2.2 Le réseau et la technologie de l'alimentation en
eau potable
Les objectifs généraux du service sont de produire une eau de bonne qualité à partir
d'une eau brute pouvant nécessiter un traitement, puis de la mettre à disposition des
usagers en s'adaptant en permanence à leur demande et en préservant la qualité de
l'eau durant son séjour dans le réseau.
S'agissant d'un service public, la priorité est accordée à la permanence du service
et à la sécurité de fonctionnement tant sur le plan qualitatif que quantitatif. Les
condi-tions du service doivent être régulières, le risque de défaillance minimum, le coût de
la fourniture aussi faible que possible. Il en résulte que chaque usager doit disposer en
permanence à chaque instant du jour et de l'année et à l'emplacement où il a
sous-crit un abonnement, de la quantité d'eau conforme aux normes de potabilité dont il a
besoin et à la pression susante.
Il apparaît ainsi clairement que les contraintes technologiques sous-jacentes vont
jouer un rôle déterminant dans la construction de la fonction de coût.
L'AEP
1couvre toutes les opérations mises en ÷uvre pour assurer la desserte en eau
potable depuis le prélèvement dans le milieu naturel jusqu'au robinet de l'usager. Le
processus de production fait intervenir cinq fonctions essentielles, chacune entraînant
des dépenses spéciques :
la fonction production-traitement
2couvre l'ensemble des prélèvements d'eau
dans le milieu naturel : prise d'eau supercielle en rivière, en lac ou en mer,
cap-tage de sources, prélèvement en nappe alluviale ou profonde. Lorsqu'il est
né-cessaire, le traitement (ou potabilisation) fait partie intégrante de la production.
Les procédés de traitement les plus fréquents sont la ltration, la déferrisation,
la démanganésation, sans oublier la chloration presque toujours utilisée.
1
Pour une dénition plus complète du réseau, voir Annexe B.1.
2
On peut trouver des canalisations (adduction) véhiculant l'eau brute ou prétraitée de la zone de
prélèvement vers la zone d'utilisation, en amont des ouvrages de production.
Le transfert est le transport de l'eau potable entre ouvrages. Il peut être
gravi-taire
3ou nécessiter la mise en jeu d'un pompage (refoulement).
Le stockage consiste à réaliser des réserves d'eaux brutes (barrages) à hauteur
de l'adduction et de la production, ou bien d'eau potable (réservoirs) à l'interface
entre le transfert et un secteur de distribution.
La mise en pression d'un secteur de distribution est assurée soit de façon
gravitaire par un réservoir implanté à une cote susamment élevée, soit par
un équipement de pompage. La circulation de l'eau dans les canalisations est
évidemment un problème essentiel et la topographie de l'aire de service est un
point clé du coût de mise à disposition de l'eau. En ce sens, intégrer les capacités
des installations en jeu dans cette activité, à savoir les stations de surpression et
les réservoirs participe de cette volonté de prendre en compte toutes les spécicités
de cette industrie.
La distribution est la livraison de l'eau à l'abonné par les conduites de
distri-bution et les conduites de branchement.
Les premiers à s'être intéressés à la modélisation et l'estimation de fonctions de coût
de l'eau ont été des ingénieurs du génie civil. Orlob and Lindorf (1958) se concentrent
sur l'étude des coûts de construction d'usine et des opérations de traitement de l'eau
dans l'état de Californie. En particulier, ils proposent des chires comparatifs sur
l'im-portance des coûts selon la provenance des eaux brutes. Paine and White (1969) se
penchent sur les coûts de transport de l'eau à partir de données sur les canalisations
mais aussi des éléments relatifs aux systèmes de pompage. L'une des premières études
économiques et empiriques est l'÷uvre de Hines (1969) qui dénit une fonction de coût
de long terme pour la production d'eau dans le Wisconsin (USA).
Il est dicile de représenter de façon adéquate la technologie d'AEP au moyen
d'une fonction de coût représentative d'un service d'eau, tant l'environnement dans
3Le transport est gravitaire lorsque l'écoulement de l'eau se fait naturellement : le niveau de l'eau
statique à l'amont du tronçon considéré est à une cote supérieure au niveau d'eau statique à l'aval du
tronçon, voir Davies (1968).
2.2. Le réseau et la technologie de l'alimentation en eau potable 73
lequel le service évolue peut être diérent. La production d'eau doit être initialement
distinguée selon que la ressource est souterraine ou captée en surface. L'eau produite
à partir d'une nappe souterraine implique des coûts plus importants de forage et de
pompage alors que les coûts de traitement sont d'ordinaire plus conséquents pour les
eaux de surface. La diérence en termes de coûts moyens peut se trouver lors de la
phase de distribution qui dépend largement de la taille des zones desservies et de leur
densité en population.
Il est donc nécessaire de prendre en compte cette hétérogénéité en intégrant dans
la fonction de coût, outre les prix des facteurs de production et les volumes d'eau,
des variables représentant le stock de capital (stations de production et de traitement,
infrastructures de stockage, équipements de pompage et conduites) et l'environnement
technique (nombre de communes et d'abonnés desservis par le service).
Comme nous l'avons déjà dit plus haut, l'AEP est séparable en deux activités
principales
4: la production d'eau potable proprement dite et la distribution de cette eau
vers diérentes catégories d'usagers. L'activité de production consiste à prélever l'eau
dans le milieu naturel et à la traiter (si nécessaire) pour la rendre potable. L'activité de
distribution signie la fourniture de l'eau potable à la sortie des usines de production
aux usagers. Le volume d'eau potabilisé a alors plusieurs destinations possibles. La
première est la vente en gros à d'autres services d'eau potable. La seconde est la vente
d'eau à diérents usagers dans l'aire desservie (ménages, entreprises privées, structures
publiques...). Cependant, seulement une partie de ce volume d'eau distribué atteint
réellement sa destination, l'autre partie est perdue principalement à cause de fuites
et de ruptures de conduites. À l'étape de production, les fuites sont négligeables car
les conduites de transfert sont peu nombreuses et les fuites facilement localisables.
Lors de l'étape de distribution, des pertes se produisent à cause de joints fuyants et de
l'action de la corrosion sur les conduites. Des pertes trop élevées ne permettent plus aux
installations de faire face et peuvent aggraver le coût d'exploitation (surconsommation
d'énergie de pompage, de réactifs de traitement).
Une relation importante à prendre en compte en pratique est donc celle entre la
pression et la demande nale. Il est bien connu dans l'ingénierie de l'eau que pour
un réseau et un niveau de pertes d'eau donnés, plus il y a de pression exercée sur les
canalisations, plus grande est la vraisemblance des fuites d'eau. Par ailleurs, quand la
demande nale d'eau augmente, la pression diminue. Pour comprendre cela, imaginons
qu'un certain volume d'eau est mis à disposition des usagers soit par système
gravi-taire (en utilisant le diérentiel de hauteur entre un réservoir et les usagers nals) soit
articiellement (par pompage). Quand le débit d'eau est minimal (heures creuses par
exemple), la pression est maximale. Mais lorsque le débit d'eau consommé augmente,
la pression d'eau diminue. Donc, si on augmente la production pour accroître le volume
d'eau mis en distribution (sur le même réseau de canalisations) suite à une
augmenta-tion de la demande, la pression diminue. Ainsi, les pertes d'eau n'augmentent pas et
peuvent même elles aussi diminuer.
Par conséquent, le service d'eau doit faire face à l'alternative suivante lorsque la
demande augmente : soit elle accroît sa production en laissant les fuites en l'état, soit
elle répare les fuites avec le même volume d'eau oert.
Nous allons donc considérer deux biens produits par cette technologie. Le premier
correspond aux volumes d'eau vendus aux usagers nals et les volumes vendus en gros
à d'autres services d'eau. Le second bien est en fait non désirable et correspond aux
pertes d'eau en réseau. Bien que ce dernier volume ne soit pas vendu, il peut néanmoins
lui être associé un prix ctif égal à son coût marginal de production.
Dans le document
Analyse économique des coûts d'alimentation en eau potable
(Page 72-75)