entrée : la localisation des conduites peut être mesurée sur le terrain (très exactement : pendant
les constructions dans le fossé ouvert ; moins d’exactitude : à la surface, d’un regard à l’autre)
ou construite (exactement : des plans conçus à partir de DAO ; moins d’exactitude : dessins
à la main) ou même devinée (par ex. basé sur les déclarations orales). L’origine des données
et le niveau d’exactitude devrait être documentés en métadonnées. [25]
Dans l’intérêt de la lisibilité, l’exactitude de tous les éléments du réseau devraient être
réglées à l’échelle des cartes désirées. Les échelles cartographiques standardisées suivantes sont
recommandées en fonction du degré de développement et la quantité des conduites [17] :
Table 5.3
Échelle cartographique recommandée pour le cadastre du réseau
Degré de développement
Echelle
Zones urbaines développées avec une grande quantité de conduites
1 : 250
Zones semi-développées avec une quantité moyenne de conduites
1 : 500
Zones rurales peu développées
1 : 1000
128
5.5.3 Structure des données
En 1996, l’Association Allemande du Gaz et de l'Eau (DVGW) a élaboré un catalogue
d’exigences appelé GAWANIS. [15] GAWANIS est premièrement conçu pour assister les
compagnies des eaux dans le développement de services de cadastre numériques du réseau
pour leurs besoins spécifiques. Il recommande une structure de données standardisées pouvant être résumée comme suit :
àà
àà
àà
àà
’intégralité du réseau de distribution doit être divisé en sections de conduites
L
particulières aux attributs identiques (matériel, diamètre, etc.). Une nouvelle section de conduites doit être établie si un attribut changeait sur l’alignement d’une
conduite. De la même manière, une nouvelle section de conduites doit être créée
à chaque division. Un nœud doit être placé au point de départ et à l’extrémité de
chaque section de conduites. Les sections de conduites peuvent être divisées automatiquement au niveau des limites de zones ou des limites administratives.
Les branchements forment une classe d’objets séparée. Un ou plusieurs branchements peuvent être reliés à une section de conduites. Un point de branchement
doit être installé à l’endroit où le branchement est relié à la section des conduites.
Un branchement n’est pas perçu comme une division et ne divise donc pas une
section de conduites en deux. Les branchements peuvent être divisés et peuvent
alimenter différents consommateurs. Un nouveau branchement doit être défini
aux niveaux des divisions.
Localiser les vannes et les raccords ne requiert pas la division d’une conduite en
deux sections de conduites. Cependant une conduite peut être divisée en deux
sections de conduite au niveau d’une vanne si cela est nécessaire (par ex. au niveau des vannes de sectorisation).
Les ouvrages comprennent tout l’équipement qui produit, transfère, stocke et
traite l’eau au sein du système, par ex. les forages, les pompes, les réservoirs et les
stations de traitement. Chaque réseau doit commencer ou se terminer à une ouvrage.
La Figure 5.5 à la page suivante illustre les structures de données normalisées.
129
5
Figure 5.5
Structure standardisée de données d'un réseau de distribution selon [15]
Limite de zone
SC5
SC4
SC3
Fonte DN150
SC1
Fonte DN100
SC2
Section de conduite
Fonte DN100
Ouvrage
SC6
Branchement
Noeud
Point de branchement
Vannes et accessoires
Consommateur
Les attributs typiques des éléments du réseau spécifiés plus haut sont décrits dans le
Tableau 5.4.
Tableau 5.4
Éléments du réseau de conduites et ses attributs
Élément
Attributs obligatoires
Attributs supplémentaires
Section de la conduite
ID, longueur, diamètre minimal
Diamètre interne / externe, épaisseur de la paroi, date
de construction, fabricant, pression nominale,
rugosité, zone d’alimentation, nom de la rue, etc.
Branchement
ID, longueur, diamètre, matériau
Date of construction, fabricant, etc.
Nœud
ID coordonnées x, y, altitude de la
surface
Protection des conduites, etc.
Ouvrage
ID, type, capacité
Statut, date de construction, fabricant, etc.
Branchement
ID, type
Date de construction, fabricant, etc.
Consommateur
ID, adresse, ID du compteur
Date d’installation, statut, etc.
Vanne
ID, type, diamètre nominal
Dimensions, date d’installation, fabricant, fonction,
statut, etc.
Raccord
ID, type, diamètre nominal
Dimensions, date d’installation, fabricant, pression
nominale, etc.
130
Ces attributs peuvent être étendus pour satisfaire aux besoins de chaque
compagnie des eaux. Un texte descriptif peut être ajouté à chaque élément dans
le but de fournir des informations supplémentaires.
Matériel
supplémentaire 5.1
Organisation du
cadastre du réseau
5.5.4 Cadastre du réseau et fuites
Un cadastre du réseau basé sur le SIG permet aux compagnies des eaux de produire
de manière automatique des rapports qui regroupent leurs fuites sur la base des secteurs
d’alimentation, des matériaux de conduites, des causes de l’endommagement, l’ampleur des
fuites, le type de fuites et le statut de réparation des fuites. Ces informations aident à planifier les projets de réparations des fuites et les remplacements de conduites de manière plus
efficace. La visualisation graphique de ces résultats aide à révéler les points sensibles de
fuites, à établir les priorités de réparations, identifier les matériaux problématiques et à
déployer efficacement les équipes de réparations des fuites. [67]
5.5.5 Relier le cadastre du réseau au modèle hydraulique
Les calculs hydrauliques des réseaux d’alimentation en eau sont indispensables pour analyser la
capacité du réseau. Jusqu’aux années 1990, les contraintes liées au matériel informatique et aux
logiciels indiquaient que la plupart des analyses des réseaux d’alimentation en eau étaient simplifiées ou incomplètes. Depuis lors, la puissance de l’outil informatique s’est accrue énormément, permettant ainsi à des grands réseaux, très détaillés et d’une très grande complexité, d’être
modélisés. [5] Dans le cas spécifique de la réduction des pertes en eau, les modèles hydrauliques peuvent être des outils très utiles pour concevoir les SDM et SGP. Relier un modèle
hydraulique à un cadastre du réseau basé sur le SIG facilitera et accélèrera considérablement le
processus de construction du modèle. Il existe généralement deux différentes approches :
(a)
Connection via une interface
Dans ce cas, l’entrée des données et leur édition ne peuvent être effectuées que dans le
cadastre du réseau. Une interface doit être créée pour exporter les données dans le format
précis requis par le modèle hydraulique, généralement ASCII ou un fichier de base de données. Le logiciel de modélisation hydraulique a pour objectif la simulation, la visualisation
et l’analyse des résultats.
Cette solution requiert habituellement des mesures de retraitement pour finaliser le
modèle parce que des éléments sont traités différemment dans chaque réseau, par ex. les
pompes, les réservoirs. Le stockage des données redondantes peut être requis, par ex. pour
la carte d’arrière-plan.
131
5
(b)
Intégrer le modèle hydraulique
Intégrer le modèle hydraulique dans le cadastre du réseau accélère l’ensemble du processus.
La topologie du modèle hydraulique est mise à jour automatiquement dès que tout changement sur le cadastre du réseau et les sources possibles d’erreurs de traitement de données
interviennent. Les informations supplémentaires (par ex. courbes des pompes, demandes à
chaque branchement, les pressions, débits et statut des vannes de SCADA) sont directement
disponibles respectivement à partir de chaque élément du modèle. De la même manière, les
résultats de simulation sont directement stockés, visualisés et analysés à leur emplacement
dans le cadastre du réseau.
Cette solution d’intégration nécessitera des efforts plus importants dans un premier
temps parce que les deux systèmes devront être harmonisés. Vu sur le long terme, le système
intégré est plus efficient parce qu’il permet une plus grande fréquence de calculs pour fournir aux personnes en charge de la planification une base saine de prise de décision. [5]
Figure 5.6
Mise en relation du modèle hydraulique avec le cadastre du réseau
Solution interface
Solution intégrée
Stockage, visualisation et
analyse des résultats
Cadastre
du réseau
Interface
Topologie
du système
Données d'entrée à partir
de la base cartographique :
topographie, cartes, MNT,
orthophotos, etc...
Modèle
hydraulique
Données d'entrée à partir Données d'entrée à partir
de la base cartographique : de la base cartographique :
topographie, cartes, MNT, topographie, cartes, MNT,
orthophotos, etc...
orthophotos, etc...
Redondance : entrée et stockage de données répétées
132
Stockage, visualisation et
analyse des résultats
Résultats
simulés
Cadastre
du réseau
Modèle
hydraulique
Topologie
du système
Système
d'information
clients
SCADA
Information addtionnelle
5.6 Modèle hydraulique
5.6.1 Définition et objectifs
Le terme modèle hydraulique décrit l’utilisation d’une représentation mathématique d’un
réseau d’alimentation en eau réel. Les modèles hydrauliques sont utilisés pour simuler le
comportement des réseaux existants ou planifiés sous un large éventail de conditions sans
pour autant interrompre le service auprès des clients. Ils offrent également un outil précieux
pour rendre plus efficient l’opération et la gestion des réseaux de distribution d’eau.
En prenant en compte les exigences spécifiques de la gestion efficiente des pertes en eau,
les modèles hydrauliques peuvent être employés pour mettre en place les mesures suivantes
avec succès :
àà
àà
àà
àà
Vérification des capacités du réseau : analyse des pressions et débits.
Sélection des limites de secteurs pour les SDM et les SGP.
Applications spécifiques pour la planification de la gestion de la pression :
dimensionnement des vannes et débitmètres, révision des conditions de débit
incendie, détection des baisses de pression et de la qualité de l’eau.
Analyse de la vulnérabilité du réseau, de la sécurité de l’alimentation et de la
capacité de réponse dans l’urgence en cas de ruptures de conduites.
5.6.2 Bases de la modélisation hydraulique
L’utilisateur devrait comprendre les principes mathématiques et hydrauliques employés dans
les logiciels de modélisation hydraulique de sorte à permettre une interprétation correcte des
résultats. Néanmoins, le processus fondamental pour la mise en place du modèle et les données d’entrées requises seront décrites en détail dans le cadre de ce manuel. Pour plus d’informations concernant les principes hydrauliques, veuillez vous référer à Walski. [88]
Topologie d’un réseau de distribution d’eau
Un réseau de distribution d’eau peut être décrit comme une digraphie (ou graphe dirigé)
composé d’un ensemble fini de nœuds et de liens. Un nœud de début et un nœud de fin
doivent être reliés à chaque lien. Ce diagraphe forme l’épine dorsale de chaque modèle
mathématique. Chaque lien représente la section homogène d’une conduite. Les vannes et
pompes sont aussi représentées par un lien. Les nœuds désignent les changements physiques dans une section de conduites, par exemple le remplacement des matériaux, des
133
5
diamètres ou des divisions de conduites. Les nœuds sont également utilisés pour modéliser
les points où l’eau entre et quitte le réseau, de même que pour les réservoirs, les consommateurs et les extrémités des conduites. Les caractéristiques physiques et non-physiques des
composantes de chaque réseau (diamètre de la conduite, matériaux, courbes des pompes,
niveaux minimum et maximum des eaux de réservoirs, etc.) sont reliées aux liens et nœuds
en tant qu’attributs. [11] La Figure 5.7 représente un réseau simplifié de distribution de l’eau.
Figure 5.7
Représentation d'un réseau simplifiée de distribution d'eau comme digraphie
Clients
domestiques
Vanne
Matériau 2,
diamètre 1
Matériau 2,
diamètre 1
Matériau 1,
diamètre 1
Château d'eau
(Tank)
Matériau 2,
diamètre 2
Pompe
Réservoir
Clients
industriels
Clients
domestiques
N9
L8
L9
L7
N4
N3
N1
L3
N2
N7
N8
N5
L6
L4
L2
L1
L5
N6
Lien
Noeud
Structure des données
La plupart des logiciels de modélisation organisent leurs données dans un ensemble de
tableaux ou base de données à structure hiérarchique. Les tableaux de nœuds et liens avec
leurs attributs respectifs forment le premier niveau de cette structure. Il existe plus d’attributs complexes habituellement stockés dans des tableaux secondaires et tertiaires de cette
structure et peuvent être reliés à des nœuds et liens à travers leurs uniques ID. [40]
134
La Figure 5.8 montre la structure hiérarchique des données pour le réseau de distribution
simplifié illustré dans la Figure 5.7.
Figure 5.8
Structure hiérarchique des données d'un réseau de distribution d'eau
Noeuds
ID x
y Type
N1 0,0 0,5 Réservoir
N2 2,5 0,5 Noeud intermédiaire
N4 6,5 1,3 Château d'eau
N6 11,7 0,0 Noeud de demande
ID Début
L1
N1
L2
N2
L3
N3
L4
N4
L5
N5
L6
N6
L7
N7
L8
N4
L9
N8
Lien
Fin
N2
N3
N4
N5
N6
N7
N8
N8
N9
Longeur
2,1
2,1
1,7
2,0
3,1
1,9
2,3
3,2
1,8
ID Demande
N6
35
N7
160
N9
20
Demande
Variation
DOM
IND
DOM
ID Diamètre
N4
12,0
Réservoirs
Min. level Max. level
1,0
4,0
ID Diamètre
L1
1
L2
1
L3
2
L4
2
L5
2
L6
2
L7
2
L8
2
L9
2
Conduites
Matériau
1
1
1
1
2
2
1
1
1
Type
Pompe
Variation
ID
Temps
Facteur
DOM
01:00
3,5
IND
01:00
2,0
Pumps
ID Courbe Pompe Vitesse
L1 Courbe1
2 900
Vanne
Vanne
ID Type
L7 TCV
Status
ouverte
Les tableaux de liens définissent habituellement la topologie d’un réseau en établissant
leurs nœuds de départ et finaux. Les coordonnées et les altitudes de ses nœuds déterminent
une position spatiale du réseau. Les bases de données relationnelles sont adaptées aux traitements de données du modèle, mais les logiciels aptes à stocker des données dans des listes
tabulaires en fichiers de texte simple sont aussi disponibles.
Paramètres du modèle
Les attributs des nœuds et liens peuvent être subdivisés en paramètres et variables. Les paramètres donnés d’un modèle hydraulique peuvent comprendre toutes les composantes du
réseau (conduites, pompes, réservoirs), l’alimentation en eau et les points d’abstraction de
même que les commandes du réseau. Les pressions du nœud, les débits et les vitesses d’écoulement, les changements dans le niveau d’eau du réservoir, la qualité et d’autres attributs
135
5
sont des variables calculées par le modèle. La qualité des paramètres d’entrée impacte directement la qualité et l’exactitude des résultats de simulation. Il est donc essentiel d’ajuster la
qualité des paramètres d’entrée aux tâches du modèle souhaitées et de trouver un équilibre
entre les efforts d’acquisition de données et la valeur informative des résultats du modèle.
Les paramètres du modèle pour les efforts d’acquisition de données et la qualité peuvent être
classifiés comme suit :
àà
àà
àà
es paramètres qui peuvent être mesurés directement et avec exactitude (par ex.
L
la localisation du réseau des conduites, géométries des réservoirs, caractéristiques
des pompes et contrôle du réseau).
Les paramètres qui peuvent être mesurés directement, mais avec une exactitude
insuffisante (par ex. consommation d’eau domestiques).
Les paramètres qui ne peuvent pas être mesurés directement (par ex. rugosité de
la conduite, diamètre interne, pertes en eau). [11]
Le dernier groupe des paramètres du modèle peuvent être déterminés à travers le calibrage
du modèle décrit dans la section ci-après.
Calibrage du modèle
Le calibrage du modèle décrit le processus de comparaison entre les conditions du réseau
réelles, mesurées et les résultats du modèle simulés sous les mêmes conditions limites. Le
modèle doit être ajusté jusqu’à ce que les différences entre la réalité et les résultats simulés
soient minimisés. Le processus de calibrage implique habituellement les paramètres de rugosité des conduites, de la consommation d’eau, des pertes en eau et de commandes du réseau,
avec une importance particulière accordée à la rugosité des conduites. [88]
Dans la plupart des cas, la rugosité intégral du réseau est déterminée. Ce facteur comprend non seulement la rugosité réelle de la conduite, mais aussi une perte de charge locale,
des diamètres intérieurs réduits en raison de l’incrustation et la sédimentation de même que
des facteurs inconnus (par ex. vannes en partie fermées ou des informations incorrectes
concernant les diamètres). Les tests de débits d’incendie sont utilisés dans le but de vérifier
les données concernant le débit et la pression : ces tests consistent habituellement à sélectionner et isoler une section de conduites de mesure où le débit est induit par l’ouverture
d’une prise d’eau. Les mesures de débit et de pression sont prises simultanément lorsque la
section de la conduite atteint des conditions de débit stables. [4] Les systèmes SCADA sont
également une bonne source de données pour le calibrage du modèle.
136
5.6.3 Données d’entrée
Les données d’entrée pour les modèles hydrauliques peuvent être classifiés en quatre groupes
principaux qui peuvent être obtenus idéalement des systèmes d’information liés au réseau
de distribution de l’eau : [4]
àà
àà
àà
àà
es informations géographiques peuvent idéalement être obtenues de la
L
base cartographique de la compagnie des eaux et comprennent les cartes topo
graphiques, les données cadastrales, les photographies aériennes, les modèles
numériques de terrain et d’autres informations d’arrière-plan utiles pour déterminer la localisation physique du modèle.
Les données sur l’équipement devraient être contenues dans le cadastre du
réseau et comprennent toutes les informations concernant les conduites, pompes,
vannes, réservoirs de stockage et autres éléments physiques du réseau de distri
bution de l’eau.
Les données opérationnelles sont importantes pour établir des contrôles et les
conditions aux limites dans les modèles hydrauliques. Il s’agit des pressions, des
débits, des niveaux d’eau dans les réservoirs, des réglages des vannes de même
que des informations concernant le statut et le contrôle des pompes. Les données
opérationnelles peuvent habituellement être obtenues du système SCADA de la
compagnie des eaux.
Les données relatives à la demande ou données et informations relatives à la
consommation de l’eau concernant la répartition spatiale devraient être disponibles dans le système d'information des clients.
Les compagnies des eaux devraient être conscientes du fait que la collecte des données d’entrée pour la mise en place du modèle n’est pas une activité qui puisse s’effectuer en une seule
fois, il s’agit d’un processus permanent. Le modèle doit être constamment mis à jour pour
parvenir à des résultats de simulation exacts sur le long terme.
5.6.4 Mise en place du modèle
Voici les principales étapes requises lors de la mise en place d’un modèle hydraulique
opérationnel.
Définir les objectifs du modèle
La compagnie des eaux doit prendre des décisions en ce qui concerne les objectifs du modèle
hydraulique préalable à l’acquisition des données et à la mise en place du modèle. Les
137
5
exigences du modèle en termes de résultats attendus définissent l’exactitude, le caractère
intégral et le niveau de détail souhaité, ce qui influence donc les efforts et les coûts liés au
processus de modélisation.
Acquisition de données et préparation de données
Les données provenant de diverses sources doivent être acquises et préparées dans le but
d’élaborer et de maintenir un modèle qui représente le réseau de distribution d’eau physique
avec un degré d’exactitude adéquat pour atteindre les objectifs définis. Un bon sens du jugement en termes d’ingénierie est nécessaire pour déterminer la qualité des données et leur
impact sur les résultats du modèle. [4] La qualité, la quantité et la nature des données disponibles varient d’un cas à l’autre, ce qui rend cette étape longue et difficilement prévisible.
Mise en place du modèle et calibrage
Cette étape implique une abstraction des données physiques et non-physiques du réseau
d’alimentation en eau et leur transformation en un diagraphe de nœuds et de liens. De plus,
les paramètres de simulation générale doivent être mis en place. Le calibrage et la vérification
du modèle est un processus itératif après lequel le modèle est prêt pour usage.
138
5.7Base de données des dégâts
5.7.1 Objectifs
On enregistre des dégâts durant toute la période de vie d’un réseau de distribution d’eau.
Par conséquent, les dégâts peuvent être définis comme un dysfonctionnement local du service, en règle générale on a affaire à des fuites. L’expérience montre que les fuites s’accumulent en début de vie (défauts de construction) et en fin de vie (fatigue du matériel, corrosion)
d’une section de conduites distincte tel qu’illustré par la courbe en forme de baignoire de la
Figure 5.9. [43]
Figure 5.9
Comportement typique de la fréquence des dégâts dans les conduites selon [43]
Vieillissement et fatigue du matériau
Fréquence des dégats
Défauts de
construction
Période de
garantie
Phase de stabilité
5
Phase de détérioration croissante régulière Temps
La courbe montre des dégâts comme une fonction du vieillissement : difficultés initiales
liées à la mauvaise qualité des matériaux et travaux d’installation problématiques dès l’origine.
Ces difficultés sont suivies par une période plutôt longue de maturité avec un niveau de dégâts bas pendant lequel les pannes ne sont ni fréquentes ni sérieuses, et seront l’objet de petites
réparations. À la fin de la courbe, les dégâts augmentent rapidement lorsque le réseau prend
de l’âge au sens propre du terme. Lorsque la fréquence des dégâts approche un stade critique,
139
il s’agit d’un signal d’alerte et la compagnie des eaux doit se faire à l’idée que le moment de
la remise en état approche et que la durée de vie maximale de la conduite sera bientôt atteinte.
L’ancienne conduite a donc besoin d’un retubage ou remplacement à temps. [32]
Évaluer l’état global d’un réseau de distribution d’eau n’est pas chose aisée parce que la
plupart des éléments du réseau sont installés sous terre. Les méthodes d’analyse statistique
et de visualisation graphique dans une base de données des dégâts permettent aux compagnies des eaux une identification des accumulations spatiales, temporelles ou matérielles de
pannes et des combinaisons de différentes pannes.
Ce savoir est essentiel pour une planification systématique des mesures de remise en état,
une sélection des matériaux adaptés et une mise en place des mesures d’inspection et de
maintenance de routine. L’interprétation des données sur les dégâts appuie le processus de
planification lorsqu’il s’agit de choisir :
àà
àà
àà
àà
àà
les matériaux de conduites
la protection anticorrosion
les raccordements de conduites
type et fabricant des vannes et raccords
exécution des travaux de construction.
Les dégâts de conduites et de vannes sont directement liés aux pertes en eau et les coûts de
réparations au sein du réseau de distribution d’eau. La fréquence de dégâts pour des matériaux
sélectionnés utilisés dans un réseau de distribution d’eau est facile à calculer. Calculer la fréquence des dégâts sur une base annuelle peut offrir une indication sur l’état actuel du réseau.
Les variations temporelles concernant la fréquence de dégâts peut être utilisé pour évaluer les
impacts des mesures, tels que la gestion de la pression ou les stratégies de remise en état.
5.7.2 Collecter les données concernant les dégâts
Touts les dégâts au sein du réseau de distribution de l’eau devraient être systématiquement
enregistrés au moyen de feuilles de données normalisées en version papier ou sur format numérique. Les dégâts qui causent les fuites devraient toujours être enregistrés. Les dégâts
qui ne sont pas liés aux fuites peuvent également être enregistrés dans le but d’avoir
Matériel
un aperçu global des points faibles sur le réseau. Le personnel qualifié des comsupplémentaire 5.2
pagnies des eaux devrait procéder à l’enregistrement des données directement sur
Collecte de données
place.
de dégâts
140
Les feuilles de données devraient avoir un en-tête général, ce qui fournit de l’espace pour
entrer l’adresse ou l’emplacement géographique, la date, l’heure et le nom de l’informateur.
D’autres informations devraient être regroupées en blocs thématiques détaillant (a) le type
de l’actif endommagé (b) le type de dégât, (c) les causes du dégât, (d) les données spécifiques
des actifs. [12]
(a)
Type de l’actif endommagé
Cette catégorie spécifie la partie du réseau où la défaillance est intervenue. Une distinction
peut être faite entre les conduites de refoulement, de distribution et les branchements. La
défaillance peut être située au niveau des conduites, raccordements de conduites, vannes
(différents sous-types), prises d’eau ou raccords.
(b)
Type de dégât
Le type de dégât peut concerner des ruptures, fissures, des trous de même que des raccordements qui ne sont pas étanches à l’eau et des vannes défectueuses. Cette section devrait
également préciser si le dégât a causé des dommages.
(c)
Cause des dégâts
On devrait tenter d’identifier et documenter la cause du dégât. Il pourrait s’agir de la corrosion, de défaillance du matériau, défaillance de la construction, mouvement du sol ou
influence d’un tiers, par exemple.
(d)
Données spécifiques aux actifs
Des données supplémentaires concernant spécifiquement les actifs doivent être rassemblées
en ce qui concerne la partie endommagée : les feuilles de données devraient fournir des cases
où le personnel peut cocher le diamètre nominal, le matériau, la protection interne et
externe anticorrosion et le type de raccordement utilisé dans la partie en question. Au cas
où elles seraient disponibles, des informations sur la date de construction et l’entreprise
d’exécution du projet de construction pourraient être ajoutées.
Faire des photos numériques à haute-résolution des dommages enregistrés et les relier aux
bases de données des dégâts est recommandé. De plus, il peut être utile de stocker des informations concernant les coûts de réparation et une sélection des méthodes de réparation. [71]
141
5
5.7.3 Analyse des dégâts
Les outils récents de traitement de données offrent une multitude de possibilités pour l’analyse statistique et la visualisation des données défaillantes. L’une des options consiste à relier
les informations issues de la base de données sur les dégâts au cadastre du réseau. Cette étape
peut être menée via une interface d’échanges de données entre les deux systèmes ou bien en
intégrant directement les données sur les dégâts dans le cadastre du réseau. Les relations
entre les données des conduites et les données sur les dégâts peuvent être analysées en utilisant des outils SIG courants. Ceci implique des avantages pour les deux systèmes d’informations :
àà
àà
es informations destinées à la base de données des dégâts sont habituellement
L
obtenues sur place où les caractéristiques visibles des conduites peuvent être
constatées. Les données du cadastre du réseau existantes concernant le diamètre,
le matériau et la protection contre la corrosion externe peuvent être recoupées,
corrigées et augmentées.
D’autres informations peuvent être plus faciles à acquérir à partir du cadastre du
réseau, par ex la date de construction, ou de la protection anticorrosion interne.
Les dégâts peuvent être analysés en détail, par ex. en ce qui concerne un matériau, un diamètre, une période de construction, en combinant toutes les données disponibles. Les dégâts
peuvent être analysés en fonction de leur répartition spatiale en calculant le nombre de dommages par section de conduites, rue ou secteur. [12] Cette classification aidera les compagnies
des eaux à détecter les liens entre la fréquence des dégâts et le volume de trafic, la pression du
réseau ou les caractéristiques des sols. L’interprétation correcte de ces résultats aidera à trouver
une stratégie optimale pour intervenir sur, maintenir et remettre en état le réseau.
5.7.4 Lien entre la fréquence des dégâts et la pression du réseau
Les informations enregistrées concernant les dégâts devraient toujours être reliées aux données sur les pressions mesurées au moment de la défaillance en raison de l’influence significative de pressions transitoires (coups de bélier) de même que de la surpression à la surface
de nouvelles ruptures. De nombreuses ruptures sont causées par le manque de gestion appropriée de la pression, et il existe plusieurs études qui montrent comment les nouvelles ruptures
sont susceptibles d’être fortement réduites par la gestion de la pression (voir le Chapitre 6.4).
Ceci entraînera des économies supplémentaires pour les compagnies des eaux en raison de la
baisse des inspections, réparations, coûts de détection des fuites et durée de vie prolongée. La
Figure 5.10 illustre comment la gestion de la pression peut réduire les ruptures dans les
conduites et les branchements (source : Joshua May, Gold Coast Water, Australia).
142
Figure 5.10
Influence de la gestion de la pression sur la fréquence de ruptures selon [54]
Ruptures dans le réseau avant la
gestion de la pression
50
Ruptures dans le réseau après la
Réduction des ruptures de branchements de 73%
Réduction des ruptures du réseau de 56%
Nombre de rupture par mois
40
Ruptures dans les branchements
Ruptures des conduites
30
20
10
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Année
5
143
5.8 Systèmes d'information des clients (SIC)
5.8.1 Objectifs
De nos jours quasiment toutes les compagnies des eaux d’une certaine envergure disposent
d’un système d'information des clients (SIC), regroupant quelques sous-systèmes, tels que
des bases de données de clients, bases de données des compteurs et systèmes électroniques
de facturation. Traditionnellement, ces systèmes jouent un rôle majeur dans l’administration
des ventes des compagnies des eaux et sont ainsi gérés par le département de comptabilité.
La fonction comptable des systèmes d'information des clients indique souvent que leur
signification et leurs potentiels de réduction de l’eau non vendue sont négligés. [35]
L’expérience montre que l’eau non vendue résultant de la consommation autorisée nonfacturée, souvent n’est pas causée par un manque de compteurs aux branchements ou par
l’inexactitude des compteurs, mais plutôt par des erreurs dans la gestion et la coordination
des relevés de compteurs et la non mise à jour et l’inexactitude de la base de données des
clients. [77] Ainsi, il est crucial pour une gestion durable de l’alimentation en eau de disposer d’un système d'information des clients exhaustif, constamment à jour et reliés aux
comptes et identités des abonnés tels que les parcelles, propriétés, les branchements et compteurs, de même que leur localisation géographique. [27]
àà
àà
àà
àà
àà
les systèmes d'information des clients peuvent apporter les avantages suivants
pour la réduction des pertes en eau :
réduction des pertes apparentes d’eau et de l’eau non vendue
augmentation de l’efficience des relevés de compteurs, de la maintenance et
des remplacements
amélioration de la qualité des données d’entrée pour le calcul du bilan d’eau
fourniture d’affectation précise de la demande pour la modélisation hydraulique,
la planification des SDM et SGP.
5.8.2 Composantes du SIC
Les composantes principales des systèmes d'information des clients dans les compagnies des
eaux sont habituellement : (a) la base de données des clients, (b) la base de données des
propriétés, (c) la base de données des compteurs (d) le système de facturation. Idéalement
ces quatre composantes sont interconnectées et reliées au SIG de la compagnie des eaux. Le
144
fonctionnement de ces quatre composantes en tant qu’entités complètement séparées
conduit habituellement à un travail redondant et à une augmentation des pertes apparentes
en eau, chose qui devrait être évitée.
Figure 5.11
Connexions entre les principales composantes du SIC
Base de données
compteurs
Base de données
des parcelles et
des propriétés
Système de
facturation
Base de données
des clients
Limite de propriété
Immeuble
Client
Réseau de distribution
Branchements
5
Compteur d'eau
La section suivante décrit les contenus et les fonctions des différents systèmes
d’information :
(a)
Base de données des clients
La base de données des clients contient des informations concernant tous les clients d’une
compagnie des eaux, qu’il s’agisse de personnes privées, d’entreprises ou institutions
publiques. Chaque client est identifié par un ID unique qui relie le client aux bases de données des propriétés, compteurs et systèmes de facturation. La base de données des clients
fournit des informations concernant :
145
àà
àà
àà
nom, numéro de compte et adresse (la location spatiale peut être reliée au SIG)
ID du compteur d’eau
propriétaire de la propriété.
(b)
Base de données des parcelles et des propriétés
La base de données des parcelles et propriétés contient les données associées à chaque parcelle de terrain alimentée dans le cadre d’un secteur desservi par la compagnie des eaux. Elle
forme la base pour les fonctions commerciales et d’ingénierie, telles que la fixation des tarifs,
la facturation et l’analyse des demandes. L’ID relie les propriétés au client, aux bases de
données des compteurs et au système de facturation. Cette base de données fournit des
informations concernant :
àà
àà
àà
àà
localisation de la propriété (reliée au SIG)
type d’exploitation
(résidentielle, commerciale, administrative, industrielle, informelle)
propriétaire de la propriété
branchement à chaque propriété.
(c)
Base de données des compteurs
La base de données des compteurs comprend toutes les informations pertinentes relatives au
parc des compteurs d’une compagnie des eaux. L’ID du compteur, le numéro de série, la
dimension, le type, l’âge, la localisation et le mode du relevé du compteur (manuel, automatique) devraient être enregistrés pour chaque compteur. La base de données des compteurs :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
146
collecte les données d’entrée des relevés de compteurs manuels ou automatiques
contrôle l’exactitude des relevés (très forte / basse consommation,
consommation négative)
enregistre l’état du compteur (manipulations, fuites, dommages,
difficultés d’accès)
fournit des relevés de compteurs acceptables au système de facturation
génère des voies d’accès aux relevés de compteurs (et cartes, si basé sur SIG)
produit des programmes de maintenance des compteurs pour le département
d’exploitation et de la maintenance.
(d)
Système de facturation
Le système de facturation devrait s’assurer que tous les clients sont exactement facturés pour
la quantité effective d’eau qui a été fournie. Ce système devrait être utilisé pour obtenir un
niveau élevé de couverture de facturation en veillant à ce que tous les consommateurs d’eau
soient facturés, qu’ils soient mesurés, non mesurés ou illégalement branchés dans le but de
réduire la consommation autorisée non facturée. De plus, le système de facturation peut
aider à réduire les pertes apparentes par l’amélioration de l’intégrité des données traitées. Le
système de facturation :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
collecte et finalise tous les relevés de compteurs acceptables
génère des estimations pour les compteurs non lisibles
calcule la consommation de chaque compteur
génère les charges en fonction de la structure des tarifs respectifs
consolide les charges effectives et les transactions antérieures des clients
produit les relevés des clients
identifie les dettes et génère des sommations pour les créanciers
enregistre tous les paiements. [92]
L’exactitude des données est la base pour tous ces systèmes d’informations. Les données sont
souvent incomplètes, incertaines ou même non-existantes ou bien les données issues de
différentes sources sont incohérentes et ne correspondent pas. Dans ce cas, de grands efforts
doivent être entrepris pour valider les données.
5
147
5.9 Résumé et étapes à venir
Les compagnies des eaux sont incapables de gérer les systèmes particulièrement complexes
d’alimentation en eau et courent le risque de gaspiller des efforts et des ressources financières
et de réduire leurs ventes sans données valides et sans systèmes d’aide à une bonne prise de
décisions.
Les contenus du Chapitre 5 de ce manuel technique devront permettre aux lecteurs de :
55
omprendre que les informations sont la clé du succès de la réduction des pertes
C
en eau.
55
mployer les SIG comme instrument pour échanger les informations et pour
E
permettre aux différents départements de la compagnie des eaux de travailler ensemble.
55
Se familiariser avec la structure et le fonctionnement des SIG.
55
S avoir quelles données d’entrée sont requises pour mettre en place une base cartographique et comment acquérir ces données.
55
omprendre l’importance et les avantages d’un cadastre du réseau et d’un moC
dèle hydraulique pour une gestion efficiente des réseaux d’alimentation en eau.
55
ettre en place et utiliser une base de données des dégâts et un système d'inforM
mation des clients.
En mettant en œuvre ces systèmes d’information, les compagnies des eaux créent la base
nécessaire pour le succès des mesures pratiques de réduction des pertes en eau que nous
décrirons au Chapitre 6.
148
5
149
Photo : © J. Baader, 2008
151
6
6.1 Objectifs
À la fin de ce chapitre, le lecteur / la lectrice connaîtra les principales méthodes pour :
152
àà
oncevoir et mettre en œuvre des secteurs de distribution mesurés afin
C
d’améliorer le contrôle de la distribution, de la consommation et des pertes
en eau.
àà
omprendre les aspects techniques de la gestion de la pression, choisir
C
le cas d’application le plus approprié aux conditions locales, et développer
un plan de mise en œuvre d’un projet type pour la gestion de la pression.
àà
hoisir les méthodes appropriées ainsi que les instruments de détection et de
C
localisation des fuites.
àà
méliorer l'efficacité des réparations des conduites et la gestion de la
A
réhabilitation des infrastructures.
6.2 Agir contre les pertes en eau réelles
6.2.1 Planification des interventions
En l’absence de mesures suffisantes d’entretien et de réhabilitation, l'état des réseaux de
distribution en eau se détériore constamment. Dans la même mesure, les pertes en eau
réelles augmentent régulièrement en l’absence de stratégies d'interventions adéquates de la
part des services des eaux. Lorsque les interventions sont en planification, les services des
eaux luttent habituellement contre les pertes en eau réelles avec l'une des approches suivantes : (a) la stratégie curative, (b) la stratégie préventive et (c) la stratégie d'inspection. [13]
[22]
(a) la maintenance par incident : stratégie curative (Contrôle passif des fuites)
Une action est entreprise pour lutter uniquement contre les défaillances ayant déjà eu lieu.
Les ruptures de conduite visibles ou les chutes de pression dues à une fuite importante sont
habituellement signalées par les clients ou remarquées par le personnel des services des eaux.
La stratégie curative est le plus souvent rencontrée dans les services des eaux sans gestion
adéquate des pertes en eau. Les pertes globales sont habituellement élevées compte tenu du
fait qu’aucun effort n’est fourni pour localiser et réparer les fuites cachées et pour réduire les
fuites diffuses. La maintenance par incident entrave la gestion durable des pertes en eau.
(b) la maintenance périodique : stratégie préventive (contrôle proactif des fuites)
Les inspections et la maintenance sont exécutées à des intervalles de temps définis. Des
cycles d'inspection courts sont requis à des niveaux élevés de fuite. Les fréquences de dégâts
faibles et des niveaux de fuite faibles permettent de plus long décalages dans le temps. La
stratégie préventive demande une main-d'œuvre intensive, car toutes les parties du réseau
doivent être inspectées, indépendamment de leur condition actuelle.
(c) la maintenance selon l'état de l'infrastructure : la stratégie d'inspection
(contrôle proactif des fuites)
L'état du réseau et le niveau actuel des fuites sont surveillés en permanence par des inspections régulières et des mesures continues du débit. Une action est entreprise sitôt que le
niveau de fuite dépasse une valeur critique définie ou selon une stratégie d'intervention
économique basée sur la valeur du cumul des pertes réelles depuis l'intervention précédente.
Des inspections régulières peuvent donc être effectuées à des intervalles plus longs. La stratégie d'inspection est la méthode d'intervention la plus ciblée et la plus efficace pour réduire
les pertes en eau.
153
6
Figure 6.1
Comparaison de différentes stratégies d'intervention contre les pertes réelles
Pertes réelles
Absence de maintenance
Temps
Pertes réelles
Maintenance par incident
Temps
Pertes réelles
Maintenance périodique
Inspection
périodique
Inspection
périodique
Temps
Pertes réelles
Maintenance selon l'état de l'infrastructure
Niveau d'intervention
Temps
Niveau de pertes réelles
154
Rupture visible de conduite
La Figure 6.1 illustre sous forme graphique l'impact de ces stratégies sur la dynamique
des pertes en eau réelles.
En outre, il existe un lien entre la planification des mesures visant à contrer les pertes
en eau et les méthodes appropriées qu’une compagnie des eaux peut choisir : la maintenance
selon l’état de l'infrastructure, par exemple, n'est possible que si le réseau de distribution
d'eau a été divisé en secteurs de distribution mesurés distincts (SDM) où tous les flux entrants et sortants sont continuellement mesurés et analysés.
6.2.2 Choix des méthodes d'intervention appropriées
Comme le Chapitre 3.4 le décrit, de nombreux différents facteurs influencent l'apparition
et l'ampleur des pertes réelles dans un réseau de distribution d'eau. Avant de décider quelles
méthodes d'intervention sont appropriées, une compagnie des eaux doit donc savoir quels
facteurs influencent les pertes réelles dans son système. En fonction de la situation locale,
une seule méthode ou une combinaison de différentes méthodes sera la solution la plus
efficace et la plus économique pour réduire les pertes en eau. [77]
Le groupe de travail de l’IWA sur les pertes en eau a défini les quatre principales méthodes de lutte contre les pertes en eau réelles de la manière suivante : gestion de la pression,
contrôle actif des fuites, rapidité et qualité des réparations et gestion de la réhabilitation des
infrastructures. [69] De plus, la subdivision des réseaux de distribution d'eau en secteurs de
distribution mesurés (SDM) peut être considérée comme une méthode et une condition
préalable car elle est essentielle pour la surveillance continuelle des fuites et est requise pour
l'installation des programmes de gestion de la pression. Ces cinq principales méthodes sont
décrites dans les chapitres suivants, avec un accent particulier sur la gestion de la pression
dans le Chapitre 6.4.
6
155
6.3 Les secteurs de distribution mesurés (SDM)
6.3.1 Définition et objectif des SDM
Un secteur de distribution mesuré (SDM) est défini comme une zone spécifique d'un réseau
de distribution d’eau. Il est généralement créé par la fermeture des vannes de sectorisation
de sorte à ce qu'il reste flexible à l'évolution des demandes. Toutefois, un SDM peut également être créé par des conduites déconnectées en permanence des régions voisines. Les flux
d’eau entrants et sortants du SDM sont mesurés et les débits sont périodiquement analysés
afin de surveiller le niveau des fuites. [58] Les SDM peuvent principalement être classés en
trois types différents : les SDM à entrée unique, les SDM à entrées multiples et les SDM en
cascade, comme illustré dans la Figure 6.2:
Figure 6.2
Plan typique d'un SDM, basé sur [22]
Débitmètre
principal
de prise
Adduction
SDM à entrée unique
SDM à entrées multiples
SDM en cascades
156
Limites
Conduite de distribution
Vanne de sectionnement
Débitmètre principal du SDM
La subdivision des grands réseaux de distribution d'eau en un nombre limité de secteurs
de distribution mesurés a l'avantage que les nouvelles fuites et celles cachées peuvent être
localisées beaucoup plus tôt (temps de prise de conscience réduit) et de façon beaucoup plus
précise (temps de localisation réduit). Les services des eaux peuvent immédiatement déterminer les flux soudainement exceptionnellement élevés dans une zone si les flux entrants et
sortants d'un SDM sont régulièrement surveillés (voir le Chapitre 6.5.2). En conséquence,
la prise de conscience, l'emplacement et les temps de réparation de nouvelles fuites sont
considérablement réduits. En outre, le niveau de fuites peut être mesuré pour différentes
zones, et les activités de détection et de réparation des fuites peuvent être efficacement dirigées vers les zones à problèmes. [7]
En plus d'offrir ces avantages, les SDM peuvent également être améliorés en secteurs de
gestion de la pression (SGP) en installant des vannes de régulation de la pression (VRP) aux
points d'entrée. La gestion de la pression diminue le débit des fuites non détectées et diffuses
et diminue le nombre des nouvelles ruptures de conduites (voir le Chapitre 6.4). En résumé,
on peut affirmer que :
àà
àà
n SDM est un secteur spécifique où les flux entrants et sortants sont mesurés,
u
mais sans gestion active de la pression
un SGP est un secteur spécifique avec une gestion active de la pression où les
flux entrants et sortants sont habituellement mesurés.
La création des SDM peut également être la première étape pour contrer l'approvisionnement intermittent : les SDM facilitent la détection et la réparation des fuites majeures et
peuvent donc permettre de réduire les périodes d'interruption de l'approvisionnement. Un
autre avantage des SDM est la capacité de faire des estimations de l’eau non vendue (ENV)
localement en comparant les volumes nets entrants dans la SDM et la consommation facturée aux clients au cours de la même période. [7]
6.3.2 Conception d’un SDM
La conception des SDM nécessite une connaissance approfondie du système d'approvisionnement d‘eau. L'existence d'un cadastre du réseau complet et à jour ainsi que d’informations
topographiques est indispensable. En outre, les habitudes de consommation d'eau et les
données opérationnelles sur les flux et les pressions doivent être disponibles. Pour les réseaux
complexes, un modèle hydraulique calibré peut être nécessaire pour déterminer les impacts
157
6
de la sectorisation sur des pressions de service et pour détecter les éventuels goulots d'étranglement, les conduites en surnombre et les zones menacées par la stagnation. Les règles
générales suivantes devraient être considérées lors de la conception des SDM. [58]
àà
àà
àà
àà
àà
àà
158
es SDM ne devraient pas inclure les conduites d’adduction ou les réservoirs de
L
stockage. Si cela est inévitable, des débitmètres doivent être installés pour contrôler les flux d'eau entrants et sortants. Leur conception doit séparer les SDM du
système principal autant que possible, améliorant ainsi le contrôle sur ces premiers sans affecter la flexibilité du dernier.
Chaque SDM devra être de préférence fourni par un seul point d'alimentation
muni d’un débitmètre. Il peut être nécessaire ou utile d’alimenter un SDM via
deux vannes d'admission équipées de débitmètres pour se conformer aux exigences de lutte contre l'incendie. Tous les débitmètres doivent être correctement
dimensionnés et installés conformément aux instructions du fabricant. Les débitmètres et VRP doivent être dimensionnés pour permettre de mesurer et de
contrôler les flux faibles après la mise en place de la gestion de la pression et de la
détection des fuites. Par conséquent, ils doivent généralement être réduits par
rapport au diamètre principal original. Si possible, les données de flux mesurées
devront être transférées à la salle de contrôle par télémétrie.
Les limites des SDM devront être créées en fermant les vannes de sectorisation.
Les limites des SDM devront suivre les limites naturelles (par exemple rivières,
voies ferrées, les routes principales). Le nombre de vannes à fermer devra être minimisé. Les vannes servant de bornes doivent être clairement marquées ou équipées de dispositifs spéciaux pour éviter leur ouverture accidentelle (non autorisée)
par le personnel de la compagnie des eaux.
Les dénivellations du terrain devront être minimes dans le SDM. La mise en
œuvre future de systèmes de gestion de la pression devra être considérée lors de
la planification d'un SDM.
Les types de consommateurs (les clients domestiques, industriels, commerciaux
ou critiques comme les hôpitaux) et leurs besoins respectifs en eau devraient être
évalués.
Les dispositions légales régissant les pressions minimales, les contraintes locales
en raison de la topographie et la hauteur des bâtiments ainsi que les exigences de
lutte contre les incendies doivent être respectées. La limite du SDM peut être
laissée ouverte, au cas où les vannes de fermeture à un point donné généreraient
des problèmes de pression, mais des débitmètres doivent être installés pour
contrôler les flux entrants et sortants.
àà
àà
ermer les vannes de sectorisation pour créer les SDM augmentera le nombre de
F
conduites à cul-de-sac. Les SDM devraient donc être conçus de telle manière à
éviter des problèmes de qualité d’eau due à la stagnation. Des modèles de réseaux
hydrauliques aident à identifier et éviter les zones potentielles de stagnation.
La gestion de la pression joue un rôle clé dans la gestion des fuites et, là où cela
est possible, elle devrait être incorporée dans le processus de reconfiguration du
système lors de la conception des SDM.
Les services des eaux doivent tenir compte des facteurs hydrauliques, pratiques et économiques
lors de la planification pour subdiviser leur réseau en SDM. En ce qui concerne la taille des
SDM, les coûts d'installation et d'entretien par connexion sont généralement plus élevés pour
les petites zones, car un plus grand nombre de vannes et de compteurs est nécessaire. Toutefois,
les petits SDM ont l'avantage de permettre de découvrir les nouvelles fuites plus tôt.
De plus, il est même possible de distinguer les petites fuites de consommation nocturne
des clients ainsi que des fuites diffuses et la localisation d'une fuite au sein du SDM peut
être effectuée plus rapidement. Par conséquent, les petits SDM peuvent économiquement
atteindre un niveau plus bas de fuite que les grands SDM. Dans son guide des SDM, l'IWA
recommande que les SDM dans les zones urbaines aient entre 500 et 3 000 branchements. [58] Selon l'Association technique allemande pour le gaz et l'eau
Matériel
(DVGW), la longueur totale des conduites de distribution au sein d'un SDM
supplémentaire 6.1
doit être comprise entre 4 km et un maximum de 30 km, selon la précision
Conception
souhaitée de contrôle des pertes en eau. [13]
d’un SDM
La mise en œuvre de SDM est également possible et utile dans les réseaux
de distribution d'eau à approvisionnement intermittent, bien qu’il soit plus
difficile de déterminer le niveau de fuite si les clients stockent l'eau dans des réservoirs privés. La consommation moyenne peut être calculée par heure de service et peut être
comparée aux flux entrants dans le SDM pour autant que des données fiables sur la consommation de la clientèle soient disponibles.
6.3.3 La mise en œuvre de SDM
Une fois que les limites d'un nouveau SDM ont été déterminées, une étude de terrain doit
être menée et les vannes de sectorisation existantes doivent être fermées et testées par rapport
à l'étanchéité. L’essai des vannes est essentiel, car une vanne qui fuit faussera l'évaluation des
fuites non seulement dans le SDM concerné, mais aussi au niveau des SDM voisins. Les
vannes défectueuses doivent être remplacées. Une nouvelle vanne doit être installée au
niveau des limites du SDM sans vannes.
159
6
Un débitmètre approprié doit être conçu et installé pour le point d'entrée. Lors du dimensionnement du débitmètre, le diamètre de la conduite existante, la plage de flux prévue,
la perte de charge admissible au flux maximal et les exigences des flux inversés doivent être
prises en considération. La précision et la reproductibilité des mesures, les coûts d'installation et de maintenance ainsi que les conditions opérationnelles (approvisionnement continu
ou intermittent) jouent également un rôle important. [22]
Une fois que toutes les vannes ont été fermées et testées, un test à la pression zéro doit
être effectuée (de préférence pendant une période de faible consommation et après avoir
informé les clients) afin de vérifier que le SDM est complètement isolé. Plusieurs capteurs
de pression doivent être installés dans le SDM. La vanne d'entrée dans le SDM doit ensuite
être fermée tout en respectant la pression dans la zone. La consommation peut être simulée
par l'ouverture d'une prise d’eau. Si la pression tombe à zéro, cela indique que les limites du
SDM sont bien serrées. Si la pression ne diminue pas ou si elle augmente à nouveau après
la fermeture de la prise d’eau, il est fort probable qu’une vanne de sectorisation ne soit pas
complètement fermée ou qu'il y ait une connexion inconnue à une zone adjacente. La zone
d’entrée potentielle peut être localisée par l'évaluation de la pression (élévation du sol plus
la pression au manomètre) tout au long du SDM. [58]
Après l’installation et les tests, une évaluation devrait être effectuée afin de déterminer si
tous les débitmètres fonctionnent correctement et si les clients dans le secteur font face à
une quelconque pénurie de pression ou d'approvisionnement.
6.3.4 Opération et gestion
Comme toutes les autres méthodes de réduction des fuites, la mise en œuvre de secteurs de
distribution mesurés n'est pas une solution miracle, mais elle exige un engagement à long
terme de la part de la direction d'une compagnie des eaux et du personnel opérationnel. S’il
est bien conçu et mis en œuvre correctement, un SDM peut être l'une des méthodes les plus
efficaces pour réduire les pertes en eau. [59] Une fois que le SDM a été mis en place, des
activités doivent être effectuées, comme la détermination des fuites et l’accomplissement du
travail accumulé par rapport aux fuites détectées et non détectées. À long terme, les services
des eaux doivent instituer et maintenir des opérations de routine et devront vérifier la capacité et le potentiel de mise en œuvre de la gestion de la pression.
Détermination du niveau des fuites
Les fuites dans un SDM peuvent être calculées comme la différence entre le total des flux
entrants et la consommation des clients pendant une même période. L'entrée du système
peut être mesuré directement après l’installation des débitmètres à tous les points d'entrée
160
(et de sortie) d'un SDM. Les mesures de flux peuvent être transférées en salle de contrôle de
l’entreprise comme données en temps réel en utilisant les systèmes SCADA. Les données en
temps réel permettent de réagir immédiatement face à de nouvelles fuites, mais c’est aussi la
méthode la plus coûteuse des tendances de surveillance des fuites dans les SDM si le système
SCADA n'est pas requis pour d'autres usages, tel que la gestion de la pression. Les débitmètres peuvent aussi être lus quotidiennement ou hebdomadairement, via le réseau GSM
ou manuellement, car la plupart des nouvelles fuites apparaissent lentement et ont des débits
faibles à leurs débuts. [77]
La méthode la plus couramment utilisée pour déterminer le niveau des fuites dans un
SDM est d'analyser la période de débit nocturne minimal (DNM), qui survient habituellement entre 2 heures et 4 heures du matin dans les zones urbaines. Le DNM doit être l`heure
avec le débit minimal de l'agrégation de tous les flux entrants et sortants enregistrés du
SDM. [22] La consommation des clients est à son minimum durant cette période, et les
fuites représentent donc le pourcentage maximum des flux nets entrants dans le SDM (voir
Figure 6.3). Les fuites non reportées et les pertes diffuses (indétectables) constituent les fuites
totales. Plusieurs procédures sont disponibles pour estimer la quantité de fuites diffuses (voir
Matériel supplémentaire 3.2).
Figure 6.3
Relation entre le débit, la pression et les composantes des fuites selon [58]
40
80
Pression
70
35
60
40
Consommation
des
clients
25
20
Pression (m)
Débit (l/s)
50
30
Débit nocturne minimal
30
20
10
Fuites diffuses
0
1
2
15
Consommation nocturne minimale
Fuite due à une rupture
2
3
4
Temps (jours)
5
6
7
10
5
161
6
L'accomplissement du travail accumulé par rapport aux fuites non détectées
Après l'installation d'un nouveau SDM, une campagne intensive de détection des fuites et
de réparation doit être entreprise afin de déterminer et d'éliminer le travail accumulé par
rapport aux fuites visibles et cachées dans le secteur. En conséquence, le flux entrant dans le
SDM devra se composer uniquement de la consommation de la clientèle et des fuites diffuses (indétectables). Le modèle de flux qui en résulte doit être enregistré comme une valeur
de référence pour la définition d’objectifs en matière de fuite.
La mise en œuvre et le maintien des opérations de routine
Les informations clés pour chaque SDM doivent être enregistrées et notées dans les cartes
du système. Ces informations (par exemple sur les limites de la zone, les localisations des
débitmètres, les enregistrements des ménages et autres consommateurs) doivent toujours
être tenues à jour. Il est important de vérifier régulièrement que toutes les vannes de sectorisations soient marquées, fermées et étanches en vue de l'entretien du SDM. Les enregistrements de rinçage de conduite ou les vannes de sectorisation étant ouvert pour des raisons
opérationnelles devraient être maintenues et le personnel de supervision doit être informé
sur le fait de ne pas inclure les flux résultants dans l'analyse des fuites. Les débitmètres doivent être bien entretenus pour assurer un niveau élevé d'exactitude des données. Les plaintes
de clients concernant la pression basse, les problèmes d’interruption de service et de qualité
de l'eau doivent être surveillées afin d'identifier les potentielles lacunes du SDM.
Vérification du potentiel de gestion de la pression
Les fuites dans un SDM seront toujours composées de ruptures de conduite détectables
(débit supérieur à 250 l/h à une pression de 50 m) et de fuites diffuses (eau d’infiltration et
de ruissellement des joints, vannes ou accessoires qui fuient) qui ne sont pas détectables avec
les méthodes acoustiques de détection des fuites. Déterminer si l'installation d'un système
de gestion de la pression serait une option économique pour réduire davantage les niveaux
de fuite est conseillé, surtout si les pertes diffuses sont importantes.
162
6.4 Gestion de la pression
6.4.1 Définition et objectif de la gestion de la pression
Comme déjà largement expliqué dans ce manuel technique, la pression excessive peut aggraver le risque de nouvelles ruptures de conduites. La relation fuite - pression signifie également qu’une haute pression peut provoquer des débits de fuite excessifs. Inversement, la
réduction de la pression d'eau dans un réseau des conduites peut diminuer les fuites.
La gestion de la pression comprend donc l'ajustement et le contrôle de la pression de
l'eau dans les systèmes d'approvisionnement d’eau à un niveau optimal. La mise en œuvre
d'un système de gestion de la pression peut être profitable, non seulement dans les réseaux
de distribution d'eau existants, mais aussi dans les réseaux nouvellement planifiés. Thornton
et al. définissent généralement la gestion de pression comme la pratique de gérer les pressions
du système de distribution à un niveau de service optimal tout en garantissant un service efficace
et suffisant pour les utilisations légitimes et les consommateurs, tout en réduisant les pressions
excessives inutiles, en éliminant les contrôles de niveau transitoires et défectueux qui provoquent
des fuite inutile dans le système de distribution. [78]
Lors de la réduction de pression, la pression de service minimum requise doit toujours
être assurée au point critique du réseau. Il convient de noter que la localisation du point
critique au sein d'un réseau est susceptible de se modifier en fonction des variations des
habitudes de consommation ou en raison du changement de la structure du système. La
compagnie des eaux elle-même, les autorités en charge de l'eau ou la législation locale définissent généralement la pression de service minimale. En outre, une dépressurisation doit
toujours être évitée, par exemple lors de la consommation de pointe ou durant des conditions de flux en cas d'incendie.
La pression de service minimale dépend de la hauteur des bâtiments, de la législation
locale et des exigences des clients. En Allemagne, par exemple, une pression de 15 m doit
être garantie à tous les points du réseau à tout moment. Les pressions maximales, surtout
dans les périodes de faible consommation nocturne, sont généralement beaucoup plus élevées, souvent jusqu'à 60 m ou plus. Cela montre un grand potentiel de réduction de la
pression et donc des pertes en eau.
La section suivante explique les principes qui basés derrière l'idée de gestion de la
pression.
La Figure 6.4 à la page suivante présente un croquis d'un secteur de gestion de la pression
(SGP) typique à entrée unique et une vanne de régulation de la pression (VRP). Dans le
163
6
croquis, P1 se réfère à la pression en amont de la VRP, P2 se réfère à la pression en aval de la
VRP et le PPC se réfère à la pression au point critique, c’est-à-dire le point où la pression est
la plus basse au sein du SGP. Le point critique peut être situé n'importe où dans le SGP et
dépend de la topographie, des diamètres des conduites et de la tendance de consommation
d'eau au sein du réseau.
Figure 6.4
Réservoir
Vue simplifiée des pressions dans un réseau de distribution
Courbes de pression (lignes de charge ou d'énergie)
Pression par faible con
sommation
Pression
40 - 100 m
par forte
consomm
ation
Pression pa
r contrôle
de la gest
ion de pres
sion
Pression minimale
P1
VRP
P2
PPC
Les lignes rouges de la Figure 6.4 représentent une distribution simplifiée de la pression
au sein du réseau, de l'entrée (P1) au point critique (PPC). La perte de charge dans les
conduites diminue la pression entre P1 et le point critique. Sans gestion de la pression, la
pression au point critique variera tout au long de la journée : une consommation élevée
pendant la journée entraînera des pertes en pression élevées, tandis que la vitesse d’écoulement et donc des pertes de charges sont à un niveau minimum pendant la nuit. Cependant,
la gestion de la pression peut réduire la pression au point critique à la pression de service
minimale requise et la maintenir à un niveau constant pendant toute la journée, cela en
employant différentes stratégies de modulation des VRP.
Plus simplement, la gestion de la pression réduit non seulement les variations de pressions, mais élimine également la pression superflue et réduit donc les débits de fuite et les
pertes en eau réelles.
Cet objectif peut être abordé en utilisant différentes solutions techniques décrites dans
ce chapitre. Toutefois, sa réalisation n'est pas toujours simple, car elle implique différentes
164
étapes et analyse des données avant de concevoir un schéma de réduction de la pression.
Chaque SGP est différent et a ses propres contraintes spécifiques. Par conséquent, chaque
projet de mise en œuvre doit être adapté. La prochaine section explique les différents
concepts de gestion de la pression.
Il convient également de mentionner que les VRP ne sont pas le seul outil de gestion de
la pression. Les pompes à vitesse contrôlée peuvent également être utilisées pour gérer la
pression dans les cas où une pompe alimente directement un réseau de distribution.
Le Chapitre 6.4.2 introduit différents concepts pour le contrôle (modulation) des
systèmes de gestion de la pression. Le Chapitre 6.4.3 décrit les différents types de VRP et
le Chapitre 6.4.4 explique les différents types de SGP. Le Chapitre 6.4.5 présente une
approche étape par étape de planification et de conception d'un système de gestion de la
pression. La Figure 6.5 résume les différents concepts et composantes disponibles pour la
gestion de la pression.
Figure 6.5
Classification des différents concepts et composantes pour la réduction de la pression
Localisation de la modulation
Type de modulation
Type de vanne
Entrée & type de SGP
Modulation du point local
Modulation du point critique
Section 6.4.2
Pression de sortie fixe
Pression de sortie basée
sur le temps
Pression de sortie basée
sur le débit
Section 6.4.2
Vanne de régulation
à membrane
Vanne annulaire
Section 6.4.3
SGP à entrée unique
SGP à entrée multiple
SGP dynamique
SGP micro & macro
Section 6.4.4
6.4.2 Concepts de modulation
Le terme modulation décrit les méthodes par lesquelles les VRP sont contrôlées dans un
système de gestion de la pression. Les concepts de modulation peuvent être divisés selon le
type de modulation (qui comprend différents modes de commande pour les VRP) et la
localisation de la modulation (qui définit si la pression est contrôlée directement derrière la
VRP ou à un point précis dans le réseau de distribution d'eau). Ces deux concepts sont
décrits dans les sections suivantes. Le Chapitre 6.4.5 explique comment ces éléments peuvent être combinés pour créer des solutions personnalisées adaptées aux différentes conditions et exigences locales. Il convient de noter que tous les types de modulation sont flexibles
et peuvent être adaptés ou mis à jour en changeant simplement les paramètres du contrôleur
d'une VRP (automate programmable industriel, API).
165
6
(a)
Localisation de la modulation
Modulation de la pression du point local – Cette technique est la façon la plus simple
pour réduire la pression. Elle consiste à moduler la pression à l'entrée du SGP en installant
une VRP afin de fixer P2 à des valeurs constantes ou prédéfinies. Les capteurs de pression
sont seulement nécessaires pour mesurer P1 et P2 et la communication entre les capteurs et
la VRP est simple. Ce type de modulation nécessite le plus faible investissement, mais la
pression ne peut être réduite à un niveau optimum en raison de la marge de sécurité plus
élevée nécessaire pour assurer la pression de service minimale requise au point critique (PPC).
La réduction du débit des fuites est donc limitée. Cette technique est souvent couplée avec
une modulation basée sur le temps, ce qui est expliqué dans la section (b).
Modulation de la pression du point critique – Pour la modulation de la pression du point
critique (aussi appelée modulation à distance), un capteur de pression au point critique
contrôle en permanence la pression au point critique (PPC) et communique les informations
à la VRP à l'entrée du SGP. Cette VRP ajuste en permanence P2, de sorte que PPC reste aussi
proche que possible de la valeur souhaitée (par exemple une pression de service minimale de
20 m). Cette technique offre de meilleurs résultats que la modulation du point local, mais
nécessite également des investissements supplémentaires pour le capteur de pression de PPC
et pour les dispositifs de communication. La transmission radio ou l’utilisation d’un modem
GPRS / GSM avec une carte SIM utilisant Internet peuvent être utilisées pour communiquer les résultats, comme le montre la Figure 6.6. Un système typique permet également la
surveillance en temps réel et le contrôle du SGP.
La localisation du point critique dans un SGP peut s’altérer en raison de changements
dans la structure du secteur (point d'entrée supplémentaire, modification de vannes de
sectorisation, le démantèlement des sections des conduites etc.) ou en raison de changements d’habitudes de consommation d'eau des clients. Les pressions au sein du réseau devront donc être surveillées régulièrement.
Les effets de différents types de modulation de la pression sont représentés à la Figure
6.7 à la page 168, montrant P1, P2, PPC et le débit Q pour un système sans modulation de
pression et pour deux systèmes avec modulation de la pression du point local et du point
critique.
Comme la Figure 6.7 le montre, les pressions P1 et PPC sont inversement liées au profil
de consommation où il n'ya pas de gestion de la pression. Dans le cas de la modulation de
166
Figure 6.6
Communication dans un système de commande à distance
Salle de contrôle
Internet
Assistance en temps
réel par le fournisseur de solutions
Serveur
Alarme de
l'opérateur
Transfert
Archivage
SCADA
Réservoir
Pylône du fournisseur GPRS
Modem
GPRS/GPS
P1
Modem
GPRS/GPS
VRP
P2
PPC
la pression du point local, P2 est fixé à une valeur définie, ce qui implique une diminution
de la pression au point critique. Or, la pression PPC au point critique varie encore en raison
de changements dans les habitudes de consommation. Dans le cas de la modulation au
point critique, la pression PPC est maintenue à peu près constante au niveau souhaité, pendant que P2 en aval de la VRP est constamment modulé.
167
6
Figure 6.7
Pas de modulation de pression
80
70
70
60
60
Pression (m)
Pression (m)
80
Différents concepts de modulation et leurs effets sur la pression
50
40
30
Un excès de pression provoque une
augmentation des débits de fuite!
20
Modulation du point local
50
40
30
20
10
10
0
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Jour 1
80
Jour 2
Jour 3
Modulation du point critique
Pression (m)
70
Débit
Débit
60
50
40
30
20
10
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Excès de pression
Q : Débit
(b)
Type de modulation
Modulation de la pression de sortie fixe – Une vanne de régulation de pression (VRP)
à pression de sortie fixe définit la pression en aval P2 à la valeur désirée. La vanne est alors
actionnée en permanence pour maintenir cette pression. P2 doit être réglé de telle façon
que la pression minimale de service soit toujours garantie au point critique lors de la
demande maximale. L'inconvénient de ce type de modulation est que la pression dans le
réseau augmente lors de périodes de demande minimale sans être en mesure d'appliquer
un contrôle plus poussé de manière efficace. [8] Néanmoins, la modulation avec la pression de sortie fixe est efficace pour les SGP à faibles pertes entre P2 et PPC ainsi que pour
les profils plutôt uniformes de consommation, sans variations quotidiennes ou saisonnières significatives. [77]
168
Modulation de la pression basée sur le temps – La modulation de la pression basée sur le
temps permet de régler une pression P2 plus élevée durant la journée et de la baisser la nuit,
lorsque la consommation diminue. Toutefois, la modulation basée sur le temps peut aussi
être plus complexe : un profil de pression avec différents points de réglage peut être déterminé en analysant la consommation normale d'eau et sa relation à la pression au PPC sur une
période donnée. Ce profil de pression indique la pression P2 désirée à différents moments
de la journée. Le contrôleur (API) modulera ainsi la VRP de telle manière que P2 soit maintenue jusqu'à l’étape suivante. [64] La Figure 6.8 présente un exemple de concept de modulation de la pression basée sur le temps.
Set 1
Set 2
Set 3
Set 4
Set 5
Temps
(hh:mm)
0:00
5:00
7:00
12:00
20:00
Pression
(m)
25
30
40
38
30
Set 1
Réglage
Modulation de pression basé sur le temps
22
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
21
Se
t5
24
23
20
19
18
1
Pression (m)
Figure 6.8
2
3
4
5
Set 2
6
7
17
Set 3
8
16
9
15
10
14
12
11
Set 4
13
6
Il est important de noter que le contrôleur (API) ne peut forcer une VRP à changer
instantanément la pression. Au lieu de cela, la vanne d’ouverture doit être réglée en douceur
sur le nouveau réglage sur une période durant en général plusieurs minutes [64]
169
Figure 6.9
80
Modulation de la pression en fonction du débit
Pression de sortie basé sur le débit
25
60
50
40
30
20 Excès de pression minimisé -> débit des fuites minimisé
10
Perte de charge (m)
70
Pressure
H (m)
30
20
25
20
15
10
5
0
0
Jour 1
Jour 2
Jour 3
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Débit [m³/h]
Débit
Débit
Réglage
Jour 1
Jour 2
Jour 3
Débit Q (m3/h)
Set 1
Set 2
Set 3
Set 4
Set 5*
8,00
11,00
15,00
19,00
24,00
Perte de charge
H (m)
0,40
2,65
7,40
14,50
26,10
Réservoir
Débitmètre
P1
VRP
P2
* Relation débit/perte de charge en cas d'incendies
170
PCP
Pmin : Pression minimale de service
Excès de pression
Q : Débit
Modulation de la pression basée sur le débit – La modulation de la pression basée sur le
débit nécessite l'installation d'un débitmètre à l'entrée du SGP, qui surveille en permanence
le flux dans la zone. Le contrôleur de la VRP compare ensuite les débits mesurés avec la
relation débit spécifique / perte de charge du SGP, qui doit être déterminée au préalable par
le service des eaux. L'ouverture de la VRP est alors actionnée en conséquence. La Figure 6.9
montre à quoi ressemble généralement une telle relation débit / perte de charge : Dans cet
exemple, les quatre premiers paramètres représentent le modèle d'écoulement normal quotidien, qui se situe entre 8 et 19 m³ / h. Pour ces débits, la perte de charge entre P2 et le
point critique (PPC) a été déterminée comme étant de 0,4 à 14,5 m. La pression P2, en aval
de la VRP, est désormais fixée à une valeur qui assure une pression de service minimum au
PPC. La pression P2 est réglée sur des valeurs plus élevées pour les cas de débits exceptionnellement élevés, par exemple un débit d’incendie. [64] Si la relation entre le débit et la perte
de charge est mieux connue, les paramètres de la VRP peuvent être définis de façon plus
précise afin d'assurer un système simple de contrôle de la pression. Le Chapitre 6.4.5 (cas
typique d'utilisation) expliquera les différentes options pour combiner la localisation et le
type de modulation.
6.4.3 Types de vannes de régulation de la pression (VRP)
Les deux types les plus communs de VRP sur le marché sont des vannes à membranes
(section a) et les vannes annulaires (section b). Cette section explique la fonctionnalité de différents types de vannes et illustre leurs plus importantes caractéristiques, avantages et inconvénients, afin de déterminer quel type est le plus adapté aux besoins spécifiques (section c).
(a)
Les vannes à membrane
Les vannes à membrane, aussi appelé vannes à diaphragme, se forment généralement d'une
vanne principale à fonctionnement hydraulique et d’un circuit pilote. Différents sous-types
de vannes à membrane sont disponibles, comme le type globe, le type Y ou les vannes à
joints directs, qui varient en forme, en caractéristiques de flux et en mécanismes d’action.
La vanne principale se compose de trois parties principales : le corps, le couvercle et la
membrane. La membrane est la seule partie mobile de la vanne principale. La membrane,
généralement fabriquée à partir de caoutchouc synthétique, est serrée entre le corps et le
couvercle afin de séparer la pression de contrôle de la pression de la ligne.
Lorsque l'orifice d’ouverture de la vanne pilote diminue, plus d'eau est forcée dans
l'espace entre le couvercle et La membrane et la vanne est modulée à sa position fermée, et
vice-versa. La pression de sortie de la vanne peut être réglée simplement en tournant un vis
171
6
au niveau de la vanne pilote jusqu'à ce que la pression fixe désirée soit atteinte. La VRP est
actionnée hydrauliquement et aucune alimentation externe en énergie ni de batteries ne
sont nécessaires.
Un contrôleur (API) alimenté par batterie doit être installé si une vanne à membrane est
censée être mise en marche par une modulation basée sur le temps ou une modulation basée
sur le débit. Le profil de contrôle exact est déterminé par une table de valeurs, qui stipule la
pression de sortie désirée pour un moment précis de la journée ou pour un flux donné. Le
contrôleur actionne alors les valves solénoïdes miniatures sur les conduites du circuit pilote.
Cette action transfère de petites quantités d'eau autour du circuit de pilote, en modifiant la
pression sur le déclencheur de la vanne pilote et donc la position de la membrane jusqu'à ce
que la pression de sortie souhaitée soit atteinte. [64] La Figure 6.10 montre la fonctionnalité d'une vanne à membrane.
Figure 6.10
Fonctionnalité d'une vanne à membrane : fermée (à gauche), ouverte à 50%
(au centre) et totalement ouverte (à droite) (Source : VAG Armaturen)
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
(b)
Les vannes annulaires
Les vannes annulaires, aussi connu sous le nom de vannes à piston ou à aiguilles, sont également adaptées pour la réduction et contrôle des pressions et débits d'une manière sûre et
fiable. Contrairement aux vannes à membrane, qui sont actionnées hydrauliquement, les
vannes annulaires nécessitent des actionneurs externes qui sont alimentés manuellement,
pneumatiquement ou électriquement. Les pressions et débits sont contrôlés par la variation
de la section interne de la vanne. Par conséquent, les vannes annulaires se composent généralement du corps de vanne et d’un piston (plongeur) coulissant axialement. Le mouvement
linéaire du piston résulte de la conversion du mouvement de rotation de l'actionneur
172
externe. Ceci assure une section symétrique transversale en forme d'anneau à chaque position, comme illustré à la Figure 6.11.
Figure 6.11
Fonctionnalité d'une vanne annulaire : fermée (à gauche), ouverte à 50% (au centre) et totalement ouverte (à droite) (Source : VAG Armaturen)
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
Différents cylindres montés sur le piston et les différentes sections de sortie sont utilisés
pour adapter la vanne annulaires de façon optimale à l'usage prévu. Les cylindres divisent le
flux en jets d'eau individuels qui se touchent en aval du piston dans la ligne centrale de la
conduite afin de dissiper l'énergie sans risque de cavitation. Des exemples de différents
cylindres et leur fonction sont présentés à la Figure 6.12.
Figure 6.12
Sans cylindre (gauche), cylindre à fente (au centre) pour applications standard et cylindres à orifices multiples (droite) pour différences hautes de pression
(Source : VAG Armaturen)
6
Flow
Sens d'écoulement
Flow
Flow
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
173
Comme précédemment mentionné, un actionneur externe actionne la vanne annulaire
en mouvement. La pression désirée en aval de la VRP (P2 ou PPC) est définie comme la valeur
nominale du processus. Les capteurs de pression à P2 ou PPC rapportent ensuite la pression
réelle au contrôleur de position de la vanne, qui détermine si l'actionneur doit ouvrir ou
fermer la vanne afin de fournir la pression désirée. Une marge de tolérance évite l’ouverture
et la fermeture permanente de la vanne.
(c)
Comparaison entre les vannes à membrane et annulaires
Cette section présente les différences entre les vannes annulaires et à membrane, leurs avantages et inconvénients respectifs ainsi que les différents aspects à prendre en considération
lors du choix d'un type de vanne.
Comportement en cas de cavitation – Le processus dynamique de la formation et de l'implosion de cavités dans les liquides est connu sous le nom de cavitation. La cavitation peut se
produire lorsque des vitesses à haut débit diminuent la pression hydrostatique locale en dessous
d'une valeur critique qui correspond à la pression de vapeur du fluide. En conséquence, de
petites bulles de gaz se forment et disparaissent quand elles atteignent des zones de hautes pressions. L'implosion des bulles crée des pics de haute pression locale qui peuvent atteindre plusieurs milliers de bars. [90] Cela peut entraîner de graves problèmes, tels que des bruits importants, de fortes vibrations, un flux ralenti, de l’érosion, voire la destruction totale de la conduite
affectée ou des composants de la vanne.
Les vannes de régulation sont particulièrement sensibles à la cavitation. La pression peut
chuter à des valeurs critiques dans la section réduite de la constriction due à l’augmentation
de la vitesse d'écoulement. Derrière la constriction, la pression monte à nouveau et les bulles
de gaz disparaissent. La surface de la paroi de la conduite dans cette zone peut être endommagée de façon significative par l'impact du jet de l'eau et par l'onde de choc de l'implosion
de bulles.
Dans les vannes annulaires, la section en forme d'anneau permet un profil de flux symétrique et au jet d'eau d’être situé en aval de la constriction dans le centre de la conduite.
Cela permet un échange intensif d'impulsions avec l'eau environnante et protège également
les parois de la conduite, car les bulles de gaz se concentrent dans le centre de la conduite
comme illustré à la Figure 6.13.
Le risque de cavitation dans les vannes annulaires peut être minimisé par l'utilisation
adéquate des cylindres, même en cas de différences significatives entre la pression d'entrée
et de sortie. En revanche, les vannes à membrane sont limitées à une différence de pressions
relativement faible entre P1 et P2 (pression différentielle), comme illustré par les diagrammes
174
Figure 6.13
Caractéristiques du débit et cavitation dans une vanne à membrane (à gauche)
et dans une vanne annulaire (droite)
Cavitation
Sens d'écoulement
Sens d'écoulement
de la Figure 6.14. Par conséquent, les vannes annulaires facilitent une plus grande réduction
de la pression. [73] Deux vannes peuvent être connectées en série, si les vannes à membrane
doivent être utilisées pour des différences de pressions différentielles élevées.
Figure 6.14
Comportement de la cavitation pour une vanne à membrane (gauche) et pour une vanne annulaire (droite)
Vanne à membrane
25
Zone de cavitation
Pression entrante (bar)
Pression entrante (bar)
25
Vanne annulaire
20
15
10
5
Zone sans cavitation
0
20
15
10
5
Zone sans cavitation
0
0
1
2
3
4
5
6
7
0
Pression sortante (bar)
1
2
3
4
5
6
7
6
Pression sortante (bar)
Le risque de cavitation doit être considéré dans les systèmes à haute pression en amont et
avec des différentiels de pression importants (plus de 3 : 1 comme une règle de pouce pour
P1 : P2). Le risque de cavitation est généralement négligeable dans le cas des petites pressions
en dessous de 25 m. [29]
175
Les caractéristiques de régulation et précision de contrôle – L’avantage d'une VRP doit
être pris en considération afin d'assurer la stabilité de la régulation de la pression pour une
large gamme de débits. Le gain de vanne d’une VRP est la pente de la courbe caractéristique
de la vanne et est défini comme le ratio de la variation de débit par rapport à la variation de
déplacement de la vanne. Les caractéristiques spécifiques de flux des vannes de régulation
peuvent être classés en (a) à ouverture rapide, (b) linéaire et (c) pourcentage égal, comme
illustré par la Figure 6.15.
Les vannes à membrane sont généralement à ouverture rapide et offrent un gain de
vanne très large dans des conditions de faible flux. Les déplacements de la petite valve entraînent une forte augmentation des flux au début de l'ouverture de la vanne, comme le
montre la Figure 6.15. Par conséquent, les vannes à membrane peuvent être soumises à
l'instabilité dans des conditions de faible flux. Ces instabilités de régulation peuvent entraîner une oscillation et des fluctuations de pression non désirées au sein du système. [29]
Les vannes annulaires ont des caractéristiques de contrôle quasi-linéaire en raison de leur
grande course de piston, comme on peut le voir sur la Figure 6.15.
Pour cette raison, les vannes annulaires démontrent des caractéristiques de régulation très
précises, même en cas de faible flux, et sont moins sujettes à l'oscillation. Dans la pratique,
Figure 6.15
100
Caractéristiques de la régulation d'une vanne à membrane et d'une vanne annulaire
Vanne à membrane
(ouverture rapide)
% du débit maximal
75
Vanne annulaire
(ouverture linéaire)
50
25
Ouverture de pourcentage égal
0
0
25
50
75
100
% de course estimée
176
cela signifie qu’une adaptation plus précise des conditions de pression est possible à travers
tout le spectre de débits.
Alimentation d’énergie – Le plus grand avantage des vannes à membrane est qu'elles sont
actionnées hydrauliquement et ne nécessitent donc pas de sources d'énergie auxiliaires. Les
vannes annulaires, par contre, sont généralement mises en mouvement par des actionneurs
pneumatiques ou électriques. C'est pourquoi les vannes à membrane peuvent être plus
appropriées pour les régions retirées sans accès à une alimentation d’énergie.
Perte de charge – Les VRP et leur équipement (par exemple débitmètre, vanne d'isolement,
filtre, pièce de démontage, etc.) génèrent toujours une perte de charge locale, même
lorsqu'elles sont complètement ouvertes. La perte de charge en position complètement
ouverte est généralement plus faible que pour les vannes annulaires, selon le cylindre utilisé :
sans un cylindre spécial, les vannes annulaires en général ont des coefficients de perte de
charge ζ allant de 1,0 à 2,0, contre 3,0 à 8,0 pour les cylindres à fente. Les vannes à membrane en général ont des coefficients de perte de charge ζ entre 5,0 et 6,0.
Des pertes de pression faibles et des débits élevés en position complètement ouverte sont
particulièrement importants lors de conditions de débits d'incendie et dans les systèmes où
la pression en amont P1 peut chuter à des valeurs proches de la pression nécessaire au cours
du débit de pointe. Cependant, il faut toujours garder à l'esprit que la fonction d'origine
d'une VRP est de réduire la pression. Par conséquent, la perte de charge ne devrait normalement pas être considérée comme un critère clé de sélection. [29]
Les besoins d'entretien – En général, tous les types de VRP doivent être contrôlés et entretenus à intervalles réguliers afin d'assurer leur fonctionnalité et leur mode de fonctionnement optimal. Le DVGW recommande d'effectuer des inspections et des mesures
d'entretien figurant dans le Tableau 6.1 à intervalles d'un an :
Tableau 6.1
Inspections annuelles et des mesures d'entretien pour les VRP [13]
Inspections
Mesures d'entretien








les dommages et la corrosion
fonctionnalité de la VRP
etanchéité extérieure
aucun débit quand la vanne est en position complètement fermée
réglage correct de la pression de sortie dans le cas échéant :
Si applicable :
6
nettoyage
protection contre la corrosion
lubrification des éléments extérieurs
mobiles
 passage libre de filtre et du circuit de contrôle
 fonctionnalité et précision des manomètres
 fonctionnalité de vannes à air
177
Alors que les vannes annulaires ne nécessitent que peu d'entretien particulier, les vannes
à membrane ont besoin de plus d'attention. Les petits diamètres du circuit de commande signifient que les particules, le sable ou les incrustations peuvent faire
Matériel
obstacle à ces conduites, altérer les caractéristiques de contrôle et éventuellesupplémentaire 6.2
ment bloquer la vanne. Les vannes à membrane ont donc besoin de plus de
Maintenance d’une VRP
travail de maintenance, en particulier lorsque la qualité de l'eau est mauvaise :
le filtre dans le capteur d’impureté de la ligne principale de même que le filtre
existant dans le filtre du circuit de contrôle doivent être vérifiés et nettoyés tous
les trois à quatre mois. En outre, le remplacement du caoutchouc de la membrane
et de tous les joints est recommandé tous les cinq ans.
Coûts d’investissement et du cycle de vie complet – Outre les coûts d'investissement pour
une VRP, les coûts de cycle de vie totaux (pour le fonctionnement et l'entretien, la main
d’œuvre et des pièces de rechange) doivent être considérés. Les vannes à membrane demandent généralement un investissement initial bas par rapport aux vannes annulaires. En plus
du coût de la vanne elle-même, les installations nécessaires et les précautions d'alimentation
d’énergie sont d’importants facteurs dans le coût des vannes annulaires.
Toutefois, les vannes annulaires peuvent être la solution la plus économique pour les
grands diamètres (supérieurs à DN 400) dans les cas où deux vannes à membrane doivent
être installées en parallèle afin de faire face à la plage de flux. La même chose s'applique aux
différentiels à haute pression où les vannes à membrane doivent parfois être installées en série.
En ce qui concerne les coûts totaux du cycle de vie, les vannes à membrane en général
ont des besoins d'entretien plus élevés (remplacement des joints usés, vérification et nettoyage des filtres, etc.), tandis que les vannes annulaires, nécessiteront une certaine quantité
d’énergie pour l’actionneur électrique de la vanne.
D'autre part, les vannes annulaires offrent plus de flexibilité par rapport aux demandes
changeantes car la section transversale en forme d'anneau offre une courbe de contrôle linéaire sur une large gamme de débits. Les cylindres échangeables contribuent également à
adapter la vanne à des conditions changeantes, tandis que les vannes à membrane doivent
généralement être totalement remplacées.
6.4.4 Types de secteurs de gestion de pression
Les secteurs de gestion de pression (SGP) peuvent être classés en trois catégories en fonction
de la condition locale et de la configuration ainsi que des différentes possibilités d'entrée.
En outre, une distinction peut être faite entre les micros et les macros SGP en fonction de
la longueur du réseau et le nombre de connexions domestiques dans un SGP.
178
(a) SGP à entrée unique
Une conduite à entrée unique fournit cette zone avec de l'eau, soit à partir d’une conduite
de dérivation à partir d'un tronçon principal ou sur une conduite à alimentation gravitationnelle derrière un réservoir. Le SGP est séparé des réseaux voisins par la fermeture des
vannes de sectorisation. Un SGP peut être développé par l'amélioration d'un SDM existant
(voir le Chapitre 6.3).
(b) SGP à entrées multiples
Un système de régulation pour deux ou plusieurs entrées dans le SGP nécessite des calculs
plus complexes afin de garantir une pression constante au point critique. Différents procédés sont possibles. Par exemple, on peut décider de maintenir une entrée à une position
constante et seulement moduler la deuxième vanne. Concevoir et mettre en œuvre un SGP
à entrées multiples nécessite toujours une ingénierie plus détaillée qu’un SGP à entrée
unique. L'utilisation d'un modèle hydraulique est recommandée.
(c) Les SGP dynamiques
Les SGP dynamiques sont le type le plus évolué de la technologie de gestion de la pression :
la localisation du point critique, des limites du SGP ainsi que le nombre d'entrées dans le
SGP peuvent être modifiés pour adapter le système de façon optimale afin de répondre aux
exigences instantanées.
(d) Les micro et macro SGP
De plus, une distinction peut être faite entre les macros et micros secteurs de gestion de pression : un micro SGP se compose généralement d'un secteur de distribution indépendant où la
pression est contrôlée à un ou plusieurs points d'entrée. Un macro SGP se compose d'une VRP
sur une conduite de refoulement qui alimente plusieurs réseaux de distribution ou micro SGP.
6.4.5 Planification et conception
Ce chapitre présente les différents cas d'utilisation d’installations de gestion de la pression,
explique les étapes de mise en œuvre d’un projet typique et montre comment les vannes
annulaires et à membrane sont généralement installées. Les différents concepts de modulation du Chapitre 6.4.2 peuvent être combinés avec différents types de vannes pour déterminer les secteurs de gestion de la pression (par exemple modulation de la pression du point
local + VRP à pression de sortie fixe + vanne à membrane + SGP à entrée unique). Cela
conduirait à plus de 12 différents cas d'utilisation possibles. Toutefois, en pratique, les sept
cas suivants d’utilisation sont appliqués.
179
6
(a)
Cas d'utilisation type
Ces cas d'utilisation donneront des indications pour trouver la solution la plus adaptée aux
différentes conditions limites. Les cas d‘utilisation 1-5 sont pour les SGP à entrée unique et
les cas d'utilisation 6 et 7 pour les SGP à plus d'une entrée.
àà
àà
àà
àà
180
as d’utilisation 1 : modulation du point local, vanne à membrane avec une
C
pression de sortie fixe. C'est la solution de base de la gestion de la pression et la
plus appropriée pour des zones sans alimentation d’énergie (régions retirées) ou
avec de fréquentes pannes d’électricité. L'installation de vannes à membrane avec
une pression de sortie fixe est relativement peu coûteuse et offre des retours sur
investissement rapides. Elle doit être utilisée dans des zones où il y a peu d’informations ou des informations peu fiables sur le réseau, les clients et les composantes du bilan d’eau. Elle peut être la première étape dans l'établissement d'un
SGP et devrait toujours être accompagnée d’une surveillance de la pression et de
flux afin de mieux comprendre le réseau. Des dispositions devraient être prises
pour permettre de futures mises à jour aux solutions plus évolutives.
Cas d’utilisation 2 : modulation du point local, vanne à membrane avec modulation basée sur le temps ou basée sur le débit. Ce cas d'utilisation combine la modulation de la pression du point local avec une modulation basée sur le temps ou
basée sur le débit. Par exemple, la pression sera réduite pendant la nuit ou selon un
ratio pression / débit prédéfini. Ce second cas d'utilisation est également approprié
aux zones où il y a peu d’informations ou d’informations d’origine peu fiable. Il
est recommandé de mesurer la pression d'entrée P1 et le débit pendant un minimum de trois mois représentatifs avant la mise en œuvre du projet. L’alimentation
en électricité (batterie) est nécessaire (pour le contrôleur de la VRP), mais le système fonctionne également avec une alimentation électrique intermittente ou insécurisée. Le différentiel de pression entre P1 et P2 ne devrait pas être trop élevé afin
d'éviter les problèmes de cavitation. Le contrôle de la pression est toujours basique,
mais produit normalement déjà de meilleurs résultats que le cas d'utilisation 1.
Cas d’utilisation 3 : modulation du point local, vanne annulaires avec une
modulation basée sur le temps ou sur le débit. C'est le même que le cas d'utilisation 2, mais une valve annulaire est utilisée. Les vannes annulaires nécessitent
une source d'énergie externe, mais permettent un plus grand diamètre d'entrée
et une différence de pression plus élevée. En outre, les coûts d'entretien sont
faibles.
Cas d’utilisation 4 : modulation du point critique, vanne à membrane avec une
modulation basée sur le temps ou basée sur le débit. Ce cas d'utilisation nécessite
àà
àà
àà
une communication entre un capteur de pression installé au point critique du
SGP et la VRP. La solution la plus rentable est de travailler avec le réseau GSM
mobile local.
Cas d’utilisation 5 : modulation du point critique, vanne annulaires avec une
modulation basée sur le temps ou basée sur le débit. Ce cas d'utilisation nécessite
une communication entre un capteur de pression installé au point critique du
SGP et l'autre à la VRP. La solution la plus rentable est de travailler avec le
réseau GSM mobile local. La modulation au point critique offre de meilleures
options pour l'optimisation. Par conséquent ces systèmes seront rentables même
pour les systèmes avec des pertes en eau relativement faibles. Un modèle hydraulique du système est recommandé car il permettra la conception optimale du
système. Dans tous les cas, les données de la structure du réseau, la pression
d'entrée et des mesures de flux sont absolument nécessaires pour le dimension
nement correct, et il y a un besoin en électricité continu et stable à la fois au
point critique à l’emplacement le la VRP.
Cas d’utilisation 6 : entrées multiples. Ce cas d'utilisation prend en compte les SGP
avec plus d'une entrée. Tous les concepts et les composantes de la Figure 6.5 à la page
165 peuvent être appliqués en conformité avec les informations hydrauliques.
Cas d’utilisation 7 : entrées multiples, SDM dynamique. Ce cas d'utilisation
implique un point critique dynamique. Le point critique peut varier d’une localisation à l’autre toute la journée, et une distribution optimale de l'eau nécessite
un contrôle intelligent. Un modèle hydraulique et les données de consommation
sont une obligation et un système SCADA est recommandé dans le cas des systèmes à entrées multiples. Il s'agit d'une solution à gros budget, mais qui offre
des possibilités d'optimisation significatives. Les résultats coût-efficacité peuvent
être atteints, même avec des pertes en eau faibles à moyennes.
L’arbre d’aide à la décision de la Figure 6.16 à la page suivante illustre le processus de sélection de la solution la plus appropriée de gestion de la pression pour un réseau ou une zone
de distribution.
(b)
Etapes types de mise en œuvre de projet
Un projet typique de gestion de la pression est généralement composé d’étapes montrées
dans la Figure 6.17 à la page 183. Toutefois, les conditions locales peuvent exiger des tâches
supplémentaires non mentionnées dans ce guide ou non mentionnées à chaque étape, mais
qui pourraient être nécessaires en fonction du cas d'utilisation (par exemple la modélisation
hydraulique du système).
181
6
Figure 6.16
Graphique d'aide à la prise de décision pour les sept cas typiques d'utilisation
Besoin de réduire les pertes
en eau et les ruptures de
conduites
Zone à compteur général à
orifice simple ?
NON
Point critique dynamique ?
NON
6
NON
2
NON
1
OUI
OUI
7
Disponibilité d'alimentation
électrique ?
NON
OUI
Modulation du point critique ?
Point de pression variable ?
OUI
NON
3
Modulation du point critique ?
OUI
OUI
5
4
Etude de faisabilité
Cette étape comprend une évaluation initiale qui implique une étude de faisabilité et de
rentabilité financière de la mise en œuvre d'un projet et comporte les mesures suivantes :
àà
àà
àà
identification d’un secteur de distribution mesuré (SDM)
calcul du retour sur investissement (RSI)
analyse des infrastructures et des ressources locales.
Collecte et gestion des données
La collecte et la préparation des données peuvent parfois prendre beaucoup de temps en
fonction des conditions locales. Toutefois, elles sont nécessaires dans la détermination de
l'option la plus appropriée et pour plus d’optimisation du système. La gestion des données
182
Figure 6.17
Les différentes étapes d'implémentation d'un projet de gestion de la pression
Etape 1
Etude de faisabilité
Etape 2
Saisie et gestion des données
Etape 3
Modélisation hydraulique
Etape 4
Stratégie de contrôle et d'opération
Etape 5
Planification et installation d'un système de gestion de la pression
Etape 6
Service
sera bénéfique même si la compagnie des eaux n’adopte pas un programme de gestion de la
pression car elle permet à la compagnie des eaux d’avoir une meilleure connaissance et compréhension de son réseau.
àà
àà
àà
àà
ollecte des données (par exemple, pression, flux, consommation,
C
données relatives aux conduites et vannes)
structurer et préparer les données
possibilité d'achat de données supplémentaires (données GIS, etc.)
vérification et contrôle de plausibilité des données disponibles.
Modélisation hydraulique
La modélisation hydraulique est nécessaire pour comprendre le comportement actuel et
futur du réseau. Ce modèle aidera à identifier les secteurs de gestion de la pression optimaux
par l’application de simulations. Ces simulations permettent d’avoir différentes options à
tester et pour déterminer le meilleur cas d’utilisation pour la compagnie des eaux.
àà
àà
àà
Mise en place et calibrage du modèle hydraulique
exécution des essais de simulation
analyse des résultats et détermination optimale des paramètres de pression.
183
6
Sélection d'une stratégie de contrôle et de fonctionnement
Une fois le modèle construit, différents cas d'utilisation peuvent être testés et l'impact des
différents paramètres peuvent être simulés. Cela permet de déterminer la meilleure solution
à proposer au service des eaux. Le modèle hydraulique peut être utilisé pour vérifier les
aspects suivants :
àà
àà
sélection de la meilleure stratégie de fonctionnement des vannes et pompes
simulation d'un changement dans le mode de fonctionnement
(de l'approvisionnement intermittent à l’approvisionnement continu de l’eau).
Conception et mise en œuvre d’un système de gestion de la pression
Cette étape implique le dimensionnement, la fabrication et l'installation du schéma de
gestion de la pression et prend en compte les questions techniques et d'ingénierie. La formation du personnel et l'introduction d'un système de surveillance font également partie de
cette étape.
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
Dimensionnement du système (vannes et composants)
fabrication et construction du système de gestion de la pression
installation des vannes et programmation des unités de contrôle
mise en place du système de modulation
application de tests intensifs de fonctionnement du système
formation sur le site pour l'équipe de fonctionnement
mise en place d’un système de surveillance (technologie SCADA).
Service
Le service doit être fourni à long terme et implique un soutien technique afin d’optimiser
encore le système. Les mesures de service sont généralement offertes par les fabricants de
vannes en collaboration avec les services des eaux. Ces mesures impliquent le soutien et le
dépannage technique, le système de surveillance en ligne (à distance) ou sur place sur le site,
l’analyse des données du système ainsi que le rééquilibrage du système dans le cas de changements des conditions limites.
184
(c)
Installation du système de gestion de la pression
Une chambre de vanne doit habituellement être installée au point d'entrée de la zone de
distribution sélectionnée pour installer le système de gestion de la pression. La chambre doit
être vidangeable et doit fournir suffisamment d'espace pour l'installation, le fonctionnement
et l'entretien du système.
L'ensemble du système se compose généralement d'une VRP (soit une vanne annulaires
ou une vanne à membrane), un débitmètre, des capteurs de pression, deux vannes d'isolement, une pièce de démontage et une salle de contrôle. Les vannes à membrane nécessitent
qu'un filtre avec un capteur d’impuretés soit installé en amont de la VRP. Une vanne à air
devrait être installée en aval de la VRP si la topographie en aval est décroissante. L’installation d’une vanne à air en amont de la VRP est recommandée pour les cas où la topographie
en amont est croissante ou plate. Une dérivation avec une vanne d'isolement est conseillée,
aussi, afin de maintenir l'approvisionnement des clients pendant les travaux d'entretien de
la VRP. Les vannes en papillon ou en forme de portail doivent être utilisées comme vannes
d'isolement.
Un plan général de la cavité de la vanne et un système complet, y compris la dérivation
est illustré à la Figure 6.18.
Figure 6.18Schéma général de la chambre de vannes et du système de gestion de la pression
avec une vanne annulaire et un by-pass
Chambre de vanne
Débitmètre
Direction d'écoulement
Capteur de pression
Vanne de fermeture/vanne papillon
6
VRP (vanne annulaire)
Armoire électrique
185
Le débitmètre enregistre en continu le volume réel de l'eau qui est fournie à la zone de
distribution. Le capteur de pression derrière le by-pass est utilisé pour enregistrer la pression
réelle comme donnée entrante pour la fonction de réduction de la pression du contrôleur
(API). L’API enregistre, traite et archive les données mesurées du capteur nécessaires pour
contrôler la vanne annulaires. Il rassemble des informations sur les volumes et les pressions
mesurées et sur l'actionneur. En option, toutes les données enregistrées peuvent être
transférées à la salle de contrôle des services des eaux.
Matériel
La vanne annulaire est actionnée par DC, AC, ou par actionneur triphasé
supplémentaire 6.3
en fonction de l'alimentation locale en énergie.
Mise en œuvre de la
Une seconde VRP peut être installée en parallèle dans le cas où la plage de
flux requise est supérieure à la capacité d'une VRP unique. Une VRP plus
grande fonctionnant seule capture les flux dans sa plage de flux minimum et
maximum. La plus petite vanne fonctionne seule dans le cas où les débits sont faibles.
Si les deux vannes fonctionnent simultanément, la capacité globale est égale à la somme du
débit maximum des deux vannes. [77]
Deux VRP peuvent être installées en série si le différentiel de pression requis cause un
risque de cavitation. Dans ce cas, la pression est réduite en deux étapes et chaque vanne
fonctionne dans une zone sans cavitation. Le contrôleur de modulation de pression est
installé sur la vanne en aval. [77] Là où la pression différentielle est élevée, une VRP doit
également être installée par voie de dérivation (by-pass) afin de maintenir le service lors de
l'entretien.
6.4.6 Limitations de la gestion de la pression
Il faut toujours garder à l'esprit que la gestion de la pression n'est pas un remède universel,
mais un moyen de réduction de la perte en eau qui doit être complétée par d'autres mesures,
telles que la détection et la réparation des fuites, la gestion des infrastructures ainsi que la
mise en œuvre et la surveillance continue des SDM.
La gestion de la pression ne répare pas une seule fuite, mais elle peut réduire considérablement les débits de fuite. Il s'agit d'une première étape importante qui pourrait
alléger la pression sur les services des eaux et encourager plus de mesures.
Néanmoins, il y a quelques points importants à considérer lors de la mise en œuvre
de la gestion de la pression dans un réseau ou une zone : même si la pression est seulement réduite à un niveau qui satisfait toujours aux exigences des utilisateurs domestiques
et commerciaux, certains appareils pourraient être affectés, tels que les systèmes instantanés d'eau chaude, les systèmes d’arrosoir incendie ou les systèmes de dialyse à domicile.
L’installation de sur-presseurs dans les bâtiments à plusieurs niveaux pourrait être nécessaire afin de distribuer l'eau aux niveaux supérieurs.
186
Les exigences locales de lutte contre l’incendie sont un aspect important à considérer
lors de l'installation d'un système de réduction de la pression. Les impacts négatifs sur
la capacité de lutte contre l'incendie doivent être évités par tous les moyens, soit par une
dérivation (by-pass) d'urgence ou en utilisant la modulation de flux. La modulation de
flux permet de contrôler la pression selon un moyen prédéfini en lien avec le changement de la relation entre la perte de charge et le débit dans le SGP. Dans ce cas, le
contrôleur augmente la pression en cas de hausse des flux et s’assure ainsi que le réseau
a une pression suffisante pour combattre les incendies. [57]
6
187
6.5 Contrôle actif des fuites (CAF)
6.5.1 Définition et but du contrôle actif des fuites
Le contrôle actif des fuites (CAF) est une méthode d'intervention pour contrer les pertes en
eau réelles dans lequel une compagnie des eaux déploie des fonds, du personnel et de l'équipement technique pour détecter activement et réparer les fuites non détectées dans le sol.
[77] Le but principal du CAF est de réduire le temps d’écoulement des fuites cachées afin
de minimiser les pertes en eau réelles. La Figure 6.19 montre comment une surveillance
régulière influence le temps de prise de conscience de nouvelles fuites dans un réseau de
distribution ou un SDM.
Durée moyenne de prise de conscience des fuites (jours)
Figure 6.19Effet du nombre d'investigations sur la durée
de prise de conscience de nouvelles fuites [58]
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Nombre d'investigations par an
Le processus CAF peut être divisé en trois grandes étapes :
Prise de conscience : la surveillance continue et l'analyse des flux sont essentielles pour
prendre conscience de nouvelles fuites à un stade précoce. Les SDM et SGP fournissent une
bonne occasion de surveillance des zones spécifiques du réseau de distribution d'eau et de
facilitation de la prise de conscience précoce, même des petites fuites.
Détection de fuites : c'est le processus qui consiste à réduire les fuites dans une certaine
zone du réseau ou dans une certaine section de conduite. Les options incluent la subdivision
des SDM en fermant temporairement les vannes (test d’étapes), en utilisant les enregistreurs
de bruits de fuite ou en menant des études acoustiques.
188
Figure 6.20Exemple de contrôle actif des fuites à 3 niveaux :
prise de conscience, détection et localisation de la fuite
Etape 1 : prise de conscience
pour le suivi des débits
Q
t
Q
t
f
Etape 2 : détection par
l'enregistrement du bruit de
la fuite
t
f
Etape 3 : localisation par la
corrélation du bruit des fuites
f
t
t
6
f
t
Entrée
Enregistreur automatique du bruit de fuites
Corrélateur de bruit de fuites
Fuite
Ampleur de l'enregistrement du bruit de fuites
Q = Débit
Débitmètre principal
t = Temps
f = Fréquence
189
Localisation de la fuite : différentes méthodes acoustiques et non acoustiques sont
disponibles pour repérer les fuites : bâtons d'écoute, microphones de sol, corrélateurs de
bruits de fuite, radar au sol et injections de gaz, pour n'en citer que quelques-unes. La détection approfondie des fuites est une condition préalable à l'efficacité des efforts de localisation
de fuites. La Figure 6.20 à la page précédente illustre les trois étapes de contrôle actif de fuites.
Pour mettre en œuvre des efforts efficaces de détection et de localisation des fuites, il est
important de s'assurer que les agents de détection des fuites sont équipés de cartes précises
et à jour du système et ses composantes. La plupart des technologies acoustiques de localisation de fuites dépendent de la disponibilité des informations précises sur le matériel, le
diamètre et la longueur de la conduite. La méconnaissance des informations entrant conduit
à la localisation incorrecte des fuites qui se traduit par des travaux d'excavation lourds et
inutiles, connus sous le nom de trous secs.
6.5.2 Méthodes de prise de conscience
Trois méthodes principales sont disponibles pour obtenir une prise de conscience précoce
des nouvelles fuites et réduire de façon efficace le temps de rupture : le contrôle du flux, le
contrôle de la pression et le contrôle du bruit.
Le contrôle du flux
Les cassures et les ruptures dans les conduites causent une augmentation plus ou moins
abrupte du débit qui peut être détecté par un contrôle permanent de l’afflux dans un réseau
ouvert ou secteur de distribution mesuré. Pour cela, l’afflux doit être contrôlé de façon
continue ou au moins pendant une heure dans des conditions de débits nocturnes minimum et doit être comparé à une valeur de référence précédemment mesurée. Si le débit
accru reste stable pendant plus de trois jours, le changement est probablement causé par une
fuite et non par un usage exceptionnel des clients. Kober et Gangl décrivent une nouvelle
approche de mise en œuvre d’un système de prévention précoce basé sur des débitmètres
ultrasoniques installés à des positions appropriées du point de vue hydraulique en un réseau
ouvert. [41] Les flux peuvent ainsi être contrôlés sans que l’on ait installé auparavant un
secteur de distribution mesuré.
Le contrôle de la pression
Les pertes de charge dans le réseau seront aussi limitées au maximum pendant la période de
faible consommation et la pression d’ensemble peut pratiquement atteindre le niveau
hydrostatique dans les systèmes de faibles fuites. Les fuites importantes du débit provoque-
190
ront aussi des vitesses considérables de flux et réduiront ainsi la pression. Le contrôle de la
pression dans un réseau peut détecter seulement les grandes fuites parce que les petites fuites
ne réduiront pas la pression de façon significative. Les informations provenant du contrôle
de pression peuvent être utilisées pour prioriser le travail. Il est recommandé de commencer
les travaux de détection des fuites à l’endroit où la plus grande baisse de la pression a été
mesurée.
Le contrôle du bruit
La décharge de l’eau provenant d’une fuite produit des ondes acoustiques ou des oscillations.
Ces ondes acoustiques se propagent dans la colonne d’eau dans la même direction que la
fuite et peuvent être détectées par des enregistreurs de bruit de fuite qui sont habituellement
installés sur les vannes ou sur les prises d’eau. Les ondes acoustiques parcourent seulement
une gamme limitée en fonction du matériau de la conduite, du diamètre, de l’épaisseur du
mur, de la pression, de la surface environnante et d’autres facteurs. Par conséquent, une
grille d’enregistreurs de bruit relativement dense doit être temporairement ou permanemment mise en place. L’avantage du contrôle du bruit est qu’il peut être mis en œuvre et géré
par quelques membres du personnel parce que l’installation est simple et les données peuvent être lues à partir d’un véhicule qui circule à côté. Un inconvénient est que l’intensité
du bruit n’est pas directement liée au débit de la fuite, ce qui fait qu’il est impossible de
distinguer les ruptures importantes provenant des petites fuites.
6.5.3 Méthodes de détection des fuites
Trois méthodes sont à la disposition des compagnies des eaux pour réduire les fuites à un
certain endroit du réseau ou à une section particulière de la conduite : le test par étapes, les
enregistreurs de bruit de fuite et les études acoustiques.
Le test par étapes (step test)
Une fois qu’une nouvelle fuite a été identifiée dans un secteur de distribution mesuré ou
dans un réseau ouvert aux moyens des méthodes de prise de conscience présentées précédemment, la zone peut être temporairement subdivisée en petites sections. Des débitmètres
doivent être installés aux points d’arrivée de chaque subdivision pour contrôler l’afflux.
Chaque subdivision peut ensuite être systématiquement réduite par la fermeture des vannes.
Une baisse considérable du débit indique une fuite dans la partie qui vient d’être fermée.
[22] Le travail de nuit est recommandé parce que le test par étapes doit être exécuté dans
des conditions de débit nocturne minimal. En outre, cela implique une rupture de service
pour les clients.
191
6
Les enregistreurs de bruit de fuite
Une fois qu’une nouvelle fuite a été identifiée, l’équipe de détection des fuites peut installer
des enregistreurs de bruit de fuite aux points stratégiques du réseau pour déterminer la
situation approximative de la fuite. Les enregistreurs de bruit de fuite sont des unités compactes composées d’un capteur acoustique (accéléromètre) et un enregistreur de données
programmables. [28] Au moment d’assigner les enregistreurs, on doit considérer que la
propagation de l’onde de son est influencée de façon significative par les matériaux prédominants des conduites utilisés dans un réseau de distribution d’eau (voir Figure 6.21). La
distance entre deux enregistreurs de bruit de fuite peut atteindre jusqu’à 200 m dans les
réseaux à prédominance métallique tandis que cette distance peut décroitre à 80 m dans les
réseaux pourvus d’un grand nombre de conduites PE et PVC. Le revêtement interne en
béton peut aussi diminuer la qualité et la propagation des ondes acoustiques. [33]
Figure 6.21
Relation entre la nature du matériau et la propagation des ondes acoustiques selon [33]
Acier : ca. 1 300 m/s
Fonte : ca. 1 200 m/s
AC : ca. 1 000 m/s
PE : ca. 380 m/s
PVC : ca. 340 m/s
Les enregistreurs de bruit peuvent être subdivisés en deux groupes : (1) les capteurs de
bruit qui ont habituellement une base magnétique pour faciliter leur installation sur les
192
vannes, les prises d’eau ou les installations et (2) les aquaphones qui sont des microphones
incrustés dans les conduites pour permettre un contact direct avec l’eau et profiter d’une
meilleure propagation des ondes acoustiques dans la colonne d’eau.
Les enregistreurs de bruit peuvent être programmés pour contrôler le système de bruit
entre 2 heures et 4 heures du matin quand l’interférence ambiante ou les sons de consommation sont réduits au maximum. [77] La fuite sera le plus proche de l’enregistreur de bruit
là où la plus grande intensité de bruit a été enregistrée.
Les études acoustiques
Les études acoustiques impliquent une écoute des bruits de fuite directement aux vannes,
prises d’eau et aux bouche-robinets des branchements domestiques ou à la surface au-dessus de l’alignement de la conduite. [22] L’étude du son est habituellement réalisée avec
des tiges d’écoute (de simples tiges mécaniques ou des tiges électroniquement amplifiées
avec un microphone et un casque) ou des microphones au sol. L’étude du son est une
méthode efficace mais qui prend du temps parce que chaque vanne doit être évaluée. Les
bouche-robinets en particulier doivent être déclenchés parce qu’une bonne portion de la
fuite provient des branchements domestiques. Plus la distance entre les sons uniques est
courte, meilleures sont les chances de recevoir même les petites ondes acoustiques provenant d’une fuite. Le succès des études acoustiques dépend souvent de l’expérience et des
fines oreilles des agents détecteurs de fuite. [33]
Matériel
6.5.4 Méthodes de localisation des fuites
supplémentaire 6.4
Une fois que la zone approximative de la fuite a été déterminée, les méthodes
Méthodes de détection et de
de localisation des fuites doivent être utilisées pour trouver l’emplacement
localisation des fuites
exact (± 1 m) pour limiter les efforts d’excavation. Plusieurs méthodes acoustiques peuvent être appliquées, par exemple les tiges d’écoute, les microphones
au sol et la corrélation bruit-fuite. Si les méthodes acoustiques sont infructueuses,
plusieurs méthodes non acoustiques sont aussi disponibles.
Les tiges d’écoute et les microphones au sol
L’eau provenant d’une fuite sous haute pression provoque des vibrations dans la conduite
et tout autour du sol. Cette vibration est transmise le long de la conduite comme bruit de
structure et dans le sous-sol environnant comme bruit de sol. Le fait d’établir un contact
direct entre une tige d’écoute et la conduite au niveau des vannes ou des prises d’eau permet au bruit de structure d’être entendu, pourvu qu’il soit assez fort et qu’il se distingue
du bruit de fond. En amplifiant le bruit à laide d’un microphone électro-acoustique, cela
193
6
permet au bruit de la fuite d’être détecté même dans les réseaux en PE et en PVC avec des
caractéristiques de propagation acoustiques défavorables. Après avoir identifié la section de
la conduite entre deux vannes d’où la fuite provient, l’alignement de la conduite doit faire
l’objet d’investigation de recherche de bruit de sol grâce à un microphone de sol. Pour cela,
le microphone qui est protégé du bruit du trafic et du vent par un boîtier isolé, est placé
au-dessus de la conduite par intervalle d’un mètre ou de deux mètres, jusqu’à ce que l’emplacement exact de la fuite ait été identifié. [3]
Corrélation du bruit de fuite
La corrélation est une méthode mathématique utilisée pour calculer le temps écoulé
entre deux signaux émis à partir de la même source. Dans la pratique, deux microphones
sont reliés à une vanne ou à une prise d’eau aux deux extrémités d’une section de la
conduite. Les microphones sont équipés d’émetteurs pour transférer les résultats mesurés au
corrélateur. Après un certain temps, les ondes acoustiques (signaux) émis à partir d’une fuite
(source) sur cette section de la conduite parcourt le long de la conduite jusqu’aux microphones. Le signal atteindra d’abord le microphone situé le plus proche de la fuite. Le corrélateur analyse la structure du bruit et mesure le temps écoulé ∆t jusqu’à ce qu’un bruit de la
même structure soit enregistré au niveau du deuxième microphone. L’usage de la corrélation
est donc impossible si le signal est trop faible pour atteindre les deux microphones. La Figure
6.22 illustre la fonctionnalité de la corrélation des bruits de fuite.
Le corrélateur est en mesure de calculer la position exacte de la fuite grâce à l’Équation 6.1,
considérant le temps écoulé entre les deux microphones, la longueur de la section de la
conduite ainsi que le diamètre et le matériau de la conduite.
Des données précises sur les informations concernant le matériau des conduites, le diamètre et la longueur à partir par exemple du cadastre du réseau, sont capitales pour produire
des résultats fiables pour le corrélateur de bruit de fuite.
Méthodes non acoustiques
Les méthodes décrites ci-dessus peuvent détecter les fuites qui produisent un certain volume
de bruit. D’autres méthodes doivent être appliquées si l’eau qui émet ne génère pas de signal
sonore audible ou si les ondes acoustiques sont absorbées par le matériau des conduites.
àà
àà
194
e gaz traceur : la partie de la conduite à soumettre en étude doit être mise hors
L
service et isolée par la fermeture des vannes. De l’hélium ou de l’hydrogène est
alors injecté dans la section isolée de la conduite. Le gaz qui s’échappe des trous
se répand à la surface et peut être détecté grâce aux détecteurs de gaz. [77]
Le géo-radar : le géo-radar est une technique de réflexion qui utilise des ondes
Figure 6.22
Illustration schématique de la fonctionnalité d'un dispositif de corrélateurs de bruit des fuites
L
Microphone
Corrélateur
Microphone
1
2
Équation 6.1
d
d=
L – v x Δt
2
d
L - 2d
Où :
d [m]Distance entre la fuite et le micro
phone 1
L [m] Longueur de la section de la conduite
Δt [s] Temps écoulé
v [m/s] Vitesse de propagation des
ondes acoustiques
électromagnétiques de haute intensité pour acquérir les informations du sous-sol.
Les ondes du radar se caractérisent par des changements au niveau du matériau
ou des conditions du sous-sol. La fuite peut alors être identifiée soit en retrouvant les vides souterrains créés par l’émission de l’eau, soit en détectant les changements anormaux dans les propriétés du matériau environnant du fait de la saturation de l’eau. [19]
Les méthodes non acoustiques de localisation des fuites telles que le traceur de gaz requièrent généralement un personnel qualifié et demandent aussi un grand effort. Elles peuvent
néanmoins être une alternative viable aux méthodes acoustiques dans les réseaux dotées
d’une très faible pression et un approvisionnement intermittent ou pour localiser une fuite
souterraine difficile à trouver.
195
6
6.6 Réparation des fuites
6.6.1 Objectif
Comme décrit au Chapitre 3, la durée d’exploitation de l’ensemble des fuites consiste en une
Prise de conscience, la Localisation et le temps de Réparation (PLR – voir Figure 3.2 à la
page 53. Les longues durées de fuites produiront d’immenses pertes en eau, même si elles
proviennent de fuites relativement faibles. Les services des eaux doivent toujours avoir pour
but de réduire les temps PLR au maximum. Le Chapitre 6.5 a fait une description des différentes méthodes pour minimiser le temps de prise de conscience et de localisation des
nouvelles fuites. Ce chapitre met en exergue l’importance de procéder rapidement à une
bonne réparation des fuites afin de réduire les pertes en eau.
6.6.2 Problèmes organisationnels et procédures d’exploitation
Plusieurs départements au sein des services des eaux sont normalement impliqués dans le
processus de réparation des fuites, par exemple, l’équipe du service clientèle (reçoit les
plaintes des clients et délivre les ordres de travaux), la salle de contrôle (observe la consommation accrue dans une zone donnée et demande la détection de fuite et l’équipement de
réparation), le département d’entreposage (garde le matériel de réparation en stock et fait les
commandes d’approvisionnement) et l’équipe de réparation des fuites proprement dite. Il
est important que les procédures opérationnelles soient organisées de façon efficace au sein
de tous les départements impliqués et qu’elles soient bien documentées. [16] Les réparations des fuites doivent être hiérarchisées en fonction de l’importance des fuites et en tenant
compte de la sécurité de l’approvisionnement dans l’ensemble du système.
Il est important que le personnel de réparation des fuites soit bien formé, motivé et
équipé de tout le matériel nécessaire, véhicules, dispositif de communication et matériel de
sécurité. Le nombre des équipes de réparation doit être approprié pour le nombre de fuites
et de ruptures qui ont besoin d’être réparées à des moments précis
Étant donné que les longues périodes de livraison des pièces de rechange demandées ne
sont pas tolérables, le département d’entreposage doit s’assurer qu’il a toujours en stock les
pièces fréquemment utilisées. L’analyse de la base de données des dégâts et la fréquence des
dégâts pourrait aider à identifier les types de conduites et de vannes sujets à des dommages
(voir le Chapitre 5.7).
La politique de la compagnie des eaux a également une forte influence sur la rapidité et
la qualité des réparations. En établissant des objectifs de performance concernant la rapidité avec laquelle une rupture dans une conduite principale, un branchement ou une vanne
défaillante doit être réparée, le temps de réparation peut être réduit. En ce qui concerne les
196
branchements, généralement, elle est très inefficace et entraine de grandes pertes en eau pour
obliger les clients à réparer ou remplacer toute pièce privée du branchement au compteur.
Dans tous les cas, il sera plus efficace pour une compagnie des eaux d’offrir une réparation
gratuite ou subventionnée ou un remplacement sans contrepartie qui peut être recouvrée en
ajoutant une petite taxe sur le tarif de l’eau du consommateur. [77]
6.6.3 Exécution des travaux de réparation
La qualité des réparations des fuites joue un rôle important dans tout le processus de gestion
des fuites. [77] Les matériaux défaillants, le besoin d’improviser et la mauvaise qualité de la
main d’œuvre augmentent la probabilité de nouvelles fuites au même endroit. Les réparations des fuites doivent donc être exécutées par des agents bien formés et compétents. Les
réparations doivent souvent être réalisées sous pression. Néanmoins, on doit éviter un
rythme frénétique et les règles de sécurité doivent être respectées à tous points de vue :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
equipement de sécurité adéquat pour tout le personnel
sécurité structurelle de la fosse d’excavation
implantation des signaux et des déviations
eclairage pour les travaux de nuit
pompe de puisard pour un espace de travail sec
informer les clients concernés. [74]
En général, les méthodes de réparation optimales varient selon le type de fuite. Les fissures
circonférentielles peuvent être fixées avec des agrafes de réparation de fuites. Des agrafes
flexibles sont disponibles si les extrémités de la conduite ne sont pas alignées. Les fissures
longitudinales sont habituellement trop grandes pour l’usage d’agrafes de réparation. Dans ce
cas, des sections entières de la conduite doivent être changées. Les fuites de trous d’épingle
provoquées par la corrosion ou la perforation peuvent aussi être réparées avec les agrafes de
réparation. S’il y a de nombreux trous d’épingle sur une section de la conduite, le remplacement de la conduite doit être envisagé. Habituellement, la fuite à partir des joints de la
conduite peut être arrêtée en démontant et en remplaçant le joint d’étanchéité en caoutchouc. Les vannes et les installations défaillantes doivent être remplacées et si possible, être
remises en état dans l’atelier de la compagnie des eaux. [3] Dans le cas des branchements, il
est généralement plus raisonnable de remplacer que de réparer les branchements défaillants.
Chaque réparation doit être mesurée, documentée et sa position exacte doit être définie,
par exemple à l’aide de récepteurs GPS portables. Les données doivent être transférées dans
la base de données des dégâts pour une analyse statistique et une visualisation graphique dans
le système d’information géographique SIG, ce qui pourrait aider à améliorer la maintenance
et les processus de réparation des services des eaux.
197
6
6.7 La gestion des infrastructures
6.7.1 Aperçu général
Dans une perspective de réduction des pertes en eau, la gestion des infrastructures et des
actifs, est indispensable. Le but est d’atteindre le niveau de service requis de la manière la
plus rentable par la création, l’acquisition, l’entretien, l’exploitation, la réhabilitation et la
cession d’actifs à fournir aux services des eaux qui optent pour des solutions de réduction
des pertes en eau actuellement et dans le futur.
La gestion des infrastructures est aussi une intégration systématique des techniques de
gestion avancées et durables en un paradigme de gestion ou de façon de penser, avec un accent primaire sur le cycle de vie à long terme de l’actif et sa performance soutenue, plutôt que
sur le court terme, avec ses aspects quotidiens. Les systèmes d’approvisionnement en eau ont
besoin de la gestion des infrastructures pour :
àà
àà
àà
àà
f aire face aux infrastructures d’eau vieillissantes avant qu’elles ne soient
défaillantes
maintenir les actifs productifs et ne pas permettre qu’ils deviennent des
passifs perturbateurs
traiter toutes les décisions comme des décisions d’investissement pour
maximiser les ressources financières limitées
rendre les coûts transparents pour supporter les décisions financières. [87]
La Figure 6.23 est un organigramme pour la gestion des actifs aux niveaux du management,
de la stratégie et de l’exécution. C’est un processus continu qui vise à améliorer les performances à court, moyen et long terme.
La durée de vie des infrastructures est prolongée par la mise en œuvre de la gestion de
la pression. La réduction de la pression des conduites économise non seulement de l’eau en
réduisant les pertes réelles, mais elle diminue aussi les nouvelles ruptures des conduites,
augmente la durée de vie de l’actif et diffère le remplacement des conduites.
6.7.2 Facteurs contribuant à la détérioration des infrastructures des services des eaux
On s’attend à ce qu’un type de conduite qui fonctionne initialement soit défaillant après un
certain temps d’exploitation. Trois facteurs contribuent fondamentalement à la réduction de
la performance des infrastructures :
198
Figure 6.23
Organigramme de gestion du patrimoine infrastructurel
Niveau managérial
Objectifs
Indicateurs de
performance
Niveau stratégique
Lois et guide :
Technique / service
Economique
Social
Ecologique
Adaptation des
objectifs et des besoins
Collecte des données,
de l'information
et des connaissances
Développement de modèle
de vieillissement
et de rupture
Mise en place
de stratégies
Mise en place
de scénarii
Impacts et implication :
Technique / service
Economique
Social
Ecologique
Analyse des scénarii
Recommandation de
stratégie; préférence
Concept de gestion
du patrimoine
Niveau d'exécution
6
Implémentation opérationnelle et tactique
Suivi des
performances
199
àà
àà
àà
la détérioration
le vieillissement du matériel
la détérioration fonctionnelle.
En plus du processus naturel de détérioration, le vieillissement du matériel peut être accéléré
par l’absence d’entretien du réseau (montré dans la Figure 6.24). La maintenance implique
aussi les caractéristiques du matériel, les conditions de pose sur le sol et le cycle de l’inspection de la qualité.
L’environnement physique doit également être précisé en relation avec le matériel
vieillissant (vieillissement substantiel). D’une part, la conduite est soumise à des contraintes
internes, en fonction du type d’exploitation, la pression maximale et passagère et les éventuels mouvements du sol. D’autre part, il y a moins de points d’oscillation tels que la charge
du gel, la charge du trafic et des influences de tierce partie dues aux travaux de génie civil.
Le troisième point du matériel vieillissant est lié aux caractéristiques du réseau d’approvisionnement. Elles ont une cause naturelle telle qu’un biofilm et une intrusion polluante
et / ou diffuse.
La détérioration fonctionnelle peut aussi s’exprimer par un vieillissement immatériel
non substantiel. Ceci comporte des changements dans la capacité hydraulique du réseau du
fait des changements démographiques ou des normes de croissance. Les modifications juridiques sont aussi à considérer et pourraient influencer la détérioration fonctionnelle.
6.7.3 Collecte et information sur l’organisation des actifs
Il est important de recueillir et d’organiser les informations qui décrivent les actifs afin de
se familiariser avec les infrastructures. Celles-ci comprennent :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
l’âge, la taille, les matériaux de construction, la situation et la date d’installation
une évaluation de l’état des actifs
des informations clés concernant ce qui a été fait du point de vue du
fonctionnement, la maintenance et la réparation
les actifs attendus et la durée de vie restante
la pression de fonctionnement
la valeur de l’actif y compris le coût historique, la valeur dépréciée,
et le coût de remplacement.
Les données collectées ont besoin d’être vérifiées pour être plausibles au regard de leur
consistance formelle, logique et temporelle. L’étape suivante consiste à mettre le doigt sur
les identifiants uniques qui décrivent un processus de rassemblement.
200
Figure 6.24
Facteurs et mécanismes entrant dans le processus de prise de décision
Caractéristiques
du réseau
Caractéristiques de
l'eau fournie
Environnement
physique
Détérioration
fonctionnelle
Détérioration
interne
Détérioration
externe
Détérioration des capacités hydrauliques
Détérioration de la
qualité de l'eau
Détérioration de
la condition des
conduites
Biofilm
• Intrusion ou infiltration
de polluants
• Infiltration de polluants
etc...
Stress interne :
• Opération
• Pression passagère
Fréquence et
potentiel des ruptures
potentielle
Prévisions de changement de la demande
Prévision d'extension
du réseau
Stress externe :
• Mouvement du sol
• Poids du gel
• Poids du trafic
• Tierce partie
Evaluation de l'effet des
conduites sur la qualité
de l'eau
Evaluation du taux
de détérioration des
conduites
Prévision de la
fréquence future des
ruptures
Prévision de la crédibilité
et l'opérationalité future
du réseau
6
6.7.4 Analyse des données
Cette étape suit la collecte des données et le processus d’organisation. Elle comporte une
analyse basée sur des indicateurs spécifiques. Ces indicateurs sont la durée de vie et le risque
de défaillance et supporte le processus d’évaluation des risques et l’analyse du coût du cycle
de vie.
La durée de vie peut être définie comme étant le temps entre l’installation de la conduite
et son remplacement. Elle est classifiée selon les caractéristiques suivantes :
201
àà
àà
àà
àà
àà
Technique
/ service : la période de temps au cours de laquelle un bien est tenu à
un usage particulier ou à un niveau de service.
Fonctionnement habituel : la durée de vie à prévoir dans des conditions de
fonctionnement local et de maintenance.
Economique : la période pendant laquelle l’équivalent de la valeur nette annuelle est au minimum.
Amortissement : la période pendant laquelle l’investissement est amorti sur les
livres comptables.
Résiduel : durée de vie résiduelle des conduites en fonction de leur condition
matérielle et des efforts de maintenance précis. [31]
Comme mentionné ci-dessus, le deuxième indicateur est le risque de défaillances Il peut être
subdivisé de la manière suivante :
àà
àà
àà
es risques exogènes : le risque d’échec provenant des facteurs totalement
L
externes au contrôle de gestion des services des eaux.
Les risques liés au fonctionnement : un type de défaillance qui existe dans des
conditions normales de fonctionnement lorsque les systèmes des services des
eaux ne sont pas sous pression externe ou anormale.
Les risques liés à l’approvisionnement : une défaillance dans la forme des
ruptures résultant d’un approvisionnement inadéquat en eau brute par rapport
à la demande. [10]
Le processus d’évaluation des risques analyse l’empressement des fournisseurs en eau pour
assumer le risque et est susceptible de changer à cause des facteurs locaux et culturels.
Une analyse du coût d’un cycle de vie doit être conduite comme étant l’étape finale
d’une analyse des données. Le but est de déterminer la répartition du coût actuel par km en
prenant en compte les aspects de la centralisation et de la décentralisation du réseau d’approvisionnement en place.
6.7.5 Intégration des données et prise de décision
Le processus d’intégration des données est réparti en différentes catégories :
1. La possibilité de maintenance
La possibilité de maintenance est la probabilité qu’un système défaillant ou une composante
défaillante sera restauré ou réparé à une condition précise, en un temps donné. Elle peut être
subdivisée en :
202
àà
àà
àà
àà
a maintenance réactive, qui est réalisée en réponse au temps d’arrêt non prévu
L
d’une unité, habituellement comme le résultat d’une défaillance.
La maintenance préventive, qui est un temps d’arrêt prévu, habituellement périodique, avec un ensemble de tâches bien définies telles l’inspection, la réparation,
le remplacement, le nettoyage, etc.
La maintenance prévisionnelle, qui fait une estimation quand une pièce est sur le
point d’être défaillante et doit être réparée ou remplacée, à l’aide d’instruments et
de mesures de diagnostique et élimine de ce fait sans nul doute la maintenance
plus coûteuse et imprévue.
La maintenance proactive doit être effectuée uniquement en cas de besoin dans
la mesure où elle est rentable. La maintenance proactive est généralement supposée être moins coûteuse que la maintenance réactive. [84]
2. Les indicateurs de performance
Les indicateurs de performance (sur la base des caractéristiques techniques de l’IWA facilitent l’analyse continue et le benchmarking. L’objectif est de décrire les ressources épuisées
(par exemple le coût de la réparation / km) ou les conditions (par exemple le nombre de
défaillances / km), de comparer les sous-zones ou des réseaux entiers et de faire une estimation des bénéfices d’une réhabilitation ou du programme de gestion de la pression. Il est
important de faire la distinction entre calculer les réparations aux conduites principales (par
100 km / an) et les branchements (par 1000 branchements / an). En outre, les réparations
doivent être catégorisées en fonction de leur type et de leur localisation.
3. La fiabilité de l’approvisionnement en eau
L’intégration de la fiabilité de l’approvisionnement en eau aide à identifier les points les plus
vulnérables dans le système d’approvisionnement en eau et de ses conduites. Elle évalue aussi
la relative importance de chaque conduite en termes de fiabilité hydraulique et est basée sur
le fichier de données du modèle de simulation hydraulique.
4. La fiabilité générale
L'analyse de fiabilité elle-même intègre les données de relevés, la courbe de relevés, un
modèle de défaillance, une planification de la réhabilitation à long terme et une planification de la réhabilitation annuelle.
Le modèle de défaillance, par exemple, prédit la probabilité de défaillances des conduites
et des groupes de conduites ayant un comportement similaire.
La planification de la réhabilitation à long terme explore les besoins d'investissement et
les conséquences pour la réhabilitation à venir, et définit la stratégie de réhabilitation optimale. Il permet également de prévoir le comportement du réseau à long terme afin de
203
6
Matériel
supplémentaire 6.5
Regroupement
prédéfinir des scénarios de réhabilitation. Elle est basée sur la distribution au long
de la durée de vie prévue pour chaque groupe de matériaux et prévoit un budget
global d'appui à un plan de réhabilitation stratégique.
La planification de la réhabilitation annuelle sélectionne les projets de réhabilitation les plus efficaces en termes de coûts pour un programme de réadaptation annuelle, prenant en compte divers critères.
5. Actifs
Comme mentionné ci-dessus, l'intégration de l'information concernant les actifs est
classée en état actuel et critique des actifs. Ceci peut être déterminé en posant les questions
adéquates sur le réseau et est essentiel pour la poursuite de la prise de décision.
6. Le coût social des dégâts
Le coût social des dégâts a un impact important et doit être considéré à ce stade d'intégration des données et de prise de décision. Les frais directement engagés par la compagnie des
eaux sont les suivants :
àà
àà
àà
àà
àà
frais administratifs et juridiques des dommages
coûts de la sécurité publique
réparation et coûts de remise en service
coûts de réduction du service dépannage
coûts d'intervention d'urgence des entreprises. [10]
Les effets sur les modèles de routine, comme l'affaiblissement de l'accès et les coûts des
retards liés aux voyages et à l’interruption de service de client et les coûts de substitution,
doivent être considérés. Les points suivants ont généralement des taux d'incidence faibles,
mais ont un fort impact :
àà
àà
àà
àà
dommage sur la santé
dommage direct au point de défaillance
maladies d'origine hydrique (liées à l’eau) introduites comme
un résultat de défaillance
dommages matériels.
Les points mentionnés ci-dessus (1 à 6) contribuent au processus de prise de décision.
204
6.8 Résumé et étapes suivantes
Le contenu du Chapitre 6 de ce manuel technique permettra aux lecteurs / -trices de :
55
omprendre comment les différentes stratégies de maintenance
C
(curative, préventive ou d'inspection) influencent les conditions des réseaux
de distribution et le niveau des fuites.
55
oncevoir, mettre en œuvre et exploiter les SDM pour contrôler les flux et
C
réduire la durée des fuites.
55
onnaître les principes de gestion de la pression et ses impacts sur les débits
C
de fuites.
55
omprendre les différents concepts de modulation et les caractéristiques
C
de différents types de VRP ainsi que leurs avantages et inconvénients
respectifs.
55
hoisir le cas d'utilisation optimal pour une application spécifique de la gestion
C
de la pression
55
xécuter les étapes types du projet pour la conception, la mise en œuvre et
E
l’exploitation des systèmes de gestion de la pression.
55
mployer des méthodes de prise de conscience, de détection et de localisation
E
des fuites dans un réseau de distribution d'eau.
55
omprendre les avantages de la gestion des infrastructures à long terme pour
C
assurer la fonctionnalité des réseaux et réduire les pertes en eau.
6
Les études de cas présentées dans le chapitre suivant démontrent de quelle manière l’ensemble des techniques et méthodologies présentées peuvent être mises en pratique afin de
réduire avec succès les pertes en eau.
205
Photo : © C. Behlert, 2010
Études de cas
207
7
Photo : © J. Baader, 2008
Actionneur de contrôle pour VRP
7.1
Chambre de vanne avec VRP et débitmètre
Photo: © J. Baader, 2010
Photo: © E. Oertlé, 2010
Présentation au centre de formation
de SEDAPAL, Lima, Pérou
Modules
de formation à la gestion
de la pression – l’exemple de Lima, Pérou
Intitulé du projet
Réduction des pertes en eau dans des zones marginalisées de Lima
Nom des zones
Comas (Secteur S86) et Breña (Secteur S25), Lima, Pérou
Eau non vendue (ENV)
37,5% (SEDAPAL, 2008)
Période du projet / statut
2008 - 2010
7.1.1 Contexte
L’eau potable est une ressource rare au Pérou, notamment dans sa capitale Lima
située dans une région désertique sur la côte péruvienne. La pollution environnementale et les ressources en eau insuffisantes aggravent l’approvisionnement adéquat
en eau potable. En outre, le réseau d’alimentation en eau enregistre des pertes réelles
en eau, allant jusqu’à 50% de l’eau introduite dans le réseau et liées à des conduites
fuyantes et une maintenance insuffisante.
SEDAPAL est l’entreprise d’État en charge de l’alimentation des districts de Lima et
Callao en services municipaux tels que l’eau potable et l’assainissement, et représente
un acteur clé dans le secteur de l’eau et de l’assainissement au Pérou.
7
Études de cas
209
7.1.2 Développement du processus – L’approche du centre de formation
La gestion de la pression a été identifiée comme mesure efficiente à même de réduire
les pertes en eau à Lima et à Callao. Au-delà de l’installation technique de la technologie de la gestion de la pression, le projet avait pour objectif l’amélioration des
capacités de gestion et d’opération des entreprises locales concernées.
Généralement, il est important de former les techniciens locaux en ce qui concerne le
fonctionnement des systèmes de gestion de la pression de sorte à ce qu’ils puissent
assurer la maintenance des composantes techniques et apprendre à mesurer les avantages d’un tel investissement par eux-mêmes. Le matériel technique et pédagogique
est mis à la disposition des équipes. En outre, les formateurs locaux du centre de
formation de SEDAPAL ont été instruits dans ce sens. De plus, un protocole d’accord
a été élaboré entre SEDAPAL, l’association nationale des entreprises du secteur de
l’eau et de l’assainissement (ANEPSSA) ainsi qu’avec le réseau pour renforcer les
capacités dans les secteurs de l’eau et de l’assainissement (SFCS) dans le but d’assurer
un transfert durable de connaissances en matière de gestion de la pression à une
échelle nationale. Dans le cadre de cet accord, le centre de formation de SEDAPAL
sera intégré dans le réseau SFCS et les équipes des entreprises dans tout le Pérou seront
formées en ce qui concerne la gestion et le fonctionnement technique de la gestion de
la pression. La mise en œuvre de la technologie et la formation de l’équipe de SEDAPAL dans deux zones pilotes servent d’exemple de bonnes pratiques.
Idéalement, les formations futures seront organisées sur mesure pour différents
groupes-cibles :
1.
Service de gestion et de planification :
àà
àà
àà
2. Personnel des exploitations :
àà
àà
àà
àà
210
planification à long terme et conception
financement et installation de la gestion de la pression
avantages économiques, environnementaux et sociaux.
instructions techniques sur la gestion de la pression
maintenance et opération des techniques de gestion de la pression
gestion électronique
destion de la pression en tant que partie intégrante du système
d’approvisionnement en eau et assainissement.
Études de cas
7.1.3 Résultats et impacts
Voici les résultats atteints et les impacts enregistrés :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
les expériences et connaissances acquises au cours du projet ont été
documentées avec exactitude et rendues disponibles aux centres de
formation et réseaux nationaux et locaux
élaboration de modules de formation en gestion de la pression
(en espagnol)
renforcement de capacités pour le personnel des ecompagnies des
eaux à travers des sessions de formation et ateliers
approche par la formation des formateurs au centre de formation de
SEDAPAL
intégration des modules de gestion de la pression dans le réseau national
du SFCS
mise à disposition des résultats des projets et des expériences pour
les services des eaux à travers le Pérou
potentiels pour la reproduction du projet
contribution du projet au développement du secteur de l’eau et
de l’assainissement péruvien
élaboration d’un modèle de financement visant à assurer la propagation
et la mise en œuvre de la gestion de la pression dans le pays.
7.1.4 Leçons apprises
Dans le cadre de ce projet, il était important de s’appuyer sur les structures et réseaux
nationaux et locaux dans le but de toucher les compagnies des eaux et leur personnel
sur l’ensemble du territoire. L’adhésion aux solutions de gestion de la pression dans
les réseaux locaux de distribution d’eau sera stimulée par les sessions de formation
sur les techniques de gestion de la pression comme partie intégrante des modules de
formation des compagnies des eaux. Ceci leur permet d’apprendre les techniques de
la gestion de la pression et de s’interroger sur l’opportunité de reproduire les mesures
de gestion de la pression dans leur propre réseau.
7.1.5
àà
àà
Références
SFC site web, www.vivienda.gob.pe, visité en Juillet 2010.
SEDAPAL site web, www.sedapal.com.pe, visité en Juillet 2010.
Études de cas
7
211
Photo Page 196+197 right: © B.Itzicovitch, 2005
Installation d’une vanne de régulation de la pression (VRP)
Zone du projet
7.2
Installation d’une vanne de régulation de la pression (VRP)
Réduire
les pertes en eau par la gestion
de la pression – le cas de Santo Amaro, Brésil
Titre du projet
Gestion durable de l’eau et des ressources naturelles à São Paulo
Nom des zones
Santo Amaro, São Paulo, Brésil
Habitants
36 000
Branchements
8 895
Longueurs des conduites de distribution
83 km
Pertes en eau
01/2005 – 09/2005
10/2005 – 01/2006
02/2006 – 06/2006
301 702 m3/mois
203 947 m3/mois
178 039 m3/mois
Période du projet /statut
Mars 2004 – Juin 2006
7.2.1 Contexte
La consommation de l’eau est continuellement en haute dans la zone métropolitaine
de São Paulo. Aujourd’hui, l’entreprise d’Etat en charge de la distribution d’eau,
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), est appelée à
relever le défi de satisfaire la demande de plus de 17 millions d’habitants et assurer
un approvisionnement constant et suffisant en eau potable et cela en quantités suffisantes. Malgré la haute qualité du service fourni par SABESP, des périodes d’approvisionnement rotatif se produisent souvent en raison du manque de ressources
durant la saison sèche. Une cause du manque d’approvisionnement en eau est le
Études de cas
7
213
volume élevé des pertes en eau qui se produisent au cours de l’exploitation, dues aux
fuites au niveau de points critiques tels que les canaux et les accessoires de tuyauterie.
7.2.2 Développement du processus
Un site pilote a été installé dans le district de Santo Amaro. Il s’agit d’un système de
réduction des pertes en eau des plus modernes incluant des vannes de régulation de
la pression (VRP), des panneaux de contrôle, des installations télémétriques et le
support logiciel. (Oppinger, 2009)
Deux technologies ont été mises en œuvre : dans un premier temps, une modulation
basée sur le temps et ensuite une modulation à distance basée sur le débit (modulation de la pression basée sur le flux au point critique). La modulation basée sur le
débit doit produire de meilleurs résultats étant donné que la VRP règle continuellement la pression de sorte qu’elle reste aussi proche que possible de la valeur de réglage
fixée au point critique.
7.2.3 Résultats et bonne pratique
Les résultats obtenus avec les deux technologies installées sont résumés dans le
Tableau 3, montrant des économies d’eau de plus de 41%.
Technologie
Période
Pertes en eau [m3/mois] Water savings [%]
Sans gestion de la pression
01/2005 – 09/2005
301 702
Modulation de la pression basée sur le temps 10/2005 – 01/2006
203 947
-33%
02/2006 – 06/2006 178 039
-41%
Modulation de la pression basée sur le débit
Résultats obtenus dans le district de Santo Amaro entre Janvier 2005 et Juin 2006
En outre, les nouvelles ruptures de conduites ont été réduites d’approximativement
50%. Ce projet a eu un délai de récupération du capital investi d’approximativement
quatre à cinq mois.
En 2007, F. Paracampos (SABESP) a rapporté les observations suivantes de l’unité
centrale de SABESP : les fréquences de rupture au niveau des canaux et des branche-
214
Études de cas
ments se situaient autour de 10 par km / an dans les 180 zones avec gestion de la
pression. Toutefois, les fréquences des fuites faisaient toujours le double dans les zones
sans gestion de la pression (approximativement 19 par km / an). (Thornton, 2007)
Cette zone pilote a démontré que la gestion modulée de la pression réduit aussi bien
le volume de l’eau perdue que la fréquence de nouvelles ruptures des conduites de
façon significative. Pour le district de Santo Amaro, cela signifie une réduction de
plus de 50% des nouvelles ruptures des conduites ainsi qu’un volume d’eau disponible supérieur de 30%, suffisant pour approvisionner 800 personnes supplémentaires en eau potable. Cela est particulièrement significatif dans une métropole à
croissance rapide telle que São Paulo.
7.2.5
àà
àà
àà
àà
Références
Oppinger P., Reducing Water Losses by Pressure Management.
Water & Wastewater International, 2009.
Thornton, J., and Lambert A. O., Pressure management extends infra
structure life and reduces unnecessary energy costs. Proceedings of the IWA
International Specialised Conference ‘Water Loss 2007’, Bucharest, Romania,
2007.
Paracampos, F., Thornton, J. and da Costa e Silva A. C., SABESP's
Innovative and Proactive Approach to Water Loss Control and Demand Ma
nagement. Proceedings of the AWWA Annual Conference and Exposition,
Orlando, Florida, 2004.
Paracampos, F., Curbing demand in Sao Paulo through a successful water
efficiency initiative. Proceedings of Global Water Leakage Summit,
London, UK, 2007.
7
Études de cas
215
Photos pages 200+201: © Y. Marinoff, 2009
Localisation d’une chambre de vanne sur un plan
Chambre de vanne
7.3
Modélisation hydraulique – le cas de
Ouagadougou, Burkina Faso
Titre du projet
Modélisation hydraulique Burkina Faso
Nom des zones
Ouagadougou, Zone de distribution R7 et RE
Pertes en eau
Zone d’approvisionnement
Zone d’approvisionnement R7
306 m³ / jour
120 m³ / jour
Février à novembre 2009
7.3.1 Contexte
L’eau potable est une ressource rare au Burkina Faso, et de grandes parties de la ville
de Ouagadougou s'étendent dans les régions environnantes chaque année sans distribution d'eau organisée. Les zones de distribution R7 et RE (cf. figure de la page
suivante) ont eu un approvisionnement continu et sans interruptions en eau depuis
la réalisation du projet Ziga en 2006. En dépit des bénéfices de ce projet, il a été
remarqué que les pertes réelles en eau ont augmenté puisque le système est exploité
continuellement. Cela est dû au fait que les conduites de distribution produisent
constamment des débits de fuites plus élevés lorsque la pression augmente. L’objectif
de la mise en œuvre de projets pilotes dans les zones de distribution R7 et RE est de
réduire les pertes réelles à 20%.
7
L’ Office National de l'Eau et de l'Assainissement (ONEA) est la société d’Etat et est
la plus grande du pays dans le secteur de l’eau et de l’assainissement. Une restructu-
Études de cas
217
ration institutionnelle a introduit la séparation entre approvisionnement d’eau en
milieux rural et urbain. Cette réforme visait à rendre la société financièrement viable
et favoriser l’accès à l’eau potable et à l’assainissement dans les zones à faibles revenus.
L’introduction de la modélisation hydraulique a contribué à améliorer l’efficacité
économique de l’entretien et la prise de décision à moyen et long termes.
Aujourd’hui, l’ONEA fait partie des entreprises les mieux gérées dans la région.
Représentation SIG du secteur de distribution R7 (gauche) et identification du point critique
par EPANET dans le secteur de distribution RE (droite)
7.3.2 Développement du processus – modélisation hydraulique
Un des buts de la modélisation hydraulique est d’identifier la meilleure solution technique et économique pour le réseau de distribution d’eau. Le système doit être compris
pour proposer des alternatives et pour être optimisé. Dans le cas présent, la modélisation hydraulique était une étape importante pour rechercher la possibilité d’installer
un système de gestion de la pression et a consisté à suivre les étapes suivantes :
Etape 1 : collecte des données et mise en place du modèle
àà L’ONEA a fourni son modèle hydraulique existant.
àà Mise à jour du modèle hydraulique avec EPANET (outil de logiciel pour
la modélisation de US EPA) pour le réseau de distribution d’eau concernant les SDM R7 et RE (petits diamètres, boucles internes, conduites
déconnectées, etc.).
Etape 2 : corrections du modèle
àà La vérification des données introduites et le contrôle de la plausibilité
– la consistance formelle, logique et temporelle des données.
àà Les imprécisions ayant des impacts majeurs sur la qualité de la modélisation ont été corrigées en coordination avec l’ONEA.
218
Études de cas
Etape 3 : calibrage du modèle
àà Le processus de calibrage a été interprété sur des modèles corrigés, en utilisant les modèles de consommation observés durant les jours où le débit
et la pression ont été simultanément mesurés.
àà La rugosité des conduites a été considérée en fonction du matériau et de
l’âge du matériau.
àà Vérification du niveau du réservoir et ses impacts sur la modélisation.
àà Les pertes mineures ont été introduites dans le modèle.
Etape 4 : sélection des vannes
àà Le modèle calibré a été utilisé pour des tests de simulation des SDM.
L’analyse des résultats simulés a été utilisée pour sélectionner et dimensionner les vannes de réduction de la pression.
7.3.3 Résultats et stratégie
La solution recommandée pour un système efficace de gestion de la pression dans les
deux SDM (R7 & RE) prévoit l'utilisation de plusieurs prises d’eau équipées de
vannes de régulation de pression. Dans les deux cas, de meilleurs résultats sont obtenus avec des vannes de régulation de la pression dynamiquement contrôlées en vue
d’amoindrir la pression excessive non nécessaire durant les heures de la nuit. Le
tableau suivant montre les résultats simulés de plusieurs variantes de modèles :
Réduction des pertes en eau [m3/jour]
Alternative
PRV – fixed outlet control
PRV – critical point control
Alternative
VRP –
pression de sorte fixe
VRP – modulation de la
pression du point critique
VRP à la sortie du réservoir (variante R7-1)
116
120
Créer trois secteurs indépendants, dont chacun
possède une VRP à leur entrée (variante R7-2)
51
79
VRP à la sortie du réservoir (variante RE-1)
65
231
289
305
Une VRP à chacun des deux principaux points de
distribution (variante RE-2)
7
Comparaison d’une réduction simulée de perte en eau avec deux variantes
Études de cas
219
L’alternative R7-2 est recommandée pour le secteur R7 car elle offre plus de flexibilité pour le fonctionnement du réseau. Trois vannes sont installées au niveau des
principaux points d’approvisionnement pour chaque sous-zone nouvellement créée,
aidant à réduire les pertes en eau journalières subséquentes. Le point de réglage de
chaque vanne peut être ajusté selon les exigences de chaque zone.
RE-2 est l’option recommandée pour le secteur RE. Dans cette option, deux vannes
DN 300 sont installées au niveau des principaux points d’approvisionnement.
7.3.4 Bonne pratique
Dans cette étude de cas, les modèles du réseau hydraulique ont été utilisés pour
concevoir les SDM et sélectionner et dimensionner les vannes de régulation de la
pression. Ce processus requiert la disponibilité de données fiables sur le réseau existant et des prévisions concernant l’évolution de la population / croissance démographique, les tendances de la consommation d’eau et la réhabilitation planifiée ainsi
que des mesures d’extensions dans le réseau de distribution d’eau analysé.
7.3.5
àà
àà
àà
àà
Leçons apprises
es résultats du modèle sont seulement fiables si la donnée introduite
L
est exacte.
La modélisation hydraulique permet d’économiser du temps et de
l’argent, car plusieurs options peuvent être simulées et comparées sans
avoir besoin d’une réelle mise en œuvre.
La coopération et la communication constante avec les partenaires locaux
sont nécessaires afin d’obtenir une image claire de l’état actuel du réseau
de distribution d’eau.
Le calibrage du modèle basé sur des données de la campagne de mesures
est essentielle pour produire des résultats fiables.
7.3.6 Développement futur
La prochaine étape sera l’installation du système de gestion de la pression dans la
zone R7 et l’optimisation du secteur RE.
220
Études de cas
7.3.7
àà
àà
àà
àà
Références
S&P Consult, Rapport final- PPP Burkina Faso. Non publié, 2009.
S&P Consult, Identification des problèmes dans les zones du réseau d’appro
visionnement d’eau RE et R7 - PPP Burkina Faso.
Non publié, 2009.
VAG – Armaturen GmbH site web, www.vag-armaturen.com,
visité en Juillet 2010.
ONEA site web, www.burkina.at/ONEA, visité en Juillet 2010
7
Études de cas
221
Photo : © T. Baier, 2008
Installation d'une vanne à membrane avec by-pass
Installation de composants de gestion de la pression
7.4
Pertes
en eau réduites jusqu'à 40% cas de Ain Al Basha, Jordanie
Titre du projet
Réduction des pertes en eau à Ain Al Basha grâce à la gestion
efficace de la pression
Nom de la zone
Ain Al Basha, Amman Jordan
Branchements
4 098
Eau non vendue ENV
47,1% (2005)
Janvier 2007 - Juillet 2008 (terminé)
7.4.1 Contexte
En Jordanie, le niveau de l’eau non vendue était estimé à plus de 50% en 2004. Cela
est alarmant si l’on sait qu’il est considéré que la Jordanie est parmi les dix pays les
plus arides du monde.
A Ain Al Basha, un quartier au nord de la capitale Jordanienne Amman, le pourcentage très élevé de pertes réelles d'eau a entrainé une augmentation des ressources
financières et naturelles, limitant ainsi le service d'approvisionnement en eau des
clients. En outre, les fortes variations de pression dans le système conduisaient à de
fréquentes ruptures de conduites et à des fuites importantes.
7
L’objectif du projet était de réduire les pertes en eau réelles à l’aide de méthodes
efficaces de gestion de la pression et en renforçant les capacités du personnel en
Études de cas
223
charge de l’exploitation du système. Le projet a été entrepris en étroite collaboration
avec l’office jordanien de l’eau (WAJ) et globalement envisagé en deux phases.
Phase I : installation technique d’un système de la pression Une étude de faisabilité, une collecte de données globale, une documentation et une
évaluation ont dues être entreprises au début du projet. Les diverses parties de l’équipement ont été alors fabriquées, fournies et installées selon le plan détaillé du projet.
Un système SCADA a été installé et connecté au bureau du WAJ en vue d’exploiter
tout le potentiel du système de la gestion de la pression et de suivre ses performances
continuellement. Cette étape a permis aux techniciens et ingénieurs de suivre et
contrôler le système de façon précise sur la base de données en temps réel et de réagir
rapidement à la demande croissante.
Phase II : intégration des connaissances relatives à la gestion de la pression
Une fois que la technologie a été installée, des cours intensifs de formation et un
accompagnement sur le terrain furent entrepris pour permettre au partenaire local
de continuer à exploiter le nouveau système. Les gestionnaires et les formateurs du
WAJ ont assisté à un cours intensif de formation en Allemagne dès le début. Au
même moment, des experts de VAG ont aidé à améliorer un centre de formation local
à l’intention des ingénieurs à Amman. Le service était équipé de vannes de démonstration et de planches murales, utilisées pour former 400 à 600 techniciens et ingénieurs par an sur l’utilisation appropriée des vannes et des vannes de régulation de la
pression. En plus, les formateurs jordaniens ont été formés en vue d’incorporer durablement les connaissances sur la gestion de la pression au sein du WAJ. Un temps
considérable a été consacré à des formations pratique et théorique sur les vannes. A la
fin, les formateurs ont eu l’opportunité de mettre en pratique ce qu’ils ont appris.
7.4.3 Bonne pratique
Les avantages du projet pour WAJ comprennent :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
224
efficacité accrue et coûts plus bas de l’approvisionnement.
moins de ruptures de conduites grâce à une pression contrôlée et réduite
durée de vie accrue du réseau des conduites
pertes en eau réduites (descendant jusqu’à 30% d’ENV), eau économisée
utilisée pour augmenter / améliorer l’approvisionnement en eau
contrôle des vannes via le système SCADA
rapport d’évaluation (jour/semaine/mois/an)
renforcement des capacités pour les responsables Jordaniens.
Études de cas
Réduction du débit nocturne minimal (débit à 2h du matin)
Date
Sans contrôle [m3 / h] Date
Avec contrôle (m³/h)
Réduction du débit nocturne minimal
03.02.2008
55,01
02.03.2008
37,20
-17,81 m³/h
32%
04.02.2008
55,01
03.03.2008
37,92
-17,09 m³/h
31%
05.02.2008
62,86
04.03.2008
35,28
-27,58 m³/h
44%
06.02.2008
49,46
05.03.2008
34,08
-15,38 m³/h
31%
07.02.2008
51,30
06.03.2008
32,37
-18,93 m³/h
37%
08.02.2008
56,65
07.03.2008
41,05
-15,59 m³/h
28%
09.02.2008
47,16
08.03.2008
36,90
-10,27 m³/h
22%
Résultats obtenus dans le district de Santo Amaro entre Janvier 2005 et Juin 2006
L’approche du projet qui consiste à ne pas seulement mettre en œuvre des systèmes
de gestion de la pression, mais aussi d’intégrer les connaissances sur la gestion de la
pression dans les structures du partenaire local a été un succès. Le WAJ a suivi le
système de la gestion de la pression par la technologie SCADA. En plus, l’appui de
VAG peut être sollicité à tout moment via internet. Etendre la formation du centre
du WAJ à des ingénieurs en offrant des cours de gestion de la pression à Amman
permet de répondre aux besoins et de pérenniser le renforcement des capacités souligné en outre par le concept formation des formateurs .
7.4.5
àà
àà
àà
àà
Références
VAG – Armaturen GmbH site web, www.vag-armaturen.com,
GIZ Jordanie site web,
www.giz.de/en/weltweit/maghreb-naher-osten/1511.htm,
visité en Juilet 2010.
Gestion de la pression site web, www.waterlossreduction.com,
Dorsch Gruppe, Engicon and sebaKMT, Effective Leak Detection, repair
& maintenance Management in Ain Al Basha district - PPP Jordan.
Non publié, 2009.
Études de cas
7
225
Photo : © P. Klingel, 2006
Photo : © R. Pietschmann, 2007
7.5
Réduction
des pertes apparentes d’eau cas de Huaraz, Peru
Titre du projet
Investigation des pertes en eau et amélioration l’efficacité
hydraulique dans un secteur pilote de la ville de Huaraz.
Nom de la zone
District de Huaraz, province de Huaraz, Pérou
Habitants
Branchements
101 430
22 483
Eau on vendue ENV
51,4%
Période du projet/statut
2008-2010
Référence
Programme de mesures avec impact rapide (PMRI)
7.5.1 Contexte
La ville de Huaraz avec ses 100 000 habitants est située au nord-est du Pérou à une
altitude de 3 030 mètres. Huaraz est une ville touristique de l’Allée de Huaylas
entourée de la plus grande chaîne de montagnes du pays. Son eau est générée par de
l’eau de fonte de la Cordillera Blanca. La compagnie des eaux Chavin EPS SA est
responsable de la gestion de la distribution d’eau dans les provinces de Huaraz,
Huaylas, Chiquián et Aija.
L’eau non vendue globale de la compagnie des eaux s’élève à 51,4% et est plus élevée
que la moyenne nationale qui est de 42,1%. En outre, la ville possède un des taux les
plus élevés de consommation du pays avec une consommation journalière par habitant s’élevant à 388 litres.
Études de cas
7
227
Municipalité de Huaraz et la zone pilote (en jaune)
Ces pertes élevées sont générées par un grand nombre de problèmes incluant un
faible taux de relevé des compteurs, une grande quantité de fuites non reportées, des
conduites vieillissantes, des techniques de maintenance inadéquates et une organisation mal préparée pour résoudre ces problèmes.
Compagnies des eaux
Volume produit (m3)
Volume facturé (m3)
1 285 370
SEDAPAL
Pourcentage de l’ENV (%)
2009
2008
2007
2006
2005
740 861
42,10
42,30
42,40
43,30
43,90
658 748
411 835
38,50
37,50
37,50
39,10
41,10
Grandes entreprises
393 050
215 481
43,30
45,20
46,00
46,60
46,40
Moyennes entreprises
194 124
99 449
49,70
48,80
49,40
49,60
48,20
39 446
14 094
53,00
62,00
54,00
53,60
50,50
TOTAL
Petites entreprises
Eau non vendue au Pérou entre 2005 et 2009. (SUNASS, 2010)
228
Études de cas
Des méthodologies alternatives ont été testées dans le cadre de la coopération entre
la GIZ etla compagnie des eaux à travers un programme de mesures avec impact
rapide (PMRI). Il s’agit d’outils tels que le bilan d’eau, l’inventaire des fuites et la
modélisation du réseau hydraulique en vue d’améliorer la performance hydraulique
du réseau et établir une méthodologie systématique pour détecter et contrôler les
pertes en eau.
Le travail a consisté à tester une méthodologie, en utilisant la sectorisation et la
mesure des compteurs comme outils pour déterminer et contrôler l’état du système
d’approvisionnement :
àà
àà
àà
àà
àà
àà
àà
I l a commencé par la sélection d’une zone pilote prenant en compte plusieurs critères, incluant la simplicité de la fermeture, une grande continuité, un niveau élevé de la pression aussi bien que diverses catégories de
modèles de consommation.
Les paramètres techniques, commerciaux et cadastraux ont été mis à jour
en vue de leur utilisation pour conduire la modélisation du réseau et estimer la demande en eau.
La sectorisation a été vérifiée en isolant la zone pilote du reste du réseau.
La zone pilote est composée de 263 branchements.
Chaque compteur installé a été relevé en vue de déterminer l’étendue des
sous-estimations, qui doivent être analysées plus tard en fonction de la
marque et de l’âge.
Après isolation de la zone pilote avec entrée unique, un débitmètre a été
installé, permettant ainsi d’enregistrer la consommation brute horaire, la
consommation du secteur dans un intervalle de 24 heures ainsi que la détermination du bilan d’eau en ce qui concerne les débits nocturnes minimaux. En plus, le suivi du niveau de l’eau du réservoir a permis d’adopter
des méthodes de régulation de la pression.
Un inventaire des pertes a été fait, permettant ainsi d’identifier les facteurs qui en sont à la base. Des mesures commerciales et opérationnelles
ont été prises. La modélisation hydraulique a été vérifiée sous les nouvelles conditions et la pression a été régulée à l’intérieur du secteur.
Enfin, un nouveau bilan d’eau a permis de mesurer les résultats des mesures adoptées.
Études de cas
7
229
7.5.3 Résultats et bonne pratique
Le bilan d’eau initial a montré un niveau d’eau non vendue de 69% dans une zone
où 91% des conduites en fibrociment étaient vieux de plus de 40 ans et où 68% des
branchements avaient leurs dernières mesures datant de six ans en moyenne.
L’inventaire des pertes a révélé que 80% des pertes étaient des pertes apparentes et
les 20% restants des pertes réelles.
Les mesures correctives comportaient l’installation des compteurs dans 121 ménages,
le renouvellement des sous-compteurs et la conduite de relevés réguliers sur l’ensemble de la zone. De plus, 3,1 km de réseaux d’eau ont été inspectés à l’aide de
géophones acoustiques, dix fuites non reportées ont été détectées et réparées, dont
huit ont été trouvées dans les branchements des ménages. La pression a également
été régulée en réduisant la surpression de 45 à 25 m.
En plus, un débordement a été détecté dans le réservoir Batán qui alimente la zone
où un volume journalier de 405 m3 a été gaspillé. Ce débordement a été corrigé en
changeant le système de contrôle.
Le bilan d’eau final a montré un niveau de l’eau non vendue de 29%, qui démontre
l’efficacité des actions menées.
La recherche initiale dans le domaine de la réduction des pertes en eau et les améliorations opérationnelles dans une zone pilote a permis d’engranger des résultats à
court terme avec des niveaux et des coûts d’investissement réduits. Ces résultats ont
conduit à des conclusions générales qui peuvent être traduites en stratégies applicables à tout le système.
La combinaison des mesures telles que la sectorisation, la détermination du bilan
d’eau et un inventaire des pertes permet d’identifier des mesures correctives à long
terme. Les mesures correctives opérationnelles (installation de compteurs et détection des fuites) devraient être traitées en priorité. Toutefois, les résultats ne seront pas
adéquats si des investissements conséquents ne sont pas faits en matière de réhabilitation des réseaux vieillissants.
230
Études de cas
7.5.5
àà
àà
Références
Zegarra, B., Ticona E., Alania, G., Vidalon, F. and Rojas, F., Reducción de
pérdidas y modelación hidráulica. El ejemplo de Huaraz, Perú. Rapport
inédit, 2010.
SUNASS Gerencia de supervisión y Fiscalización, Las EPS y su desarrollo. Rapport inédit, 2010.
7
Études de cas
231
Références
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Abréviations
Abréviations
AC
AMR
ANEPSSA
API
ASCII
AWWA
Fibres-ciment (AC - Asbestos cement)
Relevé automatique des compteurs (AMR - Automatic meter reading)
Asociación Nacional de Entidades Prestadoras de Servicio de Saneamiento del Péru
Automate programmable industriel (PLC - Programmable logic controller)
American standard code for information interchange
American Water Works Association
CAL
Contrôle actif des fuites (ALC - Active leakage control)
CAPEX
Dépenses d'investissement de capital (Capital expenditures)
CCTV
Closed Circuit Television
DAO
Dessin assisté par ordinateur (CAD - Computer-aided design)
DN Diamètre nominal
DNM
Débit nocturne minimum (MNF - Minimum night flow)
DP
Partenariat pour le développement (DP - Development partnership)
DVGW
Association Allemande du Gaz et de l'Eau
ENV
Eau non vendue (NRW - Non-revenue water)
EPANET Logiciel de modélisation hydraulique de l'agence de protection
de l'environnement des Etats-Unis (EPA)
FDN
Facteur diurne / nocturne (NDF - Night to day factor)
FHNW
Université de sciences appliquées du nord-ouest de la Suisse
(Fachhochschule Nordwestschweiz)
GAWANIS Système d'information des réseaux de gaz et de l'eau
GIZ
Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
GP
Gestion de la pression (PM - Pressure management)
GPRS
General Packet Radio Service
GPS
Système de positionnement mondial (GPS - Global positioning system)
GSM
Global system for mobile communications
IBNET
International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities
ID Identification
IEC
Institut pour l'Ecopreneuriat (Institute for Ecopreneurship)
IGP
Indice de gestion de la pression (PMI - Pressure management index)
IP
Indicateur de performance
ISF
Indice structurel de fuites (ILI - Infrastructure leakage index)
IWA
Association internationale de l’eau (IWA - International Water Association)
IWG
Institute for Water and River Basin Management
KfW
Kreditanstalt für Wiederaufbau
KIT
Karlsruhe Institute of Technology
MIM
Monitoring individuel des ménages (IHM - Individual household monitor)
242
Abréviations
MNT
MZ
NEF
Modèle numérique de terrain (DEM - Digital elevation model)
Monitoring de zone (AM - Area monitor)
Niveau économique des fuites (ELL - Economic level of leakage)
OMS Organisation Mondiale de la Santé (WHO World Health Organization)
ONEA
Office National de l'Eau et de l'Assainissement (Burkina Faso)
OPEX
Dépenses d'exploitation (Operational expenditures)
P
Pression
PE
Polyéthylène
PMS
Point moyen du secteur (AZP - Average zone point)
PPP
Partenariat publique-privé
PRAA
Pertes réelles annuelles actuelles (CARL - Current annual real losses)
PRAC
Pertes réelles annuelles cibles (TARL - Target annual real losses)
PRAI
Pertes réelles annuelles inévitables (UARL - Unavoidable annual real losses)
PVC
Chlorure de polyvinyle
Q
Débit
r.s.p.
Nombre de jours où le réseau est sous pression
RDE
Réseau de distribution d’eau
RPE
Réduction des pertes en eau (WLR - Water loss reduction)
RSI
Retour sur investissement (ROI -Return on investment)
SABESP
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP
SCADA
Télésurveillance et acquisition de données
(SCADA - Supervisory control and data acquisition)
SDM
Secteur de distribution mesurée (DMA - District metered area)
SEDAPAL Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima
SGP
Secteur de gestion de la pression (PMA - Pressure management area)
SIC
Système d'information des clients (CIS - Customer information system)
SIG
Système d'information géographique (GIS - Geographic information system)
TIN
Triangulated irregular network
UFW
Eau non comptabilisée (UFW - Unaccounted-for water)
UNW-DPC UN-Water Decade Programme on Capacity Development
USD
Dollar américain
VAG
VAG-Armaturen GmbH
VRP
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WAJ
Water Authority of Jordan
WHO
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WLR
Water loss reduction
Abréviations
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Pietschmann, Tobias Tkaczik.
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246
Notes
Notes
247
Notes
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Notes
« Je suis heureux de recommander ce guide à tous ceux qui souhaitent
s'engager pour faire face aux problèmes de gestion des pertes en eau dans
les systèmes de distribution à travers le monde. La GIZ et VAG sont à
féliciter pour leur initiative visant à promouvoir les principes du groupe
spécialisé de l'IWA pour les pertes en eau, ainsi que la technologie et le
savoir-faire européen de pointe, pour aider à la réalisation de cet objec
tif important. »
Allan Lambert, Water Loss Research & Analysis Ltd
Présidence de la 1ère IWA Task Force pour les pertes en eau, 1996-1999
« Le guide donne un aperçu complet de la gestion des pertes en eau et est très
précieux pour les concepteurs en ce qui concerne la gestion stratégique rationnelle
des pertes en eau. Spécialement l'application de la gestion moderne de la pression
en conjonction avec des structures de SDM virtuelles complètent une gestion effi
cace des pertes en eau dans les réseaux d'approvisionnement avec des taux de pertes
et des fréquences de dégâts élevés. »
Erwin Kober, Managing Director, RBS Wave
« Ce guide peut être utile pour servir à la communauté de l'eau au sens
le plus large afin de réduire les pertes en eau dans les systèmes de distri
bution. UNW-DPC peut assurer que ce guide soit diffusé auprès des col
laborateurs intéressés ainsi que d'encourager leur utilisation au cours de
nos événements pour le développement des capacités à travers le monde. »
Dr. Reza Ardakanian, Directeur de UN-Water Decade Programme on
Capacity Development (UNW-DPC), Université des Nations Unies
Soutenus par :
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