Plusieurs scénarios sont étudiés ici, mais tous concernent une panne d’électricité sur l’ensemble de la zone desservie par le poste source de Saint-Malo-de Guersac. Le tableau ci-dessous illustre l’ensemble des scénarios qui devraient être considérés lors de la recherche de modélisation des effets cascade. Seuls les deux premiers scénarios sont présentés dans ce travail. Le troisième scénario est une perspective de ce travail de thèse.
Table 28 : Scénarios d’effets cascade étudiés de chaque château d’eau. Comparer ces seuils avec l’indicateur général (capacité de stockage égale à une demi-journée de consommation, correspondant à une pénurie 6 heures après le début de la consommation soit 14h).
2 : Coupure d’électricité à 7h30 d’une durée de 1 heure, puis de 2 heures, puis de 3 heures.
Identifier le seuil d’autonomie réel du territoire face à une pénurie d’électricité à 7h30 (heure à laquelle le premier réservoir se vide totalement) et les réservoirs qui constituent les points faibles du territoire.
3 : Coupure d’électricité à 14h d’une durée de 1 heure, puis de 2 heures, puis de 3 heures.
Tester l’influence de l’heure de la panne sur le seuil d’autonomie réel du territoire face à une pénurie d’électricité et sur l’identification des points faibles du territoire.
Pour comprendre l’influence de l’électricité, deux tables dans l’Annexe 5 représentent les liens entre les pompes, les vannes motorisées et les châteaux d’eau et réservoirs au sol pour les équipements présents dans la zone de coupure (15 pompes sur 19 et 28 vannes motorisées). Une dernière table résume, dans l’Annexe 5, par château d’eau, les équipements électro-dépendants en amont et en aval. Tous les châteaux d’eau présents dans la zone de coupure d’électricité possèdent au moins un équipement électro-dépendant en amont ou en aval.
Scénario 1
Une panne d’électricité entraîne le dysfonctionnement des pompes et des vannes motorisées à 7h30. Pour rappel, certains équipements sont équipés de batteries. Ici, nous jouons simplement l’effet de leur arrêt. Si nous estimons que les batteries permettent de tenir environ 2 heures supplémentaires, un dysfonctionnement des équipements à 7h30 correspondrait à une coupure d’électricité à 5h30. C’est pourquoi il n’y a pas de mentions de ces batteries dans les scénarios ci-après.
Deux cas existent lors d’une coupure d’électricité pour les vannes motorisées : soit leur position de référence est en position ouverte, soit elle est en position fermée. Les deux cas ont été simulés ci-dessous. L’option la plus probable reste que les vannes motorisées soient en position fermée par défaut, car sinon cela siphonne les réservoirs amont par débordement des réservoirs avals, comme la simulation ci-dessous le montre. Un troisième scénario a été simulé : après une heure de panne électrique, les équipes du gestionnaire de réseau d’eau parviennent à manipuler de façon manuelle les vannes. Il s’agit du scénario 1ter. Aucun scénario n’est associé ici à la remise en route des pompes à l’aide de groupes électrogènes car cela équivaut au scénario 2 d’une coupure d’électricité restreinte dans le temps.
Scénario 1, position des vannes motorisées par défaut fixée à « ouverte »
La Table 29 illustre bien la diversité des rapidités de vidange. Elle résume par château l’heure à laquelle la hauteur passe sous le niveau minimum et la durée d’autonomie associée. Celle-ci est calculée par rapport à 7h30, car nous avons supposé que les vannes sans électricité se mettaient par défaut en position ouverte.
Table 29 : Autonomie des châteaux d’eau lorsque les vannes motorisées sont en position ouverte par défaut
Ce scénario est extrême car en maintenant les vannes en position ouverte, cela vide les châteaux d’eau dans les réservoirs, qui débordent en grande quantité. Ce n’est donc pas la consommation qui est responsable de cette faible autonomie. La position par défaut des vannes est probablement plutôt une position fermée, mais cette simulation en position ouverte permet d’illustrer la différence d’autonomie obtenue en fonction de la configuration des vannes.
Scénario 1bis, position des vannes motorisées par défaut fixée à « fermée »
Le scénario 1bis est le même que le 1, mais la position par défaut des vannes est fixée à
« fermée » après 7h30. Le calcul diverge à 13h15 (plus de 80 % des réservoirs sont vides), donc aucun seuil d’autonomie supérieur à 13h15 n’est calculé. Ce scénario est plus crédible Château Durée d’autonomie (Repère = 7 :30) Heure de vidange totale
C02306 (cuve de 3400 m3) 0 :20 7 :50
car en cas de débordements, il reste toujours la possibilité de forcer la fermeture au cas par cas, comme le montrera le scénario 1ter.
Environ les deux tiers des réservoirs sont vides en quatre heures. On est donc loin des 6 heures d’autonomie (équivalents à une demi-journée de consommation) que l’on pourrait estimer en regardant uniquement l’indicateur général du volume de stockage vis-à-vis des consommations journalières. La Figure 53 présente l’évolution spatio-temporelle de la disponibilité de l’eau aux points de consommation telle que l’a calculée Porteau. Deux tableaux en annexe décrivent l’autonomie des réservoirs et des châteaux d’eau pour le scénario 1bis. Ils montrent que les châteaux d’eau C63304, C07419, C61361 et C94139 sont des points vulnérables face à une coupure de courant. Ils ont un faible volume de stockage, sont exposés à la consommation directe de la distribution, et leur alimentation par des vannes ouvertes est primordiale. Les différences d’autonomie des châteaux d’eau sont représentées sur les cartes de la Figure 51 et la Figure 52. Les châteaux qui tombent dans un premier temps sont ceux en bout de canalisation de transport. Le château C7419 tombe en premier après 1 h (commune de Batz sur Mer), accélérant très légèrement le débit de sortie du C64142 après 8h30 (+10 % de débit sortant). La commune de Pornichet avec le C63304 est également rapidement impactée, tout comme l’ouest de Saint-Nazaire. La fermeture des vannes motorisées empêche les autres châteaux d’eau de se vider dans les réservoirs. C’est donc l’autonomie des réservoirs qu’il faut juger face à ce scénario, visible dans la table en annexe et sur la Figure 53.
Figure 51 : Carte des châteaux d’eau et de leur autonomie pour le scénario 1bis (vannes motorisées fermées)
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
Figure 52 : Carte des châteaux d’eau des réservoirs avec leur autonomie pour le scenario 1 bis (vannes motorisées fermées). Les réservoirs avec une autonomie de moins
de 4 heures ont une étiquette avec leur nom.
Figure 53 : Evolution de la disponibilité de l’eau aux points de consommation et zones d’impact évolutives
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
Le territoire présenté ci-dessus ne décrit pas un réseau d’eau réel, il reste quelques incohérences dues à un mauvais dimensionnement du réseau fictif. Par ailleurs, le scénario suivant montre qu’une intervention humaine pour assurer une manipulation des vannes (certains châteaux d’eau ont encore de l’eau dans les zones privées d’eau) change l’évolution de la répartition des points de consommation défaillants. C’est ce que nous allons simuler dans le paragraphe suivant. Néanmoins, il est déjà possible de parler de zones d’impact évolutives. Elles sont représentées sur la Figure 53 pour le scénario 1bis. Leur connaissance, même approximative, serait un plus pour la planification ou la gestion d’une crise d’un point de vue de la sécurité civile, vis-à-vis du risque de manque d’eau. Ce scénario permet également de mettre en évidence qu’une analyse générale, qui considère uniquement le volume total des stocks d’eau disponibles sur le territoire, ne permet pas de refléter les différences d’autonomies locales d’accès à l’eau courante face au scénario considéré.
Scénario 1ter : les pompes restent défaillantes, mais les vannes fonctionnent après 8h30 (approximation d’une gestion manuelle des vannes, le délai correspond à un déploiement des équipes d’interventions du gestionnaire de réseau d’eau)
Le calcul de ce scénario diverge après 18h30 avec Porteau (trop de réservoirs vides).
L’autonomie des châteaux et des réservoirs est présentée ci-dessous. Comme les réservoirs sont de nouveau alimentés par les châteaux après 1 heure, les châteaux qui n’étaient pas vides au scénario 1bis se vident ici. Pour les autres châteaux d’eau, l’autonomie est comparable.
Pour les réservoirs, l’activation des vannes après 1 heure a fait gagner en moyenne 3h10 d’autonomie par rapport au scénario 1bis. Même si on ne peut pas parler d’infrastructure mais seulement d’équipements lorsque l’on parle des vannes, il s’avère que leur rôle est tout aussi essentiel sur ce territoire que le fonctionnement des pompes car il conditionne l’accès à la ressource en eau des réservoirs et des châteaux d’eau. Deux tables en annexe détaillent les autonomies de chaque stockage. La carte ci-dessous représente l’heure à laquelle il y a eu une vidange totale des réservoirs (attention, distinct de la durée !). La plupart retrouve de l’eau en moins d’une heure. Néanmoins, ces vidanges provoquent des ruptures d’alimentation en eau sur le territoire à différentes périodes de la journée, comme le montre la carte ci-dessous.
Figure 54 : Autonomie des châteaux d’eau et des réservoirs sur le scenario 1ter
Figure 55 : Autonomie des points de consommation avant une première rupture d’alimentation en eau potable sur le scénario 1ter
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
Poches d’autonomie
© IGN 2016 – BDTOPO et GEOFLA Autorisation gratuite
Des poches d’autonomie de trois heures avant la perte d’alimentation en eau apparaissent dans ce scénario 1ter par rapport au scénario 1bis dans la zone ayant seulement une heure d’autonomie avant la première rupture de service. La carte précédente illustre la possibilité de constituer des zones d’impact évolutives lorsque l’on sait approximer la réaction de l’opérateur (hypothèse d’une manipulation manuelle des vannes motorisées en environ 1 heure). Dans une démarche de gestion de crise, une précision de l’ordre de l’heure n’est peut-être pas la plus adaptée car elle est très sensible aux conditions initiales, aux délais de réaction des équipes et aux moyens disponibles. En revanche, il est intéressant de communiquer aux institutions que sous 4 heures, l’ensemble des communes de l’agglomération de Saint-Nazaire seraient privées d’eau −dans le cadre de ce réseau fictif− à l’exception des deux à l’Est (Donges et Montoir de Bretagne), et que six communes ont une très faible autonomie (de l’ordre de l’heure) en eau face à une coupure de courant. Sur la coupure de courant réelle de juin 2016, qui a duré une heure, aucune coupure d’eau potable n’a été reportée dans les médias. Le réseau précédent est donc bien un réseau fictif, qui illustre seulement la faisabilité d’un calcul de zones d’impact évolutives.
Ces trois scénarios (1, 1bis et 1ter) sont partis du principe que la panne de courant n’était pas limitée en durée. Il est également intéressant de comparer les résultats de pannes de courant limitées dans le temps afin d’identifier le seuil temporel de résilience du territoire face à une coupure d’électricité. Ce point est abordé dans le paragraphe suivant.
Scénario 2 :
La coupure d’électricité ne dure qu’une heure entre 7h30 et 8h30. Seuls sept stockages (dont deux châteaux d’eau) sur les 45 n’ont pas assez de réserve pour résister à cette panne. Ils sont décrits ci-après. Il est à noter que cinq de ceux-ci ne sont pas vides pendant la période de coupure de courant, mais après. En effet, malgré la remise en service des vannes motorisées et des pompes, celles-ci n’arrivent pas à compenser le stock perdu pendant la coupure de courant face à la consommation de la journée. De plus, la réouverture des vannes motorisées et le démarrage des pompes provoquent des afflux par « à coups » que les systèmes d’asservissement des réservoirs ont du mal à gérer, provoquant des oscillations fortes sur les hauteurs de réservoir. Deux courbes de hauteur de réservoirs sont présentées ci-après pour illustrer ce phénomène.
Table 30 : Réservoirs R et châteaux d’eau C qui ont été vides lors du scenario 2 (1 heure de panne de courant)
Nom Heure de vidange totale
Autonomie en heure
R11028 08:10 0:40
C7419 08:30 1:00
R45295 08:40 1:10
RGroupe-de-4 09:30 2:00
R45289 10:00 2:30
R91524 15:20 7:50
C06606 19:20 11:50
Table 31 : Variations de hauteur d’eau dans les châteaux lors d’une panne électrique d’une heure à 7h30 (scénario 2)
C06606 vide à 19h20
R45289 vide à 10h
La carte ci-dessous représente les zones qui ont été privées d’eau et l’heure de cette coupure.
On peut également y distinguer des zones d’impact évolutives. En revanche, là également, il s’agit d’une coupure brève dans le temps (moins de 2 heures). Les principaux impacts se
produisent dès la coupure d’électricité. Cependant il y a une seconde « réplique » de cette coupure d’eau vers 19h30, comme le montrent à la fois la carte ci-dessous et les courbes précédentes des hauteurs d’eau dans les réservoirs.
Figure 56 : Autonomie des points de consommation avant une première rupture d’alimentation en eau potable sur le scénario 2 (1 heure de coupure)
Il serait intéressant de répéter cette analyse avec des pannes de 2, 3 ou 4 heures afin de repérer le seuil de coupure électrique au-delà duquel des coupures d’eau de plus de 4 heures en continu se font sentir. Cette analyse fait partie des perspectives de la thèse. De même, le scénario 3, qui consistait à décaler ces pannes limitées d’électricité à différents moments de la journée, ne sera pas abordé ici mais pourra faire l’objet de travaux futurs.
3.5.4 Etude de faisabilité sur la généralisation de zones d’impact évolutives et