Exemple de modélisation : le SIVOM de Nord Allier

Le synoptique et le schéma altimétrique du réseau sont présentés en Annexe 15A et B. Le syndicat est alimenté par deux ressources qui prélèvent dans la nappe alluviale de l’Allier

: les captages de Bagneux et de Veurdre. Le réseau compte 13 réservoirs pour 9 300 m3 _de

stockage. Le réseau du SIVOM, et les travaux de sécurisation réalisés par le SMEA, permettent de sécuriser les parties Nord et Sud du Syndicat à partir de chacune de ses propres ressources. Il n’existe pas d’interconnexion de secours avec une collectivité voisine. Le syndicat est autosuffisant en termes de productions.

5.3.2 Construction du modèle

5.3.2.1 Construction de la structure du réseau

Le syndicat de Nord Allier ne dispose pas de modèle hydraulique déjà construit mais il tient à jour un SIG reportant l’ensemble de son réseau. Celui-ci a donc directement été importé sous WaterGems afin de disposer du tracé des conduites et des informations renseignées. L'affectation d'une altitude à chacun des nœuds a permis de recréer le relief du secteur d’étude. L’altitude de chaque nœud a été affectée à partir de la base topographique suivante « Modèle Numérique de Terrain (MNT) grille au pas de 10 m - Allier - Puy de Dôme » accessible en open data sur le site du CRAIG (Centre Régional Auvergnat de l’Information Géographique).

Nous avons conservé 243 km de réseau structurant et les conduites conservées ont été choisies en fonction de leur diamètre et de leur rôle au sein du réseau. Ainsi on a gardé les conduites de plus de 100 mm de diamètre et toutes celles présentant un intérêt au niveau du fonctionnement hydraulique du réseau. Il a ensuite été ajouté les 13 réservoirs, 8 pompages, 1 accélérateur et 2 ressources, chacun sur des points particuliers du réseau. Le réseau modélisé est présenté en annexe 15C.

Pour chaque réservoir on renseigne :

- La cote du radier,

- Les niveaux minimum et maximum, extraits des données de télégestion,

- Le diamètre,

- Le niveau initial, renseigné grâce aux données de télégestion

- Le mode de remplissage : surverse ou fond de réservoir

Les pompes ont été configurées avec un point de conception selon les données fournies par le syndicat : un débit et une charge associée. Les conditions de démarrage et d’arrêt dépendent de l’heure et des niveaux des réservoirs, elles ont été renseignées via des jeux de contrôles, comme on peut le voir sur la capture d’écran 3 issue du modèle.

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Figure 3. Configuration des contrôles de pompes

On dispose des données de supervision du syndicat, c’est-à-dire des débits journaliers mesurés en plusieurs points du réseau. Ces données ont été insérées dans le modèle sur les troncons représentant les conduites équipées. La journée choisie est celle du 29 juin 2018, journée de semaine afin d’éviter les variations de consommations spécifiques aux week ends.

5.3.2.2 Etablissement des modèles de consommation

Les modèles de consommation permettent de représenter au mieux le comportement du réseau et des abonnés. On dispose des volumes en sortie de certains réservoirs et à différents endroits du réseau, qu’on suppose directement liés à la consommation des abonnés lorsqu’ils sont mesurés en début d’antenne et non pas entre deux réservoirs. Ainsi pour chaque chronique disponible on obtient un profil de consommation, soit une série de données constitué de coefficients, représentant la proportion de la consommation au pas de temps considéré par rapport à la consommation moyenne de la journée. Dans notre cas on obtient dix modèles répartis sur l’ensemble du réseau, dont un exemple est présenté en figure 4. Toutefois certaines zones plus isolées ne bénificient pas de données, on associe alors directement aux nœuds la consommation du secteur (quelques kilomères carrés) issue du RPQS du syndicat.

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5.3.3 Calage du modèle

Le calage permet de reproduire le fonctionnement du système le plus fidèlement possible par rapport à la réalité observée.

Afin de représenter le fonctionnement observé du réseau d’eau potable du périmètre d’étude et non le fonctionnement théorique, le modèle doit donc être calé, en période actuelle, sur la base des données de supervision. Il s’agit au départ de caler la demande horaire par secteur, à savoir imposer un profil horaire journalier par secteur selon un jour sans évènement anormal répertorié. Afin de retrouver la mesure de la variation de pression sur le réseau, il est aussi possible d’ajuster le coefficient de rugosité de certaines canalisations.

Le calage est donc réalisé à partir de l’ajustement de paramètres tels que la rugosité qui est ajustée en fonction du type de matériau de la conduite et son vieillissement, les différences entre les puissances effectives des pompes et celles indiquées par le constructeur, la gestion de la pression, l’altitude dans une moindre mesure, la géométrie exacte des cuves de stockage, etc. Cet ajustement, réalisé de manière progressive et itérative constitue le calage du modèle.

Dans notre cas nous avons principalement ajuster les modes d’alimentation et de vidanges des réservoirs ainsi que les rugosités des conduites principales. On peut alors comparer les débits modélisés (en bleu) aux débits mesurés (en rouge), comme sur les figures suivantes :

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Figure 6. Débits modélisés et mesurés de Gipcy vers Bruxières

Une fois le modèle calé on peut simuler l’évolution du syndicat et les situations futures afin de voir comment réagissent les différents éléments du réseau d’eau potable. Cela n’a pas été fait au cours du stage, l’objectif de l’étude étant de modéliser l’intégrité du département pour les situations futures.