Le travail précédent sur le réseau électrique (section 3.4) a mis en évidence la difficulté de calculer une zone réelle d’impact d’une coupure d’électricité associée à une défaillance d’un poste source. Suite aux protestations syndicales de 2016, un groupe de manifestants a coupé le courant pendant une heure au niveau du poste source de Saint-Malo-de-Guersac, au nord de Saint-Nazaire, en Loire-Atlantique. Les communiqués de presse qui ont suivi ont permis d’identifier l’étendue réelle de la zone d’impact associée à ce poste source, même si la très faible durée n’a pas entraîné de conséquences sur le réseau de distribution d’eau. Il est à noter que ce poste source se situe au bout d’une antenne du réseau de transport d’électricité, et qu’il n’avait donc pas de possibilité pour les habitants des bords de mer d’être alimentés par un autre poste source (pas de possibilité de reconfiguration). Environ 120 000 foyers ont été privés d’électricité. C’est donc sur ce territoire que nous avons choisi de simuler un réseau d’eau et l’impact d’une coupure d’électricité longue (entre 4 et 12 h).
La base de données BDTOPO ®V2.1 [IGN, BDTOPO, 2015] possède la description des bâtiments servant au réseau hydraulique : emplacement, cote, hauteur et superficie des
2 http://www.agence-nationale-recherche.fr/projet-anr/?tx_lwmsuivibilan_pi2%5BCODE%5D=ANR-14-PICS-0003
bâtiments sont disponibles pour les châteaux d’eau et les réservoirs au sol. Nous avons fait l’approximation que la surface multipliée par la hauteur des bâtiments « réservoir au sol » correspondaient aux dimensions de la cuve. Pour les dimensions des châteaux d’eau, nous avons adapté la hauteur intérieure de la cuve en fonction des consommations locales d’une demi-journée et de la superficie connue du bâti (interprétée comme la surface de la cuve), et déduit la cote du radier de la cuve grâce à la hauteur du bâtiment. La consommation de l’ensemble du bassin de Saint-Nazaire est estimée à 80 000 m3 par jour hors jour de pointe [Carene, Sécurisation, 2015]. Grâce à la base de données GEOFLA®V2.1 [IGN, GEOFLA, 2015], nous connaissons la population par commune. Les 80 000 m3 d’eau consommée par jour ont donc été répartis entre les 16 communes concernées au prorata de leur population.
Nous savons par ailleurs que ce bassin est alimenté au minimum par trois sources : Férel à 25 %, Campbon (pour la majorité) et Nantes pour une plus faible partie [Carene, origine, 2016]. En revanche, il n’y a pas d’indications sur internet de tracé des canalisations de transport, qui relient les différents châteaux d’eau et réservoirs, ni sur les canalisations de distribution. Les canalisations de transport ont donc été imaginées pour relier de façon cohérente les infrastructures de stockage entre elles, mais ce tracé est fictif. De même, les canalisations de distribution ont été approximées par le tracé des routes de ces communes avec des diamètres plus ou moins importants en fonction de l’importance de la route. Le tracé des routes provient de la base de données BDTOPO ®V2.1. Les canalisations de distribution et de transport forment un réseau d’eau de 800 km sur l’ensemble du territoire (410 km²). La carte ci-dessous présente les communes concernées par la coupure d’électricité, le positionnement des sources et le réseau de transfert imaginé pour relier les différentes infrastructures. La Figure 49 présente l’ensemble du réseau et les points de stockage avec leurs noms. Le réseau de distribution représenté correspond en réalité au réseau des routes principales sur les communes concernées.
Figure 48 : Communes privées d’électricité, sources d’approvisionnement et réseau fictif de transport d’eau
SAINT-NAZAIRE
© IGN 2016 – GEOFLA Autorisation gratuite
Figure 49 : Réseau de transport d’eau, réseau de distribution, et infrastructures de stockage
Les routes présentées ci-dessus n’incluent pas les petites voies qui desservent les habitations à proprement parler. En effet, leur densité est trop importante et leur simulation apporte un degré de détail trop élevé par rapport à la recherche de zones d’impact un peu plus générales.
En revanche, à chaque fois qu’une route pavillonnaire se connecte sur le réseau routier, nous avons défini un point de consommation (voir la carte ci-dessous). Cette méthode permet de garder la répartition de la densité des points de consommation sur le territoire. La consommation effective attribuée à ces points a été pondérée en fonction de la consommation journalière de la commune à laquelle ils appartiennent et du nombre de points dans la commune. Le tableau ci-dessous renseigne, par commune, la population, la consommation et le nombre de points recensés sur son territoire. Les communes avec un centre urbain dense comme Saint-Nazaire possèdent plus de points de consommation.
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
Figure 50 : Répartition des points de consommation associés aux routes pavillonnaires de la zone d’étude
Table 25 : Communes touchées par la coupure d’électricité, et consommation d’eau associée
Communes Population
Nombre de points de consommation
Consommation journalière communale en m3/jour
BATZ-SUR-MER 3030 56 1493.99076
DONGES 7092 79 3496.82589
GUERANDE 15722 167 7751.98767
LA BAULE-ESCOUBLAC 15474 229 7629.70724
LA TURBALLE 4554 79 2245.42373
LE CROISIC 4040 71 1991.98767
LE POULIGUEN 4810 64 2371.64869
MESQUER 1759 47 867.30354
MONTOIR-DE-BRETAGNE 6950 71 3426.81048
PIRIAC-SUR-MER 2173 62 1071.43297
PORNICHET 10323 106 5089.92296
SAINT-ANDRE-DES-EAUX 5607 45 2764.6225
SAINT-MALO-DE-GUERSAC 3215 9 1585.20801
SAINT-MOLF 2408 30 1187.30354
SAINT-NAZAIRE 67940 475 33498.9214
TRIGNAC 7153 36 3526.90293
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Le modèle de consommation proposé transforme la consommation journalière en m3 de chaque point en une consommation en L/s répartie de 8h à 20h, afin de simuler les périodes de consommations journalières, et les périodes nocturnes durant lesquelles les réservoirs se remplissent. Une précision au millième de litre par seconde a été choisie afin d’être le plus cohérent possible. Néanmoins, au vu de la durée de la simulation (12 h) et du nombre de points consommateurs (1600), cette précision entraîne au bout d’une journée un écart de 15 000 m3 et on constate que 95 000 m3 ont effectivement été consommés sur la journée de simulation au lieu des 80 000 m3. Dans la mesure où l’on cherche un réseau réaliste et non pas réel, les consommations n’ont pas été ajustées avec une précision plus grande. D’autant plus que les consommations journalières en période de pointe sont estimées à environ 110 000 m3. La consommation effective est donc réaliste.
La BDTOPO ®V2.1 fournit la cote au sol des infrastructures de stockage, et la cote des points de consommation est approximée par la cote moyenne de la commune à laquelle ils appartiennent (données fournies par GEOFLA®V2.1).
Afin d’établir un équilibre hydraulique entre les différents réservoirs et les points de consommation, il a été nécessaire de rajouter de nombreux équipements hydrauliques au réseau simulé sous Porteau. L’introduction mentionnait les équipements électro-dépendants comme les pompes ou les vannes motorisées qui stoppent le remplissage lorsque le niveau maximum du réservoir aval est atteint. D’autres équipements sont présents sur le réseau, comme des limiteurs de débit, des obstacles à l’écoulement ou encore des clapets, mais ceux-ci ont un fonctionnement uniquement mécanique et ne seront pas impactés par une coupure d’électricité. Le tableau ci-dessous résume le nombre d’infrastructures et d’équipements installés sur le réseau, ainsi que le nombre de points de consommations. On a sur l’ensemble du territoire une capacité de stockage en réservoir équivalente à celle de stockage en château d’eau, équivalente elle-même à une demi-journée de consommation. Il est important de souligner que pour les besoins de la démonstration, l’utilisation de vannes motorisées (donc électro-dépendantes) a été privilégiée par rapport à l’utilisation de vannes de contrôle de niveau altimétrique, de fonctionnement mécanique et qui jouent le même rôle (lorsque le niveau haut d’un réservoir est atteint, elle se ferme par calibrage altimétrique). Nous avons supposé un écoulement uniquement gravitaire depuis les réservoirs vers les points de consommation.
Table 26: Description des infrastructures et des équipements du réseau fictif
Tronçons 6236, représentant 796 km de linéaire
Nombre de mailles du réseau 799
Nombre d’équipements hydrauliques sur les tronçons Dont :
- Clapets
- Limiteurs de débit
- Pertes de charges singulières (obstacle à l’écoulement) - Pompes
Nœuds consommateurs 1608 (95 000 m3 consommés effectivement) Réservoirs
Sources 4 (Férel, Campbon, Campbon bis et Nantes)
Les différents résultats de simulation obtenus sur une journée classique (de minuit à minuit) pour les treize châteaux d’eau sont présentés en Annexe 5. Trois courbes sont présentées dans le tableau ci-dessous. Les oscillations obtenues sont dues à des déclenchements et aux arrêts des pompes ou des vannes motorisées en aval du réservoir considéré. Il est à noter qu’au début de la simulation, les châteaux d’eau sont presque remplis, mais que certains réservoirs le sont seulement à moitié, pour observer la phase de stabilisation entre les stockages avec le début des consommations à 8 h.
Sur les 13 courbes en annexe, on observe des périodes d’oscillations relativement différentes, avec des châteaux d’eau qui sont plus ou moins en difficulté tout au long de la journée. Le C94139, de très faible hauteur de cuve, est très sollicité de façon brutale vers la fin de la journée, et il a peu de marge de manœuvre, alors que le C61361, le C57275 et le C94937 ont une marge de manœuvre bien plus large sur l’ensemble de la période de consommation. Ce sont ces sensibilités et leur dépendance au fonctionnement des pompes qui vont être des facteurs influençant l’autonomie locale face à une coupure de courant. De plus, au vu des oscillations de hauteur constatées au cours de la journée, l’influence de l’heure de la panne électrique doit être analysée afin de déterminer si c’est un facteur prépondérant.
Table 27 : Variations de hauteur d’eau dans les châteaux d’eau au cours d’une journée sans panne électrique
C44941 (cuve de 1400 m3)
C06606 (cuve de 3650 m3)
C94139 (cuve de 814 m3)
3.5.3 Etude des facteurs d’influence sur les autonomies locales et comparaison des