Rapport de Stage - Performance Reseau AEP - VF Sept 2020 [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITE HASSAN II DE CASABLANCA FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES DE MOHAMMEDIA DEPARTEMENT GENIE DES PROCEDES ET ENVIRONNEMENT

Rapport de stage Filière d’Ingénieur d’Etat

Génie des Procédés et Environnement Option : Génie de l’Eau et de l’Environnement

Analyse des indicateurs de performance du Réseau d’Alimentation en Eau Potable de la ville de Casablanca Zone 1 – Etage 85 Modulé Présenté par : MOUKHCHANI Hajar Soutenu le 28-09-2020 devant les membres de jury : Pr. L. MOUHIR

FST-Mohammedia

Présidente

Pr. L. STOUR

FST-Mohammedia

Encadrante FSTM

M. F. TAGHLABI

LYDEC

Encadrant Externe

Pr. BENHACHMI

FST-Mohammedia

Examinateur

Année Universitaire : 2019-2020

Remerciements Au terme de ce rapport, je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnaissance aux personnes suivantes : Pr. STOUR Laila, mon encadrante universitaire à la FSTM, pour m’avoir accordé l’opportunité d’effectuer ce stage à distance auprès de la LYDEC, ainsi pour sa volonté d’encadrer et de diriger ce travail. M. TAGHLABI Fayçal, mon encadrent professionnel à la LYDEC, pour sa générosité en matière de formation. Ce travail n’aurait pas vu le jour sans la disponibilité, le conseil, et l’aide qu’il m’a accordé. Que le corps professoral et administratif de la Faculté des Sciences et Techniques de Mohammedia, trouve ici mes vifs remerciements, pour tout le travail effectué durant notre scolarité.

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Résumé Identifier et neutraliser les failles au niveau des réseaux d’alimentation en eau potable constitue une préoccupation majeure pour les gestionnaires. Il existe différentes méthodologies pour approcher ceci, dont le calcul et l’analyse des indicateurs de performance. Le sujet du présent projet de stage de fin d’année porte sur l’Analyse des Indicateurs de performance du réseau d’eau potable de la ville de Casablanca, plus précisément la zone 1 relative à l’étage 85, située au centre de la ville. Le travail a porté sur les cinq indicateurs suivants : -

Le débit minimal de nuit

-

Le rendement

-

L’indice linéaire des pertes

-

Le pourcentage en pertes

-

L’indice linéaire des fuites

L’état actuel du réseau oblige le gestionnaire à établir un plan d’actions qui vise principalement à réduire les volumes d’eau perdus. Trois types de modifications et de travaux ont été proposés au niveau de la zone concernée : -

Recherche et réparation des fuites

-

Sectorisation

-

Renouvellement partiel du réseau

Mots clés : Réseau, Alimentation en eau potable, défaillance, Indicateurs de performance.

2

ABSTRACT Identifying and neutralizing the Water Distribution System’s failures is a major concern for Water Utility Managers. There are different methodologies to approach this, including the calculation and analysis of performance indicators. This end-of-year internship project aims to analyze the Performance Indicators of the Water Supply System of the zone 1 associated to pressure stage 85, located in the center of Casablanca. The work focused on the following five indicators: -

The minimum night flow

-

The yield

-

The linear loss index

-

Leakage rate

-

The linear leakage index

In its current state, the water network requires the implementation of an action plan which aims to reduce the volume of water losses. Three main modifications have been proposed for the concerned area: -

Leak detection and repair

-

Sectorization

-

Partial system renewal.

Keywords: Network, drinking water supply, deficiency, performance indicators.

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Table de matières Remerciements ........................................................................... 1 Résumé ...................................................................................... 2 ABSTRACT .................................................................................. 3 Liste des figures ......................................................................... 7 Liste des tableaux....................................................................... 8 Liste d’abréviations .................................................................... 6 Introduction Générale ................................................................ 9 Présentation de l’organisme d’Accueil : .................................... 10 Chapitre I :Sybthese Bilbliographique ....................................... 12 I.1. Le Réseau d’Alimentation en Eau potable .............................. 13 I.1.1. Introduction à l’AEP ................................................................ 13 I.1.2. La structure d’un réseau d’AEP ................................................. 15 I.1.2.1 Les composants d’un réseau d’AEP ....................................... 15 I.1.2.2 Types de réseaux .............................................................. 15 I.1.3. Les défaillances d’un réseau d’AEP ........................................... 17 I.1.3.1. Les pertes physiques ........................................................ 17 I.1.3.2. Les pertes de comptage .................................................... 18 I.1.3.3. Les pertes commerciales .................................................. 18 I.2. La Gestion d’un réseau d’alimentation en Eau Potable ........ 19 I.2.1. La sectorisation ................................................................... 20 I.2.1.1. Définition ......................................................................... 20 I.2.1.2. Niveaux de sectorisation ..................................................... 20 I.2.2. Modulation .......................................................................... 21 I.2.3. Détection des fuites.............................................................. 22 I.2.4. Renouvellement du réseau .................................................... 26

I.3. La performance d’un réseau d’alimentation en Eau Potable 26 I.3.1. I.3.2. I.3.3. I.3.4. I.3.5. I.3.6. I.3.7.

Taux de conformité de la qualité de l’eau ................................ 27 Débit Minimal de Nuit (DMN) ................................................. 27 Rendement du réseau .......................................................... 27 Indice Linéaire des Pertes (ILP) ............................................. 28 Indice Linéaire des Fuites (ILF) .............................................. 28 Pourcentage en pertes (PP) ................................................... 28 Indice Linéaire de Réparations (ILR) ....................................... 29 I.4. Cartographie .............................................................................. 29 I.4.1. Le système d’information Géographique .................................. 29 I.4.1.1. Définition d’un système d’information géographique ............... 29 I.4.1.2. Fonctions du SIG ............................................................... 30 I.4.2. Le Logiciel ArcGIS ................................................................ 31 4

I.4.2.1. Présentation .................................................................... 31 I.4.2.2. Interface ArcGIS ............................................................... 31

Chapitre II : Présentation de la Zone d’étude ............................ 34 II.1. Système d’adduction du Grand Casablanca ........................ 35 II.2. Système de distribution du Grand Casablanca .................... 36 Chapitre III : Résultats et Discussions ...................................... 39 III.1. Analyse des indicateurs de performance ............................ 40 III.1.1. Choix des indicateurs ........................................................ 40 III.1.2. Analyse et interprétation des indicateurs .............................. 40 III.1.2.1. Débit minimal de nuit ...................................................... 40 III.1.2.2. Le rendement ................................................................. 41 III.1.2.3. L’indice linéaire des pertes ................................................ 43 III.1.2.4. Le pourcentage en Pertes ................................................. 44 III.1.2.5. L’indice linéaire des fuites ................................................. 45 III.2. Recommandations ................................................................ 47

Conclusion Générale ................................................................. 49 Références bibliographiques ..................................................... 50 Webographie ........................................................................... 51

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Liste d’abréviations LYDEC

Lyonnaise des Eaux de Casablanca

AEP

Alimentation en Eau Potable

DMN

Débit Minimal de Nuit

ILP

Indice Linéaire de Performance

ILF

Indice Linéaire de Fuites

PP

Pourcentage en Pertes

SIG

Système d’information Géographique

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Liste des figures Figure 1: le processus de production et de distribution de l’eau potable ................... 14 Figure 2 : les fonctions d’un réseau d’alimentation en eau potable (MARTIN J.L., 1999) ...................................................................................................................... 14 Figure 3 : Réseau Maillé (LALONDE B., 1991). ..................................................... 15 Figure 4 : Réseau Ramifié (LALONDE B., 1991). ................................................... 16 Figure 5 : Quelques origines des fuites (MERZOUK N., 2005) ................................. 18 Figure 6 : Processus de réduction des pertes en eau ............................................. 19 Figure 7 : Vanne de stabilisation de pression (BENARINA O., et HILALI S., 2013) ..... 22 Figure 8 : Courbe de régulation de pression......................................................... 22 Figure 9 : détection de fuites par corrélation (BENARINA O., et HILALI S., 2013)...... 23 Figure 10 : Détection de fuites par Gaz Traceur ................................................... 25 Figure 11 : Couches d’informations géographiques ............................................... 31 Figure 12 : fenêtre ArcCatalog ........................................................................... 32 Figure 13 : fenêtre ArcToolBox .......................................................................... 32 Figure 14 : fenêtre ArcMap ............................................................................... 33 Figure 15 : Vue aérienne de la ville de Casablanca ............................................... 35 Figure 16 : Différents étages de pression du réseau d’AEP–Casablanca (BENARINA O., et HILALI S., 2013) ........................................................................................... 37 Figure 17 : Sectorisation de la zone 1–étage 85 modulé........................................ 38 Figure 18 : Evolution du débit minimal de nuit ..................................................... 41 Figure 19 : Evolution du rendement ................................................................... 42 Figure 20 : Evolution du pourcentage en pertes ................................................... 44 Figure 21 : Evolution de l’indice linéaire des fuites ............................................... 46 Figure 22 : Fuites par secteur–zone 1–étage 85 modulé........................................ 47

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Liste des tableaux Tableau 1 : comparaison entre les réseaux maillés et les réseaux ramifiés .............16 Tableau 2 : tableau de référence des valeurs de l’ILP selon la norme IWA 2000 ......28 Tableau 3 : Calcul du Débit minimal de nuit .......................................................40 Tableau 4 : Calcul du Rendement .....................................................................42 Tableau 5 : Calcul de l’indice linéaire des pertes .................................................43 Tableau 6 : Calcul de l’indice linéaire des fuites ..................................................45 Tableau 7 : Recommandations .........................................................................48

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Introduction Générale L’eau est une ressource naturelle qui constitue la base de la vie et la denrée essentielle à la majeure partie des activités économiques de l’homme. Elle a été longtemps considérée comme inépuisable. Cependant, L’état actuel de la qualité des ressources en eau au Maroc est sujet d’une pression croissante, due à l’accroissement démographique, l’urbanisation, et le développement intensif de l’industrie et l’agriculture. L’Alimentation en Eau Potable (AEP) est dorénavant une priorité et droit ultime, qui fait appel à une multitude de disciplines. D'un côté le distributeur introduit une certaine quantité d'eau en tête de son réseau par un ou plusieurs points d'injection. De l'autre, les clients à qui est destinée cette eau vont utiliser chacun une partie de ce qui a été introduit dans le réseau. Entre ces deux extrémités une partie de l'eau introduite est perdue. D’où vient l’intérêt d’évaluer la performance du réseau, ce qui permettra par la suite au gestionnaire d’identifier les failles du réseau, et d’établir un plan d’action afin de les neutraliser. Le présent projet de fin d’année s’inscrit dans ce cadre. Il a permis d’étudier la performance d’une partie du réseau d’AEP de la ville de Casablanca. Ce rapport est composé de trois chapitres. Le premier présente une étude bibliographique sur l’AEP, le fonctionnement d’un réseau d’AEP, ses composants, ainsi que les moyens d’évaluation de sa performance. Quant au deuxième chapitre, il a été consacré à la présentation de la zone d’étude. Finalement, le troisième et dernier chapitre inclut l’analyse proprement dite des indicateurs de performance propres au réseau.

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Présentation de l’organisme d’Accueil : En 1997, La LYDEC a obtenu la concession de l'eau, de l'assainissement et de l'électricité de la ville de Casablanca pour une durée de 30 ans. Activités de la LYDEC1 Dans le cadre des missions confiées par les institutions agréées, Lydec est responsable de : ✓ Distribution d’eau potable : Afin de garantir l’amélioration de la qualité de l’eau, la LYDEC a pris en charge les volets suivants : • La sécurité ainsi que la continuité du service d’AEP • L’accompagnement du développement urbain et le raccordement des nouvelles zones urbaines ; • La préservation de la ressource et la lutte contre les fuites d’eau potable ; • La durabilité de la conformité de l’eau distribuée à la norme marocaine en vigueur ; • L’amélioration de la performance du réseau de distribution d’eau. ✓ Assainissement liquide : Afin de protéger l’environnement et de renforcer les infrastructures en prenant en considération la croissance démographique de la ville, la LYDEC s’est fixée les priorités suivantes : • Restriction de l’impact environnementale des eaux usées et l’amélioration de la qualité de vie des habitants • Relever les défis technologiques et humains des grands projets de dépollution ; • Renouvellement et réhabilitation des collecteurs et des équipements ; • Renforcement des projets de lutte et prévention contre les inondations ; • Surveillance de la qualité des chantiers et limitation les nuisances pour les habitants.

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Lydec

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✓ Éclairage public Depuis 2013, LYDEC est responsable de la gestion de l’exploitation et de la maintenance de la totalité du réseau d’éclairage public de l’ensemble du périmètre de la commune de Casablanca. Ce n’est qu’une année après qu’elle commença à assurer la gestion du service d’éclairage des pars et des jardins de la ville de Casablanca. La LYDEC est donc responsable de : • La sécurité et le développement social et Urbain de la ville. • La préservation de l’environnement. ✓ Distribution d'électricité Afin que l’électricité sois une énergie sure et largement disponible, Lydec s’occupe pleinement de • Garantir la continuité ainsi que la qualité du service ; • Investir dans la création ou la rénovation des ouvrages d’infrastructures électriques. • Faire durer les installations électriques grâce à des équipements performants afin d’assurer la fiabilité et la disponibilité des sources d’alimentation ; • Veiller à la sécurité de personnes et des biens ; • Améliorer la performance du réseau électrique.

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Chapitre I : Synthèse Bibliographique

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I.1.

Le Réseau d’Alimentation en Eau potable

I.1.1. Introduction à l’AEP Afin d’alimenter une population quelconque en eau, cette dernière doit être qualifiée de potable et doit donc satisfaire des normes de potabilité bien précises. De plus, elle doit être aussi en quantité suffisante pour pouvoir satisfaire les besoins de la population en question. L’AEP a donc pour but de produire, à partir d’une eau brute qui dans la plupart des cas nécessite un traitement préalable, une eau de qualité qui va être distribuée aux consommateurs par le biais d’un ensemble d’ouvrages et d’installations afin de répondre, de manière satisfaisante, à la demande de ces consommateurs. Depuis la source jusqu’à l’usager, l’eau brute subit un processus bien défini à travers plusieurs étapes à savoir (figure 1) (BENTALEB A., 2008/2009) : 1) Le captage : cette étape consiste à capter les eaux à partir des eaux de surfaces (rivières, eaux de barrages, …) ou bien des eaux souterraines (nappes phréatiques, …). En périodes de sécheresse, les barrages ont le rôle important d’assurer la continuité de cet approvisionnement vu les milliards de m3 qu’ils contiennent. 2) L’adduction : après captage, l’eau est transportée jusqu’à proximité de la zone de distribution. Cette adduction peut être : • Gravitaire : la cote de captage est largement supérieure à celle du stockage. • Par refoulement : la cote du stockage est largement supérieure à celle du point de captage. Dans ce cas, il est nécessaire d’installer une station de pompage. 3) Le traitement : cette étape permet de traiter l’eau brute et la transformer en eau potable. Le traitement peut être simple (cas des eaux souterraines) comme il peut être complexe (cas des eaux de surface). Le traitement peut se limiter à une décantation, une filtration, et une désinfection. 4) Le stockage : pour pouvoir réguler le débit dans le réseau et éviter une carence en eau en cas de forte demande ou bien de défaillance, l’eau potable est stockée dans plusieurs réservoirs qui assurent une réserve de sécurité bien précise, et souvent réajustée au chlore de nouveau avant de passer à la distribution.

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5) La distribution : finalement, l’eau préalablement stockée est distribuée à travers le réseau d’alimentation vers les abonnés

Figure 1: le processus de production et de distribution de l’eau potable

Un système d’AEP est donc une infrastructure très importante qui assure aux consommateurs une eau de bonne qualité en quantité assez suffisante pour répondre à leurs besoins, et souvent aux besoins en eau nécessaires pour lutter contre les incendies (figure 2).

Figure 2 : les fonctions d’un réseau d’alimentation en eau potable (MARTIN J.L., 1999)

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I.1.2. La structure d’un réseau d’AEP I.1.2.1

Les composants d’un réseau d’AEP

La structure du réseau d’AEP dépend de la localisation des abonnés, de leur importance et du niveau de demande à assurer. La structure traduit les dimensions des conduites, la capacité des réservoirs, le nombre de pompes et la puissance fournie. La structure du réseau tient compte d’éléments géographiques tels que la dispersion des abonnés, la présence d’obstacles naturels, la présence de routes et d’autres réseaux enterrés. Un réseau d’AEP est constitué principalement de2: • Réservoirs d’eau potable : comme leurs noms l’indiquent, ils permettent de stocker l’eau ainsi que de garantir une pression minimale au niveau du réseau. Parmi ces réservoirs, on cite les châteaux d’eau. • Canalisations : assurent le transport de l’eau mise en distribution. Elles peuvent être de différents matériaux (PVC, polyéthylène, béton armé, …) • Branchements : il s’agit du raccordement entre le réseau et l’abonné, matérialisé par le compteur d’eau. • Appareils de fontainerie : dont on site les vannes, les ventouses, les bouches et poteaux d’incendie, …

I.1.2.2

Types de réseaux

Généralement, on distingue deux types de réseaux : • Les réseaux maillés : Afin de garantir de l’eau potable pour une moyenne ou grande collectivité (cas des milieux urbains où il existe une concentration des abonnés), il est impératif que le réseau soit maillé, puisqu’il offre un meilleur service aux usagers. Un réseau maillé est constitué de conduites raccordées à ses deux extrémités (figure 3), il comporte plusieurs mailles, d’où vient son nom (LALONDE B., 1991).

Figure 3 : Réseau Maillé (LALONDE B., 1991).

2

https://www.smarteo-water.com/structure-reseau-eau

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• Les réseaux ramifiés : Ce type de réseaux, appelées aussi arborescent ou en antenne, caractérise principalement le milieu rural. Le réseau se présente selon une structure arborescente alimentée par le premier nœud, dans lequel aucune conduite n’est alimentée en retour par une autre, contrairement au réseau maillé. Cette configuration est justifiée par la dispersion des abonnés (figure 4) (LALONDE B., 1991).

Figure 4 : Réseau Ramifié (LALONDE B., 1991).

Chaque réseau représente à lui seul des avantages et des inconvénients, qu’on peut résumer dans le tableau suivant : Tableau 1 : comparaison entre les réseaux maillés et les réseaux ramifiés3

Inconvénients

Avantages

Réseau Maillé

3

Réseau Ramifié

- Approvisionnement de plus en plus sécurisé (l'eau potable peut toujours arriver chez l'usager en suivant plusieurs chemins), principalement en cas de réparation.  Le nombre d’abonnés non desservis est réduit au maximum

-

- Apparition de points de stagnation au niveau de certains tronçons.  Risque de prolifération bactérienne en cas de mauvaise chloration

- Toutes les ramifications sont privées en eau en cas de coupure de tronçon  Sécurisation en eau moins grande.

Réseau économique Circulation de l’eau de façon unilatérale  Risque de prolifération bactérienne réduit.

https://www.wikitp.fr/distribution/les-types-de-reseaux

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I.1.3. Les défaillances d’un réseau d’AEP Le système d’AEP a pour objectif principal l’approvisionnement en eau en quantité et qualité satisfaisantes, à des conditions spécifiques, sans nuire ni le système ni les consommateurs, ni l’environnement. Cependant, les réseaux d’AEP ont une durée de vie limitée. Leur vieillissement se traduit inévitablement par une nette augmentation des défaillances, ce qui engendre d’importants surcoûts. Dans certains cas, le renouvèlement en urgence des canalisations dont l'état de dégradation est avancé s’impose. De plus, certains consommateurs ont tendance à faire du détournement d’électricité et d’eau afin d’alléger leurs factures, ce qui peut couter à la régie déléguée bien plus cher qu’on le pense. C’est ici ou réside l’importance d’une meilleur connaissance et maitrise de ces phénomènes de vieillissement des réseaux d’eau potable ainsi que l’évaluation de plus près des volumes d’eau non comptabilisés. On distingue trois types de pertes dont l’impact est considéré important (BENARINA O., et HILALI S., 2013) :

I.1.3.1. Les pertes physiques Elles représentent l’ensemble des fuites liées aux eaux non facturées, qu’on peut classer en deux groupes (MERZOUK N., 2005) : • Pertes en adduction : dans le cas où le transfert d’eau entre la production et la mise en distribution est très important, des pertes, appelées pertes en adduction, apparaissent souvent. Il est cependant presque impossible d’évaluer quantitativement ces pertes en cause de l’absence du comptage à l’amont qu’à l’aval. • Pertes en distribution : ces pertes sont essentiellement dues aux fuites au niveau des joins ou bien aux différentes prises de branchement ou même sur les branchements, aux cassures de conduites, aux erreurs de comptage, ainsi qu’aux eaux piratées. Ces pertes peuvent être quantifiées en calculant la différence entre le volume d’eau mis en distribution et le volume d’eau consommé. On peut classer ces pertes physiques en se basant sur un deuxième critère qui est la visibilité de la fuite :

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-

-

Les fuites visibles : généralement déclarées soit par le client ou le personnel de l’entreprise. Ces fuites entrainent directement une intervention sur le réseau. Les fuies invisibles : ces fuites, n’apparaissant pas en surface, nécessitent des visions stratégiques et une utilisation de différents systèmes et techniques bien précises de détection de fuites.

Figure 5 : Quelques origines des fuites (MERZOUK N., 2005)

I.1.3.2. Les pertes de comptage Le vieillissement peut attaquer une conduite comme il peut attaquer le compteur d’eau. Plus sa qualité se dégrade avec le temps, plus ses comptes sont de moins en moins fiables.

I.1.3.3. Les pertes commerciales Ces pertes sont le résultat des fraudes et des vols d’eau, notamment les usagers non répertoriés par le service des eaux, les branchements illicites, les piquages avant compteurs, les prélèvements illicites sur bouches et bornes publiques (cas des entreprises de travaux publics), … Les pertes commerciales sont évaluées comme suit : 18

Pertes commerciales (estimées) = volume mis en distribution – Volume consommé (enregistré ou estimé) – pertes physiques – pertes de comptage.

I.2.

La Gestion d’un réseau d’alimentation en Eau Potable

Pour une gestion durable d’un réseau d’AEP, la réduction des volumes de perte en eau représente un enjeu majeur pour toute industrie responsable d’assurer la desserte d’une population quelconque. En effet, une stratégie de gestion des pertes permet de préserver les ressources en eau, d’économiser l’énergie liée à la production de l’eau potable, et de limiter les phénomènes de déstabilisation du sol liés aux fuites permanentes. La procédure de diminution des pertes en eau se base sur 4 axes principaux (BENARINA O., et HILALI S., 2013) : ✓ La sectorisation du réseau. ✓ La Gestion des pressions (Modulation). ✓ La recherche des fuites. ✓ Le renouvellement du réseau.

Figure 6 : Processus de réduction des pertes en eau4

4

https://www.sedif.com/imageProvider.aspx?private_resource=14067&fn=Maîtrise%20des%20pertes%20en%20eau.pdf

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I.2.1. La sectorisation Afin de pouvoir gérer un réseau d’AEP, qui a tendance à s’étendre sur des surfaces d’une centaine de kilomètres, il est indispensable de le diviser en plusieurs sections et sous sections pour que la gestion du réseau soit plus facile, précise, et efficace.

I.2.1.1. Définition La sectorisation est définie comme étant la division d’un réseau d’eau en plusieurs zones ayant un comportement homogène, afin de pouvoir mesurer, soit en permanence ou de manière temporaire, les paramètres essentiels de chaque zone : le débit et la pression. Le choix des zones doit répondre à plusieurs objectifs, dont (Département de la Gironde, 2013) : ✓ Établir un étage de pression (une portion d’un réseau de distribution, alimentée par un ou plusieurs réservoirs situés à la même altitude), ✓ Mesurer des volumes distribués, ✓ Quantifier des pertes, ✓ Sectoriser un nombre d'habitants, ✓ Limiter un linéaire de canalisations, ✓ Séparer des zones (industrielles, commerciales, urbaines ou rurales), ✓ Respecter le sens d'écoulement en fonction des points d'approvisionnement... Ensuite, les zones sont divisées en plusieurs secteurs, isolés entre eux par des vannes et équipées d’un appareil de comptage. Cette étape est la plus importante. La taille choisie d’un secteur doit être assez faible afin de fournir des informations précises, mais en même temps assez vaste pour limiter le nombre de secteurs propres à chaque zone. En général, la taille d’un secteur peut varier de 5 à 50 Km de réseau, pour les réseaux importants, cette taille peut dépasser les 100 km. Ainsi, après avoir réduit la taille du réseau, les débits sont quotidiennement mesurés, il est donc plus facile de détecter et de quantifier les fuites.

I.2.1.2. Niveaux de sectorisation En fonction de la taille du réseau, plusieurs niveaux de sectorisation sont possibles (ONEMA, 2014) : ✓ 1er niveau de sectorisation :

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Un premier niveau peut être défini en fonction des zones d’influence des ressources et des étages de pression. Les plus grands réseaux, villes et conurbations importantes, peuvent avoir un 1er niveau de sectorisation alimentant entre 10 000 et 200 000 branchements. Si, une fois en place, une sectorisation existe déjà, ce niveau de sectorisation permanente est indispensable au diagnostic du réseau, puisqu’il priorise les mesures à mettre en œuvre pour réduire les fuites. Il est convenable d’utiliser les données disponibles, ensuite les compléter par les mesures supplémentaires nécessaires. Sinon, s’il n’existe pas de sectorisation opérationnelle, il faut mettre en place une sectorisation temporaire pour collecter les données. Celle-ci pose les bases d’une sectorisation permanente qui pourra être réalisée par la suite. ✓ 2eme niveau de sectorisation : Quant à ce deuxième niveau, il permet de suivre de plus près les volumes de secteurs réduits et notamment de suivre les débits de nuit pour qu’on puisse détecter les fuites. Ce niveau de sectorisation plus détaillé est intéressant à suivre afin d’obtenir des valeurs journalières des débits et des volumes. Pour les secteurs de distribution ne comprenant pas de conduites en plastique, ce niveau de sectorisation est généralement suffisant vu les derniers développements dans les outils de pré-localisation des fuites. ✓ 3eme niveau de sectorisation : Ce dernier niveau correspond au procédée de pré-localisation des fuites du réseau par manœuvre des vannes et de suivi des débits mesurés à l’entrée de chaque secteur créé. Les pré-localisateurs de fuites ont cependant des limites en termes de détection, notamment pour les réseaux constitués de matières plastiques.

I.2.2. Modulation La modulation n’est rien d’autre que la régulation de la quantité de pression d’eau fournie à un secteur ou bien un étage, en partie ou en totalité. Le choix de moduler ou non un secteur est souvent basé sur l’état de ce secteur. Quelques-uns s’avèrent plus importants que d’autres, et donc nécessitent plus d’interventions (BENARINA O., et HILALI S., 2013). La modulation a pour objectifs de : ✓

Réduire la pression délivrée 21

✓ ✓

Limiter les pertes d’eau Réduite la fréquence des casses des conduites.

Dans la pratique, des vannes modulantes sont installées aux points d’entrée des étages, permettant de réguler l’eau délivrée, en quantité et en pression. Ceci permet de contrôler la desserte, et par la suite, limiter les pertes d’eau sur ces secteurs modules (figures 7 et 8).

Figure 7 : Vanne de stabilisation de pression (BENARINA O., et HILALI S., 2013)

Figure 8 : Courbe de régulation de pression5

I.2.3. Détection des fuites En s’échappant sous pression, l’eau génère du bruit qui est détectable par les appareils de détection des fuites dont la puissance réside dans leur capacité à traquer ce chuintement même au milieu d’un environnement bruyant. Il existe plusieurs modes de détection de fuites, dont6 : • L’écoute directe sur canalisation ou sur le sol Cette méthode, ne nécessitant pas d’appareillage avancé, exige un opérateur qui connait parfaitement le réseau et doté d’une expérience auditive. Les

5 6

http://tpil.projet.free.fr/TP_Arduino/09_Regulation.html https://www.fuite.ch/recherche-fuite-eau-techniques/

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appareils d’écoute sont généralement constitués d’un micro, un amplificateur, et d’un casque, ainsi que de plusieurs outils permettant d’analyser et de filtrer les bruits. • Pre-localisation Dans les zones où le débit minimal de nuit est important, des enregistreurs de bruits sont installés afin de localiser les fuites. Cette méthode reste avantageuse puisqu’elle ne nécessite pas de mobiliser plusieurs équipes de recherche des fuites, ce qui réduit par la suite le temps de localisation de ces fuites. • Corrélation Cette méthode a pour objectif de localiser de manière précise la position de la fuite en question. L’appareillage utilisé dans ce cas est un corrélateur acoustique menu de deux capteurs placés aux extrémités du tronçon examiné : ✓ Un accéléromètre (capte les signaux transmis par les parois des conduites) ✓ Un hydrophone (capte les signaux transmis dans l’eau) Les signaux captés par ces capteurs sont transmis à un ordinateur qui effectue une corrélation et ainsi détermine la position exacte de la fuite. La distance entre la fuite et le capteur est calculée selon l’équation suivante :

𝐝=

𝐋 − 𝐕 ∗ 𝚫𝐭 𝟐

Avec :

•

L : Distance entre les 2 capteurs

•

d : Distance entre la fuite et un des 2 capteurs.

•

V : Vitesse de propagation du bruit dans la conduite.

•

𝛥𝑡 : le décalage temporel entre l’enregistrement du bruit par les 2 capteurs.

Figure 9 : détection de fuites par corrélation (BENARINA O., et HILALI S., 2013)

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• Méthode de gaz traceur7 : Du moment qu’il existe des conduites constituées d’un mélange de matériaux de longueurs inconnues, ou dans le cas où les méthodes de détection acoustique atteignent leurs limites (fuites noyées, manque de points d’écoute, …), la recherche de fuite au gaz traceur reste souvent la dernière solution. Le gaz traceur est composé d’un mélange d’azote à 95% et d’hydrogène à 5%. Il est incolore, inodore, et non toxique. En pratique, il existe deux méthodes de détection de fuites par gaz traceur : - La première méthode consiste à purger la canalisation à fin d’évacuer toute l’eau, puis via une extrémité, le gaz pur est injecté, et mis sous basse pression. Le volume injecté est déterminé avant chaque intervention. S’il y a fuite, le gaz s’échappe par l’orifice et monte à travers le sol, les particules d’hydrogène sont alors détectées et la fuite est par la suite localisée. - La deuxième méthode consiste à l’injection de ce gaz dans une canalisation en fonctionnement avec un courant d’eau. L’injection s’arrête une fois que le gaz atteint le point de renfilage qui sera ramené ensuite par le courant d’eau Appelée méthode à eau gazeuse, celle-ci se base sur la détection des remontées de gaz le long du réseau.

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http://www.aquadetection.com/Gaz-Traceur.html

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Figure 10 : Détection de fuites par Gaz Traceur8

Les avantages de cette méthode sont multiples, dont on cite : ✓ Aucune influence sur les caractéristiques de la conduite (matériaux, diamètre, …) et de son type (irrigation, assainissement…). ✓ Parfait pour les conduites métalliques ne disposant pas de points d’accès, ainsi que celles en PVC au cas où la résonance y est trop faible. ✓ Permet une localisation précise des micro-fuites ✓ Permet de desceller toutes les fuites excitantes en une seule fois. ✓ Permet la réalisation d’un test d’étanchéité qui vérifie si le réseau est fuyard ou pas. Il existe des cas où la couche du sol qui enveloppe la canalisation est imperméable, ce sol devra être percé au préalable, de façon à atteindre la couche perméable qui permettra la résurgence du gaz.

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https://www.canalisationinspection.com/gaz-traceur/

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I.2.4. Renouvellement du réseau Le réseau d’AEP, comme toute infrastructure, a une durée de vie limitée. Les Travaux de renouvellement, définis comme étant des interventions sur les conduites susceptibles d’améliorer le fonctionnement du réseau, représentent un lourd investissement, d’où l’importance d’anticiper ces travaux et donc dégager le budget nécessaire à leur réalisation. Le choix de renouveler un réseau, en partie ou en totalité, ne se décide pas aléatoirement ; on distingue cinq grandes causes qui exigent à ce que le réseau soit renouvelé (NAFI A., 2006) : ✓ Causes techniques : liées à la dégradation du matériel (conduites, vannes, …). ✓ Causes économiques : liées aux couts d’exploitation et d’entretien des ouvrages. ✓ Causes technologiques : liées au progrès technologique des équipements. ✓ Causes règlementaires : durcissement de la règlementation à titre d’exemple. ✓ Causes contractuelles : dans ce cas, la décision de renouvellement a déjà été prise et programmée dans le contrat de construction du réseau. Le renouvellement représente plusieurs avantages par rapport au réseau, dont on cite : • • • •

I.3.

Réduction du nombre de défaillances, ce qui réduit les fuites, et par conséquent moins de pertes en eau. Baisse du nombre d’interruption du service et donc du nombre de plaintes des abonnées. Réduction des couts de maintenance et de réparation Augmentation de la durée de vie des conduites ainsi que de la fiabilité du réseau.

La performance d’un réseau d’alimentation en Eau Potable

Afin de présenter l’état des lieux d’un réseau d’AEP, il est important de réaliser un diagnostic de ce système afin d’identifier les disfonctionnements surtout les fuites, et pour pouvoir proposer en fin de compte des solutions techniques qui vont minimiser les pertes et par la suite augmenter le rendement. Dans ce cadre, plusieurs indicateurs de performance sont utilisés afin de pouvoir décider sur la performance d’un réseau d’AEP. En général, un indicateur

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n’est qu’une représentation quantitative d’un aspect bien défini qu’on désire contrôler. Il existe différents types d’indicateurs de performance des réseaux d’AEP. Cependant, chaque operateur fait ses propres choix d’indicateurs. Parmi ces indicateurs, on cite les suivants (Demassue J.L., 1994) :

I.3.1. Taux de conformité de la qualité de l’eau Cet indicateur permet de mesurer l’efficacité des contrôles microbiologiques et physicochimiques de l’eau mise en distribution. Il est exprimé en pourcentage de prélèvements d’analyses microbiologique ou physicochimique conformes selon la règlementation en vigueur.

𝑻𝑪 =

𝑵𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒆𝒍𝒆𝒗𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒔 𝑪𝒐𝒏𝒇𝒐𝒓𝒎𝒆𝒔 à 𝒍𝒂 𝒓𝒆𝒈𝒍𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝑵𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒆𝒍𝒆𝒗𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒔

𝒙 𝟏𝟎𝟎 (%)

I.3.2. Débit Minimal de Nuit (DMN) Afin d’identifier les zones ou bien les secteurs fuyards, le suivi du débit de nuit s’avère très important, puisqu’il permet de mesurer et de détecter les fuites, qu’elles soient courantes ou bien exceptionnelles, lors d’une plage horaire, généralement de 2h à 4h du matin, pendant laquelle on estime que la plupart des clients sont probablement inactifs et le débit mesuré à ce moment précis est principalement une fuite. Une multitude de débitmètres sont installés tout au long du réseau afin de mesurer le débit distribué dans chaque zone. Bien que ces débitmètres puissent être programmés pour mesurer ces débits chaque seconde, le choix de cet intervalle de temps revient en fin de compte au gestionnaire. Dans notre cas, l’intervalle choisi entre chaque mesure est de 5 minutes, ceci afin que les données à traiter soient raisonnables. La détermination du débit de nuit d’un jour quelconque se fait en calculant la moyenne des débits mesurés durant la plage horaire qui s’étend de 2h jusqu’à 4h du matin (AL-Washali T., and al., 2018).

I.3.3. Rendement du réseau Le rendement d’un réseau d’AEP est défini par le rapport entre le volume consommé comptabilisé par les clients et le volume distribué introduit dans le réseau. Ceci dit, cet indice ne permet pas de comparer entre deux réseaux, d’où l’intérêt de calculer l’indice linéaire de pertes.

𝑹𝒆𝒏𝒅𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕 =

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎é 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑫𝒊𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒖é

𝒙 𝟏𝟎𝟎 (%)

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I.3.4. Indice Linéaire des Pertes (ILP) Cet indicateur est fort, puisqu’en plus de prendre en considération le volume perdu, il prend en compte aussi le linéaire du réseau ainsi que la densité linéaire des abonnés. Il est défini par la relation suivante :

𝑰𝑳𝑷 =

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑫𝒊𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒖é−𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎é 𝑳𝒊𝒏é𝒂𝒊𝒓𝒆 𝒅𝒖 𝒓𝒆𝒔𝒆𝒂𝒖

(m3/km/j)

Quant aux valeurs de références de cet indice, elles sont représentées dans le tableau suivant (RENAUD E., 2009) :

ILP

(m3/km/j)

Tableau 2 : tableau de référence des valeurs de l’ILP selon la norme IWA 2000

Milieu Rural

Milieu SemiRural

Milieu Urbain

Bon