Nous allons voir dans ce paragraphe si le réseau d’eau potable peut correspondre au couple (infrastructure, zone d’impact fixe), ou s’il doit lui aussi être approché par le couple (« scénario de multiple défaillance », « zone d’impact fixe associée »).
Le réseau d’eau présente trois niveaux de canalisations : celles de transfert entre les usines de production et les réservoirs, celles moyennes partant de ces réservoirs, et enfin les petites canalisations de distribution. Certaines infrastructures du réseau d’eau potable sont alimentées de façon gravitaire, d’autres nécessitent la présence de surpresseurs afin d’alimenter les points les plus élevés du réseau.
Contrairement au réseau électrique, le réseau d’eau potable est extrêmement maillé au niveau des canalisations de distribution, mais moins au niveau des grands diamètres ; ce qui veut dire qu’on ne peut pas parler de zones d’impact associée à la rupture de canalisations de petit ou moyen diamètre (absorbée immédiatement par la structure du réseau). La définition de zone d’impact associée à la rupture de canalisation de grand diamètre (lien entre réservoirs et usines) n’en n’est pas pour autant facile. En effet, leur rupture supprime une possibilité d’approvisionnement d’un réservoir, mais ne signifie pas forcément que celui-ci n’est plus alimenté (redondance d’approvisionnement pour certains). Il faut donc distinguer les canalisations selon les réservoirs qu’elles alimentent. Puis il faut distinguer les réservoirs selon leur nombre de possibilités d’approvisionnement, et considérer autant de défaillances simultanées pour parler de zone d’impact de ruptures de canalisations. Le schéma ci-dessous propose un modèle simplifié d’un réseau d’eau réaliste mais fictif. Il possède trois usines de production associées à des aires de distribution, deux usines de transfert, cinq stockages dont deux sont situées dans des zones plus élevées que les aires de distribution A1, A2 et A3.
Figure 45 : Schéma d’un réseau d’eau réaliste mais fictif
Les usines de production d’eau potable sont reliées entre elles par des canalisations de grand diamètre. Sur chacune d’elles se trouvent une usine de transfert, qui permet de « pousser l’eau » sur ces grandes distances. La défaillance d’une usine de transfert provoque la défaillance de l’ensemble de la canalisation de transfert. Cependant, elle n’entraîne pas de zones d’impact en tant que telle. Il faudrait parler d’une défaillance simultanée d’une usine de production, et de l’ensemble des usines de transfert qui lui sont associées (une ou deux en fonction des usines en Île-de-France par exemple).
La défaillance d’une usine de production et de l’ensemble de ses usines de transfert reliées ne signifie pas une zone d’impact immédiate. Il y a bien souvent un « réservoir tampon » entre la production et la distribution qui permet d’absorber des arrêts éventuels de la production. Il n’y aurait une zone d’impact qu’au bout du temps t1 nécessaire pour vider le réservoir compte tenu de la consommation du moment. Un modèle gravitaire pourrait alors être appliqué pour obtenir cette « zone d’impact ». Cependant, une ville n’est pas alimentée par un seul réservoir.
Il y en a un certain nombre qui permettent de couvrir le territoire, et la défaillance de l’un pourra être en partie compensée par une extension du territoire de distribution des autres réservoirs fonctionnels (sur le schéma précédent : les limites entre A1, A2 et A3 ne sont pas fixes). D’autant plus qu’en cas de besoin, les opérateurs de réseaux d’eau peuvent choisir d’utiliser les réservoirs normalement prévus pour alimenter les parties hautes de la ville, et de les « vider » vers la partie basse de la ville pour compenser le réservoir défaillant en ouvrant les robinets à des points de jonction. Cette solution peut être appliquée à partir de t1, et dure jusqu’à t2 compte tenu de la consommation du moment. En conclusion, considérer une zone d’impact fixe associée à une usine de production paraît peu réaliste. Il faut à chaque fois
détailler les capacités d’absorption ou d’adaptation (la réponse du système) pour en déduire les zones d’impact fixes avec deux phases d’évolution. Ces calculs de zone d’impact à différents moments nécessitent d’avoir un modèle hydraulique et les données techniques du réseau, ainsi que les consommations locales.
Les opérateurs savent par avance le type de réactions qu’ils utiliseraient dans les différentes situations, et possèdent des modèles hydrauliques permettant de simuler l’évolution des zones d’impact. La vraie difficulté consiste donc à structurer des scénarios de multiple défaillance pour lesquels ces opérateurs expliquent leur réaction, puis à extrapoler à partir de la base de données de ces résultats (« scénario de multiple défaillance », « zones d’impact fixes ») des comportements plus généraux. En effet, la crise étant par nature imprévisible, il est peu probable qu’elle rentre exactement dans la liste des scénarios élémentaires étudiés, mais il est possible qu’elle s’en approche. La table ci-dessous présente la liste des « scénarios élémentaires » intéressant à envisager pour le réseau d’eau décrit sur le schéma précédent.
En conclusion, il est peu pertinent de parler du couple (infrastructure, zone d’impact fixe) lorsque l’on considère le réseau d’eau. Il faut là aussi parler du couple (« scénario de multiple défaillance », « zone d’impact associée »). Or, les multiples redondances rendent nécessaires l’utilisation d’un modèle hydraulique qui prenne en compte le modèle numérique de terrain, les consommations et les capacités de production du réseau. Nous sommes donc là dans des zones d’impact évolutives et non plus fixes. Le scénario de défaillance doit alors également inclure dans sa description des éléments de contexte (horaire des défaillances, températures, durée, etc). Nous avons également vu que peu de catégories de scénarios causaient immédiatement une zone d’impact, et qu’il est possible de les identifier.
Par ailleurs, face à un scénario de crue centennale en Île-de-France et à une diminution très forte des capacités de production d’eau, le réseau d’eau potable peut être totalement reconfiguré, afin de ne garder en eau qu’un « squelette » de canalisations principales, le long desquelles se situeraient des points de distribution d’eau. Ce mode extrêmement dégradé n’est pas pris en compte lorsque l’on parle de zones d’impact car la différence de topologie entre les deux organisations est énorme.
Table 24 : Zones d’impacts par infrastructure sur le réseau d’eau potable de la Figure
Zone d’impact secondaire (après t1) : les usines de production P1 et P2 peuvent choisir d’augmenter la pression et d’augmenter leur zone A1 et A2 pour compenser, sur les bords, l’interruption de A3. La zone
Zone d’impact secondaire (après t1) : les usines de production P2 et P3 peuvent choisir d’augmenter la pression et d’augmenter leur zone A2 et A3 pour compenser, sur les bords, l’interruption de P1. De plus, l’opérateur peut ouvrir les jonctions des robinets R1 et R2 pour utiliser l’eau des zones de distribution élevées vers les points bas de la zone A1. Cette solution ne dure qu’un temps (jusqu’à t2) et à pour conséquences de diminuer la zone d’impact A1 mais de créer une rupture d’approvisionnement dans la zone plus élevée.
Zone d’impact tertiaire (après t2) : une fois S1, S4 et S5 vides, la zone de distribution élevée n’a plus d’eau, et un territoire légèrement moins grand que A1 n’a plus d’eau non plus.
Triple défaillance
Zone d’impact secondaire (après t1) : les usines de production P1 et P3 peuvent choisir d’augmenter la pression et d’augmenter leur zone A1 et A3 pour compenser, sur les bords, l’interruption de A2.
Défaillance d’un stockage
Les aires de distribution A1, A2 et A3 peuvent être alimentées en direct par les usines de production. Il n’y a pas de zone d’impact pour S1, S2 et S3. Une défaillance de S4 ou de S5 serait plus difficile à gérer, car la pression envoyée serait bien au-dessus des normes si l’eau était injectée directement. Mais cette solution semble possible de façon temporaire.
Défaillance d’une canalisation de transport entre usines
Voir le scénario de la défaillance de l’usine de transfert associée.