Contribution aux méthodes de détection des fissures et des obstacles dans les conduites d’eau potable du réseau urbain

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UNIVERSITÉ MOHAMMED V – AGDAL

FACULTÉ DES SCIENCES

Rabat

N°d’ordre : 2733

THÈSE DE DOCTORAT

Présentée par :

ETTOUHAMI Mohamed Karim

Discipline : Physique

Spécialité : Mécanique et Energétique

Contribution aux méthodes de détection

des fissures et des obstacles dans les

con-duites d’eau potable du réseau urbain.

Soutenue le 22 Novembre 2014

Devant le jury :

Président :

Mr. Mohamed Ouadi BENSALAH: Professeur- Faculté des Sciences - Rabat

Examinateurs :

Mr. Mohamed BOUKALOUCH : Professeur - Faculté des Sciences - Rabat Mr. Abdelhakim Ameur ELIMRANI : Professeur - Faculté des Sciences -Rabat Mr. Abdellah ELGHARAD: Professeur - E.N.S.E.T -Rabat Mr. Chakib BOJJI : Professeur - E.N.S.E.T - Rabat

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Remerciements

Ce travail a été réalisé au Laboratoire de Thermodynamique Energétique (LTE) à la Faculté des Sciences de Rabat, Université Mohamed V-Agdal, sous la direction du Professeur Mohamed BOUKALOUCH et du Professeur Abdellah ELGHARAD . Je tiens à les remercier vivement pour m’avoir encadré et bénéficié de l’étendue de leurs connaissances et leurs compétences .

Merci à Mr. Mohammed Ouadi BENSALAH, Professeur à la Faculté des sciences de Rabat, pour l’intérêt qu’il a porté à notre travail de recherche et d’avoir accepté de présider mon jury de thèse.

Merci à Mr. Abdelhakim Ameur ELIMRANI ,Professeur à la Faculté des sciences de Rabat pour le temps qu’il a bien voulu consacrer à la lecture approfondie de ce manuscrit et d’en être rapporteur.

Que Mr. Chakib BOJJI, Professeur à l’Ecole Normale Supérieure de l’Enseignement Technique de Rabat, , trouvent ici l’expression de ma gratitude pour le temps qu’il a consacré à notre travail et d’en être rapporteur.

Un grand merci aux Professeurs Mr Younès RAOUI et Mr Abdelilah JILBAB, pour leur disponibilité, leur écoute et leur aide le long de ce travail de recherche.

J’adresse mes remerciements les plus sincères à tout le personnel de l’Office National de l’Eau Potable(ONEP) pour leur accueil au sein de leur établissement et leurs précieux aides.

Merci à mes parents qui ont toujours eu la forte confiance en ma réussite. Merci à toutes les personnes qui ont contribué, de prés ou de loin, pour la réalisation et l’aboutissement de ce travail de recherche.

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Contribution aux méthodes de détection des fissures et des

obstacles dans les conduites d’eau potable du réseau urbain.

Résumé

La disponibilité d’eau potable est un facteur majeur contribuant à la croissance du monde. Cependant, une quantité importante de transport de distribution d’eau des usines de transformation jusqu'au point de consommation n'est jamais complètement remis à sa destination. La cause de la fuite dépend de plusieurs facteurs, notamment est la présence des fissures et des obstacles dans les conduites d’eau.; Avant leur utilisation Les canalisations, doivent être inspectées et ceux qui sont défectueuses doivent être placés hors service. Nous proposons dans cette thèse deux méthodes, l’une est basée sur le traitement d'image pour trier les canalisations saines de celles qui présentent des fissures, et l’autre est basée sur la logique floue pour détecter les obstacles. Pour cela nous utiliserons un robot naviguant, réglable en différents dia-mètres intérieurs du tube avec deux caméras embarquées pour l'acquisition des images dans différentes positions et un système de transmission des informations à distance au système de traitement d’image. De plus, ce robot peut éviter les obs-tacles et asservir son navigation à l’intérieur de canalisation par la présence des cap-teurs. Autrefois ces technologies n'étaient pas disponibles à cause du coût élevé des composants utilisés ; maintenant, avec les progrès technologiques et la disponi-bilité du matériel à des prix convenables, ces méthodes deviennent de plus en plus prometteuses.

Mots clés :

Détection de fuite ; eau ; Traitement d'image ; fissure ; algorithme ; conduite d'eau ; robot mobile.

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Contribution to methods for detecting fissures and obstacles

in the drinking water infrastructure of the urban network.

Summary

Availability of drinking water is a major factor contributing to the growth of the world. However, a significant amount of transport of water distribution plants to the point of consumption is never completely delivered to its destination. The cause of the leak depends on several factors, the most important is the presence of cracks and obstacles in the water pipes. Pipes before use, must be inspected and those that are defective must be placed out of service. We propose in this thesis two methods, one is based on image processing to sort the sound of those pipes are cracked, and the other is based on fuzzy logic to detect obstacles. For this we use a robot navi-gating adjustable different inner diameter of the tube with two on-board for the acqui-sition of images in different poacqui-sitions and a system for transmitting information to re-mote system image processing cameras. In addition, this robot can avoid obstacles and enslave navigation inside pipe by the presence of sensors. Once these technol-ogies were not available because of the high cost of components used; Now, with advances in technology and the availability of equipment at reasonable prices, these methods become more and more promising.

Keywords:

Leak detection, water image processing; crack; algorithm, water pipe, fuzzy logic, mobile robot.

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Sommaire :

Liste des figures : ... 8

Lexique ... 11

Introduction ... 12

CHAPITRE I :Etudes bibliographique sur les méthodes de recherche des fuites dans un réseau urbain. ... 14

Partie A : Généralités ... 14

1- Introduction ... 14

2- Définitions concernant les réseaux ... 14

2.1- Ouvrage d’adduction ... 14

2.2- Conduite de transfert ou feeder ... 14

2.3- Conduite de distribution ... 14

2.4- Conduite de branchement ... 14

2.5- Réseau de distribution ... 15

2.6- Secteur de distribution ... 15

2.7- Volume d’eau produit (Vp) ... 15

2.8- Volume mis en distribution (Vd) ... 15

2.9- Volume consommé ( Vc) ... 16

2.10- Rendements ... 16

3- Différentes formes de pertes d’eau. ... 17

3.1- Les pertes apparentes ... 17

3.2- Les pertes non apparentes ... 18

4- Indice de perte ... 18

5- Principaux facteurs générateurs de fuites... 19

5.1- Mouvements du sol ... 19

5.2- Corrosion de la conduite ... 19

5.3- Trafic routier ... 20

5.4- Pression de service ... 20

5.5- Les vielles conduites ... 20

5.6- Age des conduites : ... 20

5.7- Température : ... 20

5.8- Conditions de poses des conduites : ... 21

5.9- Fermeture de Vanne de régulation (R.V. 600 mm) ... 21

5.10- Le coup de bélier ... 21

6-Conclusion : ... 25

PARTIE B ; Recherche des fuites ... 26

1- La double approche du problème : ... 26

2- Différentes méthodes de contrôle et de détection des fuites : ... 26

2.1- Contrôle de la pression ... 27

2.2- Détection passive ... 27

2.3- Recherche systématique ... 27

2.4-Suivi des consommations par secteur : ... 27

2.5- Comptage de nuit : ... 27

2.6- Méthode composite : ... 27

3- Méthodologie retenue par l’O.N.E.P : ... 27

3.1- Principe de base : ... 27

6

4- Opération de recherche de fuites retenue par l’O.N.E.P ... 31

4.1- Opérations préliminaires : ... 31

4.2- Phase intermédiaire : ... 35

4.3- Phase finale : recherche de fuites ... 36

5- Recommandations et conclusions : ... 45

CHAPITRE III ... 46

Techniques de pré-localisation de fuites ... 46

1- Déclenchement d’un processus : ... 46

2- Ouverture d’un dossier : ... 47

3- Enquête préliminaire ... 48

4 - Bruits créés par la fuite et bruits parasites : ... 48

4.1- Le bruit d’une fuite ... 48

4.2- Bruits divers : ... 50

4.3-Les bruits parasites. ... 50

4.4- Importance de la nature du sol du lieu d’intervention: ... 50

5-Conclusion : ... 51

CHAPITRE IV : ... 52

Appareils de recherches de fuites ... 52

et modélisation de l’état de surface de la jonction de deux ... 52

conduites d’eau potable. ... 52

1- Amplificateurs mécaniques et électroniques ... 52

2- Corrélateur acoustique primitif : ... 53

2.1- Principe de la méthode ... 53

2.2- Corrélateur acoustique moderne : ... 54

3- Modélisation de l’état de surface de la jonction de deux conduites d’eau potable. ... 55

3.1- Problématique : ... 56

3.2. Critères d’analyse de l’état de surface : (figure 4.5) ... 56

3.3- Défauts de rugosité : ... 57

3.4- Modélisation de l’état de surface : ... 58

3.5- Schéma de modélisation : ... 58

3 .6-Technique en vue de l'inspection et de la détection ... 59

Conclusion : ... 60

4- Appareils de localisation des fuites dans les conduites en plastique. ... 60

4.1- Introduction ... 60

4.2- Problèmes de fuite : ... 60

4.3- Méthodes de résolution ... 62

4.4. Conclusion ... 65

CHAPITRE V : Nouvelle méthode basée sur le traitement d’image pour détecter et localiser les fissures dans les conduites d’un réseau d’eau potable. ... 66

1- Introduction ... 66

2-Traitement de l'image et son application ... 66

3- La fissure ... 68

3.1- Image de la fissure : observations à l'œil nu ... 68

3.2. Modélisation de la fissure ... 70

3.3- Les modes de propagation des fissures : ... 71

3.4- La propagation de la fissure selon le type de matériau : ... 72

4. Analyses de texture ... 72

5. L’algorithme de segmentation EM (Expectation Maximisation) : ... 73

7

6.2- Précision : ... 75

6.3- Courbe Rappel/Précision : ... 75

6.4- Mesure de qualité F. ... 76

7- Détection et localisation de la fissure basée sur le contour et le gradient ... 77

7.1- Préambule : ... 77

7.2- Démarche de programmation : ... 78

8- Les résultats expérimentaux. ... 78

8.1- Choix des échantillons. ... 78

8.2- Choix de la résolution ... 78

8.3- Evaluation des résultats obtenus ... 79

9- Comparaison entre les résultats d’essais : ... 81

10- Conclusion : ... 82

CHAPITRE VI ... 83

Nouvelle méthode pour détecter les obstacles dans une conduite d’eau ... 83

1- Etude bibliographique sur la robotique mobile et la technologie des capteurs utilisés: .. 83

1.1- Généralité sur le robot mobile: [28,29] ... 83

1.2- Localisation des robots mobiles : ... 84

1.3- Technologie des capteurs utilisés dans le domaine de la robotique :... 85

2- Détection d’obstacle : ... 90

2.1- Introduction: ... 90

2.2- Méthodes de localisation du robot . ... 91

2.3-Simulation : ... 95

3-Conclusion : ... 101

Conclusion générale ... 102

Bibliographies : ... 103

Publications et communications orales/ affiches et annexes ... 109

Publications et communications orales / affiches ... 109

1-Publications internationales ... 109

1- Communications orales ... 109

2- Communications par affiches ... 110

ANNEXE 1 ... 111 Programme 1: ... 111 Programme 2: ... 111 Programme 3 : ... 113 Programme 5: ... 114 Programme 6: ... 115 Programme 7: ... 116 Programme 8 : ... 117 Programme 9 ... 119

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Liste des figures :

Figure 1.1 : Courbe de variation du débit en cours de fermeture de vanne ………. 23

Figure 2.1 : Allure des relevés de débit en fonction du temps pendant la nuit…………. 30

Figure 2.2 : Relevés de débit en fonction du temps après et avant intervention………. 30

Figure 2.3 : Exemple de découpage du réseau en secteurs………... 35

Figure 4.1 : Utilisation des appareils acoustiques pour détecter des fuites……… 52

Figure 4.2 : Principe de la méthode……… 53

Figure 4.3 : Corrélateur acoustique moderne………... 55

Figure 4.4 : Modélisation de jonction de deux conduites………. 56

Figure 4.5 : Schéma d’analyse d’état de surface……….. 57

Figure 4.6 : Défauts de rugosité……….. 57

Figure 4.7 : Modélisation d’état de surface……… 58

Figure 4.8 : Schéma de modélisation de l’état de surface……….. 59

Figure 4.9 : Cause des pertes……….. 62

Figure 4.10 : Utilisation des billes métalliques………. ₆₃

Figure 4.11 : Détecteur infrarouge……… 64

Figure 4.12 : Vanne non étanche………... 64

Figure 5.1 : Conception de robot d'acquisition d'images avec un modeleur volumique 67 Figure 5.2 : Robot navigant dans une conduite………. 67

Figure5.3 : Robot en perspective……… 67

Figure 5.4 : Robot en position maxi……….. 67

Figure 5.5 : Robot en position mini……… 67

Figure 5.6 : Fissure sur pare-brise d’une voiture avant et après propagation…………. 68

Figure 5. 7 : Eprouvette fissurée chargée et déchargée lors de l’essai de fatigue …… 69

Figure 5.8 : Différents types de fissures, a-superficielle, b-interne et c- traversant 70 Figure 5.9 : Propagation en mode I……… 71

9

Figure 5.10 : Propagation en mode II……….. 71

Figure 5.11 : Propagation en mode III……….. 71

Figure 5.12 : Rupture d'une éprouvette fissurée d'un composite et d'un matériau ductile 72 Figure 5.13 : La courbe rappel-précision en générale……… 76

Figure 5.14 : Courbe de Rappel/Précision……… 80

Figure 5.15 : Image avec fissure……… 81

Figure 5.16 : Image sans Fissure……….. 81

Figure 6.1 : Principe de l’odométrie………. 86

Figure 6.2 : Roue codeuse pour mesurer la rotation d’une roue……… 86

Figure 6.3 : Accéléromètres : principe et composants électroniques………. 86

Figure 6.4 : Capteur sonore……….. 87

Figure 6.5 : Télémètre laser LMS-Z120-60……… 88

Figure 6.6 : Principe de mesure de distance par télémètre laser………... 89

Figure 6.7 : Système de détection de capteurs RFID sans puce……… 98

Figure 6.8 : Principe de fonctionnement d’un capteur RFID sans puce……… 98

Figure 6.9 : Les positions estimées du robot ………. 99

Figure 6.10 : Les positions parcourues par le robot………. 99

Figure 6.11 : Nouvelle position du robot après déviation………. 99

Figure 6.12 : Evitement des obstacles par la fusion de détection EKF, de vision et de télémètre laser………... 100

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Liste des tableaux

Tableau 1.1 : Débit d’eau en fonction de la fermeture de la vanne……… 22

Tableau 1.2 : Débit de fuites en fonction du diamètre de l’orifice de la conduite 23 Tableau 1.3 : Indices de pertes en fonction de la pression de service……….. 24

Tableau 2.1 : grille récapitulant les fuites par nature de défaillance……….. 40

Tableau 2.2 : récapitulant les résultats obtenus des fuites systématiques………... 42

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Lexique

ρ : Masse volumique de l’eau ILP : Indice linéaire des pertes ILC : Indice de consommation

P : Densité de l’eau ( 1000 Kg/ m 3) & : Elasticité de l’eau (2x109 N/m2 ) e : Epaisseur de la conduite

D : Diamètre de la conduite E : Elasticité de la conduite

β : Facteur multiplicatif, fixe à 0.75 (valeur expérimentale) Im : Image au niveau de gris.

N : Le nombre des Macro Blocks varie et dépond de la taille de l’image. x : Vecteur de pixels

K : Numéro de la classe θ : Mixture de distribution. μk : Moyenne

σk : Ecart type

Pk : Vecteur de probabilité à priori de la classe k xi : Pixel appartenant à la classe k.

R : Rappel P : Précision

Δ : Seuil de décision

β : Facteur multiplicatif, fixe à 0.75 (valeur expérimentale) Im : Image au niveau de gris.

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Introduction

Devant le développement croissant des demandes en eau, l’étendue des ré-seaux de distribution d’une part, la rareté des ressources et l’exigence à la contribu-tion à l’économie de l’eau potable d’autre part, l’amélioracontribu-tion des rendements de pro-duction ou de distribution est devenue un souci permanent qui anime et guide tout gestionnaire d’eau.

Le rendement est devenu un critère de jugement fréquemment utilisé par les administrations et les médias vis à vis des distributeurs d’eau. En effet, dans les ré-flexions sur la crise économique actuelle, la lutte contre les pertes d’eau rejoint les thèmes de l’économie d’énergie et du recyclage des déchets.

Ainsi, la recherche de fuites et l’action technique visant à améliorer les rende-ments des systèmes de transport et de distribution de l’eau s’intègrent dans une dé-marche globale ayant pour objectif la lutte contre toute forme de pertes et de gaspil-lage de l’eau potable et permettant de contribuer à l’économie de l’eau avec toutes les retombées positives qui en découlent.

L’objectif du présent travail est de présenter deux nouvelles méthodes pour détecter les fuites dans des conduites d’eau d’un réseau urbain. La première est basée sur le traitement d’image pour localiser les fissures et la seconde utilise une technologie moderne de capteurs basée sur la logique floue pour détecter les obstacles dans ces canalisations.

Dans le premier chapitre, nous avons développé une recherche bibliographique des différents paramètres fondamentaux concernant les réseaux d’eau potable, en met-tant en relief les différentes formes de pertes, les principaux facteurs générateurs de fuites et les différentes méthodes de contrôle et de détection de fuites dans les con-duites d’eau en mettant en relief la méthodologie retenue par L’ONEP.

Le chapitre 2 est consacré aux techniques de pré-localisation des fuites et la tech-nologie employée dans les appareils de détection de fuites traditionnelles.

Le chapitre 3 décrit les appareils de localisation des fuites dans les conduites métal-lique et en plastiques utilisées pour la distribution d'eau potable. Il traite aussi la mo-délisation des surfaces des jonctions des canalisations.

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Le chapitre 4 développe une méthode nouvelle basée sur le traitement d’image pour détecter et localiser les fissures dans les conduites d’un réseau d’eau potable.

Le chapitre 5 traite une nouvelle méthode qui permet au système d’acquisition d’image de naviguer le long de la conduite en évitant des obstacles rencontrés.

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CHAPITRE I :Etudes bibliographique sur les

méthodes de recherche des fuites dans un réseau urbain.

Partie A : Généralités

1- Introduction

La recherche et la réparation des fuites se situent parmi les opérations directes et importantes dans le programme d’actions pour l’amélioration des performances des réseaux. L’étude des méthodes de détection des fissures et des obstacles dans les conduites passe par la connaissance des principaux paramètres qui caractérisent le réseau ainsi que les opérations retenues pour la détection des fuites.

2- Définitions concernant les réseaux 2.1- Ouvrage d’adduction

Les ouvrages d’adduction servent à mener l’eau brute depuis des sites plus ou moins éloignés ou elle est généralement plus abondante et moins polluée, vers les zones d’utilisation. Ils peuvent être à ciel ouvert (canaux, aqueduc) ou en conduites fermées. [1]

2.2- Conduite de transfert ou feeder

Une conduite de transfert véhicule l’eau potable d’un ouvrage ou d’un secteur à un autre, presque toujours sous pression, sans compter les conduites de branche-ment des particuliers. Les ouvrages de traitebranche-ment ou de stockage constituent sa li-mite amont mais elle peut aussi prendre son origine dans un secteur.

2.3- Conduite de distribution

Une conduite de distribution véhicule l’eau potable et comporte des branche-ments, elle alimente les zones à desservir et est implantée majoritairement dans des zones urbaines habitées. C’est sur cette conduite que sont effectués les branche-ments des abonnés. Son origine est définie par le réservoir de distribution ou sur l’organe de mise en pression en cas de refoulement distribution, son extrémité est le raccord avec le point de livraison.

2.4- Conduite de branchement

La conduite de branchement véhicule l’eau potable pour alimenter un abonné individuel ou collectif à partir d’une conduite de distribution. Cette conduite établie la

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liaison entre la conduite de distribution et le lieu des abonnés. Son origine est la prise sur la conduite de distribution, son extrémité est le raccord avec le point de livraison. 2.5- Réseau de distribution

Un réseau de distribution est un ensemble cohérent constitué de : Réservoirs et équipements hydrauliques,

Conduites de transfert (cas de refoulement direct), Conduites de distribution,

Conduite de branchements,

Tous les appareils de robinetterie et régulation. 2.6- Secteur de distribution

Pour des raisons de commodité de gestion, de topographie ou de géographie, un réseau de distribution peut être divisé de façon permanente ou non en zones indé-pendantes ou secteurs dont chacun est alimenté en un ou plusieurs points. Il consti-tue une unité géographique facilement isolable, reliée hydrauliquement aux mêmes ouvrages de production et de distribution. Un secteur peut être divisé en sous sec-teurs pour l’établissement d’un diagnostic de l’état d’un réseau ou pour la pré-localisation de fuites.

2.7- Volume d’eau produit (Vp)

Il s’agit du volume d’eau potable issu des ouvrages de production pour être intro-duite dans le réseau de distribution. La notion de volume produit implique que l’eau provienne d’ouvrages précédés ou non d’installations de traitement. On distingue : Le volume produit refoulé s’il existe une station de pompage.

Le volume produit gravitaire (cas de ressources gravitaires).

En cas d’absence de traitement, le captage peut être considéré comme un ouvrage de production.

2.8- Volume mis en distribution (Vd)

Par ailleurs, le volume mis en distribution représente le volume d’eau potable sortie du service de distribution (réservoir, eau provenant d’ailleurs et injectée direc-tement dans le réseau). Ce volume est la somme du volume utilisé et du volume non utilisé.

16 2.9- Volume consommé ( Vc)

Il s’agit des volumes mis en distribution et utilisés par les abonnés publics ou pri-vés comptabilisés selon le cas.

On distingue dans les volumes utilisés :

Volume comptabilisé : C’est le volume qui résulte des relevés de comptages des abonnés. Il tient compte des rectifications des erreurs de relevé et des évaluations des compteurs défectueux.

Volume non comptabilisé : Il s’agit des volumes de : Consommateurs sans compteurs ;

Service du réseau ; Détournés ;

Défaut de comptage. 2.10- Rendements

On définit les rendements suivants :

Rendement d’adduction : défini par le rapport :

.100

V

R

V

Rendement du réseau : défini par le rapport :

.100

V

R

V

Où Vd, Vc et Vp sont respectivement le volume mis en distribution, le volume utilisé (consommé) dans le réseau durant la même période et le volume produit. Les vo-lumes consommés sont plus difficiles à connaître car ils ne sont pas tous mesurés (bouche d’incendie, eau de service etc.).

Les compteurs eux même ne sont pas toujours fiables notamment lorsqu’ils sont en mauvais état (jusqu’à 10% en moins). En outre, les périodes prises en compte res-pectivement pour la détermination des volumes mis en distribution et des volumes utilisés (consommés) ne coïncident pas exactement, car le relevé des compteurs abonnés ne peut être réalisé en un seul jour au début dans la période des relevés. Si on considère que la consommation croit uniformément du début de l’année jus-qu’en été pour décroître en suite, les rendements sont vraisemblablement surévalués en début d’année et sous-évalués en fin d’année.

17 Le rendement global :

V

Rg

.100

V

Le rendement net : c’est le véritable rendement technique du réseau.

V V_{consommateur sans comptage} V _{du réseau}

comptabilisé ser ce

V 100

vi R

N _d

Ce rendement est très intéressant car il compare la totalité de l’eau sciemment utili-sée (par les usagers et par le service) à la quantité d’eau mise en distribution. Il tra-duit bien la notion de pertes d’eau si les volumes sans comptage et de service sont bien appréhendés.

Au rendement net correspond la perte d’eau suivante : Pertes d’eau = Vdétourné + Vdéfaut de comptage + Vgaspillé + Vdes fuites. 3- Différentes formes de pertes d’eau.

Les pertes d’eau peuvent avoir trois causes principales : Une mauvaise conception des installations et des ouvrages.

Un mauvais contrôle de la consommation au niveau des prises d’eau et des bran-chements.

Une présence de fuites d’eau d’origines multiples. On distingue deux sortes de pertes d’eau :

3.1- Les pertes apparentes

Elles sont dues essentiellement aux :

Pertes techniques telles que le débordement des réservoirs, les vidanges, le rinçage des conduites, les fausses manœuvres.

Pertes visibles causées par la rupture des conduites, par les branchements et les pièces spéciales.

Pertes au niveau des prises d’eau non dotées de compteurs.

La réduction de ce type de pertes dépend essentiellement de la vigilance du person-nel exploitant, de la rapidité de transmission de l’information et de la disponibilité des moyens matériels nécessaires (réduire la durée de vie d’une fuite)

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L’action du personnel du terrain est prépondérante et s’intègre dans les tâches quo-tidiennes de la gestion et de la surveillance des réseaux.

3.2- Les pertes non apparentes

Elles constituent la majeure partie des volumes d’eau perdues (presque 80%), et sont dues essentiellement :

Aux fuites sur canalisations, branchements ou autres qui sont invisibles (terrains perméables) et aux évacuations des réseaux d’assainissement.

Aux défauts de comptage, fraudes, branchements illicites.

Ces pertes représentent le souci permanent du gestionnaire des réseaux, elles nécessitent le recours à des moyens matériels et humains importants.

Si les ouvrages et les réseaux étaient parfaitement étanches et si toutes les con-sommations pouvaient être connues avec exactitude, le volume produit devrait être égal au volume distribué. Il serait de même entre le volume distribué et le volume consommé. En pratique, il existe toujours des différences entre ces volumes, les pertes sont donc inévitables.

4- Indice de perte

A cet indice, on associe souvent un indice dit ‘Indice Linéaire de Pertes’ (ILP) plus représentatif de l’état du réseau et de son étanchéité. Sa valeur s’obtient par la for-mule :

ILP V V_c / 365.L d

L étant la longueur totale du réseau exprimé en kilomètre.

L’indice linéaire de pertes s’exprime alors en m3 _{d’eau perdue par jour et par} kilo-mètre.

Pour un réseau donné, plus les termes Vd et Vc augmentent, plus le rendement s’améliore. Deux cas sont envisagés :

1ercas :

On estime que le niveau de pertes est faible pour les valeurs suivantes de ILP :

Catégorie du réseau Rural Semi- rural Urbain

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* Valeurs guides considérées comme acceptables pour les distributeurs d’eau euro-péens (Calculée hors branchement), ces mêmes valeurs sont aussi utilisées par l’ONEP

2ème cas :

S’il est dans la marge des valeurs d’un indice de pertes acceptable (propre à chaque réseau, du fait que les structures diffèrent d’un réseau à l’autre), cet indice est calcu-lé sur la base d’un rendement souhaité égal à 80% :

ILP acceptable ILC C /0,80 C / L (valeur appliquée par l’ONEP),

C = consommation supposée constante (m3/jour)

Il apparaît clairement que l’indice linéaire de pertes augmente avec la taille du sec-teur (plus le secsec-teur est important, plus l’indice est élevé).

5- Principaux facteurs générateurs de fuites.

Ils sont divers et d’importances variables selon les régions et les conditions d’exploitation, on distingue par ordre d’importance :

5.1- Mouvements du sol

Les conduites posées, sans précautions particulières dans des sols instables tels que zone alluvionnaires, en remblai, argileuses, ou comportant de nombreuses cavi-tés, sont soumises à des mouvements de sol plus ou moins importants, mais tou-jours dangereux pour les joints et les conduites elles- mêmes.

Les chantiers de travaux publics réalisés à proximité d’une conduite d’eau ne sont pas toujours entourés de précautions réglementaires. Ils peuvent engendrer des surcharges de sol inacceptables ou transmettre des vibrations excessives jusqu’à la conduite. Ils peuvent également créer des décompressions et des mouvements de terrain lorsqu’ il s’agit de terrassement exécuté dans un voisinage immédiat, les plus dangereux étant les tranchées longitudinales.

5.2- Corrosion de la conduite

C’est le cas essentiellement des conduites métalliques insuffisamment protégées, posées dans des sols acides, traversés par des nappes phréatiques ou qui sont le siège de courant vagabonds (proximité d’une ligne de chemin de fer par exemple).

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Ces conduites sont soumises à des phénomènes de corrosion (corrosion cathodique par création de piles électriques) et sont rapidement attaquées. Cette corrosion peut être localisée en un point ou au contraire s’étendre sur toute la conduite et la rendre littéralement poreuse. Dans ce dernier cas, on ne pourra que la remplacer.

5.3- Trafic routier

Les conduites placées sous des voies à forte densité de trafic routier ou soumises à des charges roulantes importantes subissent des contraintes de compression exces-sives qui les fragilisent, surtout lorsque ces conduites sont anciennes, peu profondes (les conditions de trafic actuel n’ont pas été envisagées au moment de leur pose) 5.4- Pression de service

Plus la pression de service est importante, plus les fuites peuvent apparaître sur des conduites en mauvais état. Par ailleurs, la même fuite aura un débit d’autant plus important que la pression P à l’intérieur de la conduite est élevée. v

2 q P

Le débit qv augmente encore plus vite que la racine carrée de la pression car son orifice lui- même aura tendance à s’agrandir sous l’effet de la pression.

ρ : masse volumique de l’eau 5.5- Les vielles conduites

Les vielles conduites en fonte, à joint en plomb, peuvent se décaler hors de leur lo-gement sous l’effet d’une pression excessive et surtout lorsque des coups de bélier sont engendrés.

5.6- Age des conduites :

Un réseau vétuste et mal entretenu résiste moins bien aux diverses agressions pré-citées et est généralement le siège de nombreuses fuites. Il est difficile de fixer un âge limite, mais il semblerait par expérience que la durée de vie d’une conduite po-sée dans de bonnes conditions puisse atteindre 80 à 100 ans.

Par contre, on a déjà vu des conduites mal protégées se dégrader très rapidement au point de devoir être renouvelées au bout de quelques années seulement.

5.7- Température :

Les basses températures sont généralement néfastes pour les conduites, et on observe toujours une augmentation du nombre de fuites en hiver. Mais ce sont

sur-21

tout les variations rapides de températures qui, en créant de véritables chocs ther-miques dans le matériau des conduites, peuvent provoquer des ruptures brutales. 5.8- Conditions de poses des conduites :

Une conduite posée dans les règles de l’art sera évidemment moins exposée aux divers facteurs décrits ci-dessus. Lors d’une pose de conduite, il y a lieu de surveiller essentiellement les phases suivantes : manutention et bardage des tuyaux, lit de pose en fond de fouille, butées correctement dimensionnées, calage aux reins, rem-blais bien compactés, essai de mise en pression.

5.9- Fermeture de Vanne de régulation (R.V. 600 mm)

IL y a lieu de se rendre compte que la fermeture d’une vanne de gros diamètre provoque l’arrêt d’une masse considérable d’eau en mouvement ; arrêt qui ne peut être obtenu que très lentement, si l’on ne veut risquer la destruction complète d’une ou plusieurs conduites par l’énergie cinétique de cette masse d’eau.

Par ailleurs, dans l’étranglement crée par l’obturateur, la vitesse de l’eau augmente et le débit restera sensiblement le même jusqu’aux derniers tours (voir fermeture), ceci explique les précautions particulières à prendre pour ces derniers tours.

Après fermeture, une écoute sur le carré de la vanne considérée permet de rendre compte de son étanchéité.

5.10- Le coup de bélier

Définition : Toute modification rapide de la vitesse d’écoulement dans une canalisa-tion occasionne dans cette dernière des ondes de pression appelées "coup de bélier. Elle débute par une surpression au moment de la mise en route d’une pompe ou au moment de la fermeture brusque d’une bouche d’incendie ou à l’ouverture ou la fer-meture rapide d’une vanne.

Les causes du coup de bélier sont bien connues, elles proviennent surtout des ou-vertures et fermetures trop rapides des vanne de régulation, de l’arrêt trop rapide des pompes, dans les stations d’élévation d’eau, de la présence d’air dans les conduites, de la fermeture brutale des robinets d’écoulements dans les immeubles et enfin de la dislocation du joint de soupape. Si le coup sonore (répété comme une mitrailleuse) est sec et unique, il provient de la fermeture d’un robinet de l’immeuble lui même ou d’un abonné environnant.

22

On a tort de négliger trop souvent les méfaits dus aux coups de bélier, en effet ces derniers provoquent :

- La rupture et l’éclatement des canalisations,

- Les fuites causées par le ramollissement et le desserrage des joints, - Le déréglage des appareils domestiques et le craquage des ballés, - Les éclatements des serpentins de chauffe dans les appels ménagers, - La détérioration de la robinetterie, des compteurs et des manomètres, - La fermeture d’une vanne de sectionnement.

Sur une conduite de 600 mm de diamètre et de 1,5 km de longueur, à circulation gravitaire depuis un réservoir semi-enterré, on installe un débitmètre du type « Ven-turi » à environ 1 km en amont de cette vanne d’écoulement de l’eau dans cette con-duite. A l’aide de la manœuvre qui peut être commandée du poste de contrôle par l’équipe manœuvrant la vanne, nous pouvons ainsi étudier le ralentissement du flot et être averti du changement de régime d’écoulement.

Il faut effectuer 50 tours pour constater une réduction du débit de 16 l/s.

Tableau 1.1 : Débit d’eau en fonction de la fermeture de la vanne Nombre de tours

effec-tués sur la vanne Débit en I/s Débit en m 3 /h 0 50 55 56 56,25 56,5 57 123 107 82 40 31 10 0 442,8 385 198 144 110 36 0

23

Figure 1.1 : Courbes des variations du débit en cours de fermeture de vanne : 1 : vanne DN150 2 : Vanne DN 80

Le tableau 1.2 ci-dessous permet de mieux évaluer le débit des fuites en fonction du diamètre de l’orifice de la fuite. Ce débit approximatif est obtenu sous une pression de 5 bars.

Tableau 1.2 : Relevé du débit de fuites en fonction du diamètre de l’orifice de la conduite.

Caractéristiques de l’orifice Débit en litre par Débit en m3 par Diamètre en

mm

Section en mm2

Minute Heure jour Mois

0,5 0.196 0.33 20 0.48 14.4 1 0.785 0.97 58 1.39 41.6 1.5 1.766 1.82 110 2.64 79 2 3.14 3.16 190 4.56 136 2.5 4.90 5.09 305 7.30 218 3 7.065 8.15 490 11.75 351 3.5 9.116 11.3 680 16.3 490 4 12.56 14.8 890 21.4 640

24

Le tableau 1.3 qui suit montre la variation des indices de pertes en fonction de la pression :

Tableau 1.3 : Indices de pertes en fonction de la pression de service Pression en Bars Indice de perte en %

5 100

4 89

3 77

2 63

1 45

(La valeur 100% maximale étant attribuée à la pression de service de 5 bar)

4.5 15.89 18.2 1100 26.4 790 5 19.62 22.3 1340 32 690 5. 5 23.75 26 1560 37.4 1120 6 28.26 30 1800 43.2 1300 6.5 33.17 34 2050 49.1 1478 7 38.46 39.3 2360 56.8 1700

25 6-Conclusion :

Il convient de rappeler que les rendements et les indices de pertes permettent d’apprécier l’état du réseau et la qualité de la distribution d’eau.

Les actions (à court, moyen et long terme) à entreprendre après le diagnostic doivent prendre en considération les aspects économiques et les limites de la recherche de fuites. Ainsi, il est plus intéressant d’améliorer un rendement médiocre d’un réseau que de persévérer à améliorer un bon rendement. Il est rentable d’effectuer des campagnes de recherche de fuites, lorsqu’elles permettent de différer des investis-sements sur les ouvrages de production et de distribution.

Les pertes d’eau en distribution représentent non seulement les fuites, mais aussi les consommations sans comptage, les défauts de comptage et les vols d’eau.

Les limites de la recherche de fuites sont par conséquent fixées par : L’importance des pertes d’eau imputables aux fuites,

Le gain financier qui résulte de l’amélioration du rendement et le coût que cela repré-sente.

Le gestionnaire de réseau doit donc se donner en permanence les moyens de con-naître l’origine et la quantification des différents types de pertes sur son réseau afin d’éviter le risque d’erreur concernant la ou les pertes qui pénalisent le rendement, surtout s’il envisage de modifier la stratégie et les moyens en matière de recherche de fuites.

26

PARTIE B : Recherche des fuites

1- La double approche du problème :

Le rendement des réseaux doit être considéré en tant qu’élément de gestion saine de notre part. L’autre aspect, qui s’appréhende le plus souvent à travers la notion la plus simple, celle du rendement en pourcentage, doit être pris en compte en tant qu’élément porteur pour valoriser la gestion privée. Il doit nous amener en particulier à nous interroger chaque fois que nous constatons des rendements médiocres (La barre des 80% est souvent prise en compte).

La recherche de fuites constitue la base indispensable d’une gestion efficace des réseaux de distribution d’eau potable dont la surveillance et l’amélioration sont un des éléments de celle- ci.

Une campagne de recherche de fuites ne doit pas se restreindre au seul sens qu’évoque son nom. Elle doit partir depuis la vérification de la fiabilité de l’information servant au calcul du principal indicateur, mais non l’unique, qui est le rendement du réseau, jusqu’à l’évaluation de l’impact et de la participation à l’identification des tra-vaux nécessaires à l’amélioration de l’état des réseaux. Ainsi, et au delà de la techni-cité qui caractérise cette fonction, la recherche de fuites doit être perçue comme un état d’esprit et une manière d’être plus qu’une façon de faire, elle doit suivre l’évolution de la technologie de recherche de fuites tant au niveau méthode que ma-tériel.

2- Différentes méthodes de contrôle et de détection des fuites :

Le choix d’une méthode de contrôle des fuites doit tenir compte des facteurs tech-niques et économiques, en particulier :

- L’importance des fuites.

- L’intérêt de réduire les fuites.

- Les coûts de mise en œuvre des différentes méthodes de détection.

27 2.1- Contrôle de la pression

La diminution de la pression signale l’existence de nouvelles fuites et réduit le débit des fuites existantes.

2.2- Détection passive

Seules sont localisées et réparées les fuites évidentes signalées par l’apparition d’un débit de fuites visibles ou par les réclamations des consommateurs.

2.3- Recherche systématique

Des équipes spécialisées procèdent à la visite systématique des appareillages placés sur le réseau et à l’auscultation systématique des conduites et des branche-ments par écoute des fuites.

2.4-Suivi des consommations par secteur :

Le réseau est divisé en secteurs et la consommation de chaque secteur est mesurée et suivie : les anomalies donnent lieu à des enquêtes.

2.5- Comptage de nuit :

Les comptages de nuit, par secteur ; associés à une enquête sur les consommateurs de nuit ; est souvent très révélatrice de l’état du réseau.

2.6- Méthode composite :

Elle fait appel simultanément aux différentes méthodes ci- dessus. 3- Méthodologie retenue par l’O.N.E.P :

3.1- Principe de base :

La nuit, les activités domestiques se réduisent et la demande générale en eau po-table diminue. Les courbes de consommations journalières d’un réseau montrent un minimum qui se situe en général entre minuit et 5H du matin.

La probabilité pour qu’un abonné consomme de l’eau pendant cette période est en effet faible. Il y a ainsi des périodes plus ou moins longues, pendant lesquelles la consommation globale est minimale. En général, cette consommation nocturne ne tombe jamais à zéro pour les raisons suivantes :

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Il existe des abonnés qui exercent une activité nocturne privée ou industrielle con-sommatrice d’eau en continu.

Il existe des fuites au niveau des appareils installés sur le réseau (joints vieillissants, etc..).

L’absence de fuites est obtenue si le débit mesuré est égal au débit minimum estimé. Si le débit mesuré est supérieur au débit minimum estimé, il existe alors des fuites et la différence entre ces deux débits (débit de fond et débit minimum) représente le débit théorique des fuites.

Techniquement, la méthode d’élimination (secteur par secteur) la nuit n’est pas pra-tique du fait qu’elle met le réseau à vide mais sans affecter les conduites maîtresses qui emmènent l’eau vers les secteurs en charge. Ces dernières vont faire l’objet d’un secteur à part, (méthode utilisée actuellement par l’ONEP par manque des moyens). En effet, l’implantation des débitmètres en tête de chaque secteur demande un in-vestissement très coûteux.

3.2-Technique de contrôle et de détection de fuites Méthode des débits minimums

Les débits minimums de fuites mesurés la nuit, seront ramenés en m3 par jour et par kilomètre de canalisation (m3/( km.j)). La comparaison des valeurs obtenues sur chaque secteur permet de définir l’ordre des priorités d’interventions.

De plus, l’indice linéaire des pertes globales du réseau mesuré la nuit, peut être comparé à l’indice linéaire des pertes générales issu des statistiques d’exploitation sur un trimestre, un semestre ou sur une année.

Ces deux valeurs permettent de vérifier si la recherche de fuites a une incidence sur le rendement du réseau et permettent aussi de juger l’utilité d’une intervention.

Note :

ILP général (calculé sur la base d’un trimestre) = (D – C) / L (m3

/( km.j). D : Volume distribué sur un trimestre en m3,

C : Volume consommé pendant un trimestre en m3. * 1er cas :

ILP général = ILP de nuit.

Les indices de perte sont sensiblement égaux, la plupart des pertes proviennent donc des fuites (presque 90%).

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* 2ème cas :

ILP général > ILP de nuit. (Rapport de l’ordre de 0,5 et plus)

Dans ce cas on soupçonne la présence des branchements clandestins, fraude ou défaut du comptage général….

Les mesures des débits de nuit seront effectuées avant et après l’intervention sur les mêmes jours calandres ; soit une mesure de débit de nuit sur la totalité du réseau, soit une mesure par secteur si le réseau est déjà découpé en secteurs hydraulique-ment isolés. Ce découpage peut ne pas être permanent, il est mis en place à des fins d’étude pour établir un diagnostic sur l’état du réseau.

Cette méthode consiste à isoler un secteur du réseau de distribution et à suivre at-tentivement, grâce à des dispositifs de comptage appropriés, les volumes d’eau qui entrent dans ce secteur, en particulier la consommation nocturne. On pourra ainsi mesurer la consommation globale du secteur, et pour cela il est nécessaire de bien connaître l’état des vannes et d’effectuer des manœuvres adéquates.

En général, cette méthodologie est basée sur la mesure des débits de nuit après sectorisation du réseau de distribution. Les débits de pertes par secteur sont toute-fois évalués différemment.

On installe sur plusieurs points précis du réseau des débitmètres à ultrasons qui permettent de comptabiliser tous les débits entrant et sortant des secteurs. Par manque de moyen, on peut installer un compteur général en tête du réseau. On pro-cède alors par élimination progressive pendant la nuit, secteur par secteur. La me-sure se fait alors sur une durée de plusieurs heures (en préférence entre 00H et 05H du matin) et pour l’ensemble du centre si le nombre de débitmètres disponibles le permet.

On peut noter durant un court instant, une absence quasi totale de consommation d’abonnés (exception faite des consommations continues qui peuvent être réperto-riées à l’avance et donc connues).

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Figure 2.1 : Allure des relevés de débit en fonction du temps pendant la nuit.

Ces débits de nuit seront exprimés en m3/(km.j). On peut déduire ainsi l’indice linéaire de pertes instantané. Que ce soit pour la totalité du réseau ou par secteur, cet indice sera comparé à l’indice linéaire de pertes acceptable (appelé aussi indice de consommation) calculé sur la base d’un rendement souhaité de 80%. La priorité d’intervention sur les secteurs sera en fonction de l’importance de cet écart.

ILC = (C/0.80 – C) /L.

ILC : indice linéaire de consommation

C = Consommation sur un trimestre (m3/j) L = Longueur du réseau (km)

Les débits de nuit avant et après l’intervention auront l’allure suivante :

Figure 2.2 : Relevés de débits en fonction du temps après et avant intervention Le rendement avant et après intervention peut être aussi calculé de la façon suivante : Débit Courbe avec fuite Courbe sans fuite

Débit de fuite

Consommation nocturne

Temps en heure Temps

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Rendement avant intervention = ILC/ (ILC+ ILP1) Rendement après intervention = ILC/ (ILC+ ILP2) ILC : indice linéaire de consommation

ILP1, ILP2 : indices de pertes linéaires calculés sur la base du débit de nuit avant et après intervention.

4- Opération de recherche de fuites retenue par l’O.N.E.P

La méthodologie de recherche de fuites retenue par l’ONEP s’articule sur 3 phases à savoir : phase préliminaire, travaux de rectification et de changement des vannes défectueuses et la phase finale.

4.1- Opérations préliminaires : 4.1.1- Analyse du réseau :

A Partir du plan général du réseau, l’équipe de recherche de fuites analyse avec le chef de centre la structure et le fonctionnement hydraulique du réseau :

- Les productions, les stations de pompage (exhaures,reprises ou suppres-sions), les réservoirs et les points de comptage,

- Les différents services et interconnexions quels que soient leurs diamètres. - L’état des vannes de sectionnement (ouvertes ou fermées).

- La localisation des gros consommateurs.

- Les zones à caractère industriel ou à abonnés particuliers.

Cette analyse sur le plan est complétée s’il y a lieu, par les dernières extensions et les petites antennes 50 ou 60 mm : les vannes et les conduites.

Les problèmes rencontrés doivent être tous évoqués dans l’exploitation (fortes pres-sions, vétusté du réseau, nature des canalisations et des joints, état d’étanchéité des vannes, nature des terrains, fréquences des réparations, anomalies restées sans explication, etc.….) de façon à mieux percevoir l’originalité du réseau et en tenir compte dans les opérations suivantes.

L’analyse du plan général est suivie d’une visite des principaux ouvrages permettant de mieux comprendre le fonctionnement général du réseau. Quelques opérations simples peuvent être effectuées à cette fin :

 Arrêt d’un refoulement et contrôle du manomètre (si la pression baisse rapi-dement, cela veut dire que des fuites existent sur la conduite, une étanchéité

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des clapets anti-retour est mauvaise ou des branchements clandestins exis-tent sur la conduite).

 Vérification d’organes tels que les interrupteurs de niveau pour comptage ou robinets à flotteurs (risques de débordement, défaillance etc.).

 Vérification de la fermeture ou de l’étanchéité du by-passe.

 Contrôle du fonctionnement apparent des compteurs généraux (conditions d’installations, hauteur d’eau minimale), repérage de leurs principales caracté-ristiques (diamètre, marque, type, année de pose, désignation). Mesure, si possible, du débit lors des périodes de forte consommation de façon à confir-mer ultérieurement que les conditions essentielles sont conformes à la fiche technique des compteurs.

 Savoir comment est réalisé l’étalonnage d’un compteur par une mesure du vo-lume d’eau dans le réservoir (on arrête le remplissage, on mesure les dimen-sions intérieures du réservoir et on mesure les variations de niveau avec une précision suffisante). On peut aussi procéder par comparaison des valeurs re-levées sur le compteur et celles d’un débitmètre à ultrasons à sondes externes certifié.

 Mesure de quelques valeurs de la pression sur le réseau pendant les heures creuses.

Enfin il est fortement conseillé d’aller mesurer, pendant les heures creuses, le débit de nuit de chaque secteur afin de disposer d’un ordre de grandeur qui permettra d’orienter les différentes phases. Il est dangereux d’extrapoler ce débit à partir d’un volume de fuites car, outre la précision du compteur, ce débit intègre toutes les con-sommations enregistrées pendant la nuit. De plus, pendant la nuit, les débits de fuites atteignent leurs valeurs maximales. En effet, pendant un cycle journalier, le débit d’une fuite varie pratiquement comme la racine carrée de la pression, il est mi-nimal pendant les heures de fortes consommations (pression faible) et maximal la nuit (pression voisine de la pression statique).

Par ailleurs, le chef de centre fait établir la liste des gros consommateurs et notam-ment ceux qui sont susceptibles de consommer la nuit, soit par la nature de leur acti-vité, soit si on soupçonne que leur réseau intérieur n’est pas étanche. Cette liste permettra de prévenir les intéressés si nécessaires avant les mesures de nuit pour

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qu’ils puissent constituer des réserves pendant les opérations de nuit, contrôler leurs compteurs et fermer leurs branchements.

4.1.2- Schématisation du réseau :

Pour réaliser efficacement les recherches de fuites de nuit, il est nécessaire d’établir un schéma fonctionnel planimétrique clair du réseau où ne seront portés que les éléments essentiels. Le schéma est du type organigramme où ne sont mention-nés que :

 Les réservoirs (avec leurs noms) ;  Les points de mesures ;

 Les canalisations (conduites maîtresses et antennes significatives) ;  Les vannes (préciser si elles sont fermées ou non) ;

 Quelques indicateurs très simples (traversées de voies ferrées, ruisseaux, ponts etc.) sans surcharger le schéma ;

 La situation sur le schéma du réseau des gros consommateurs d’eau ;

 Les vannes qui vont servir pour le découpage du réseau en secteurs de re-cherche sont numérotées suivant l’ordre le plus logique possible.

Enfin, il convient de préparer des tableaux destinés à la réparation et à la vérification des vannes sur le terrain et au découpage retenu. Ces tableaux permettent d’inventorier toutes les actions menées sur le terrain.

4.1.3- Contrôle du schéma et des équipements :

L’équipe de recherche de fuite et le chef du centre ou du réseau accompagné du personnel nécessaire pour manœuvrer les vannes, parcourent le réseau principal (ossature et antennes principales) pour :

Visualiser le réseau,

Repérer les vannes (établir un croquis, s’il y a lieu, pour éviter toute ambiguïté) ainsi que les équipements tels que ventouses, réducteurs de pression etc.

Vérifier les vannes à manœuvrer (écouter si elles «laissent passer»), vérifier qu’il n’y a pas de fuite aux jonctions et les marquer si possible.

Consigner toutes les informations et les observations sur les tableaux du rapport de recherche de fuites.

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Observer et noter toutes les anomalies telles que : tâches humides, bouche d’incendie ou ventouse non étanches, bornes fontaines endommagées ou d’autres sources suspectes.

Repérer les endroits où il est facile d’implanter un appareil de mesure de débit.

Remarque :

Il est nécessaire de démailler le réseau avant l’opération. Dans le doute, on peut ouvrir une bouche d’incendie pour augmenter artificiellement le tirage. En dernier lieu, on contrôle les vannes de « démaillage » en procédant à une nouvelle coupure des mailles à l’aide de vannes contrôlées.

Les vannes qui séparent deux services de pression différents doivent être également contrôlées :

Par mesure des pressions de part et d’autre des vannes.

En les ouvrants légèrement, on doit entendre le passage de l’eau (sifflement).

Pour éviter des pertes de temps inutiles, il est indispensable que le personnel ait préalablement dégagé ou remis en état les têtes et les tubes de bouches à clé ainsi que les regards.

4.1.4- Découpage du réseau en secteurs de recherche :

A partir de la schématisation du réseau effectuée au cours de la phase précédente, on procède à un découpage en secteurs lesquels font chacun l’objet d’une mesure de nuit. Certains critères sont à considérer pour exécuter ce découpage en secteurs : Alimenter les secteurs par des conduites de gros diamètres en respectant les ramifi-cations : du plus gros au plus petit diamètre.

Respecter les points de mesures pour l’implantation des débitmètres et les enregis-treurs de débits.

Décomposer chaque secteur en sous secteurs, ce qui ne doit pas présenter de diffi-cultés en fermant des vannes. Des vannes peuvent être rajoutées si nécessaire afin de faciliter l’exploitation.

Le linéaire du secteur et sans importance, mais de préférence pour raffiner le travail il doit être entre 5 et 10 km de telle façon que son inspection par corrélateur acous-tique soit faite en 72 heures au maximum.

Tenir compte de l’homogénéité des secteurs (secteur industriel, secteur à abonnés particuliers).

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Il va sans dire que lorsque la première recherche aura été réalisée, le découpage pourra être modifié selon les difficultés rencontrées. Le linéaire du secteur peut être réduit ou augmenté selon la disponibilité du matériel de mesures existant ou selon la mise à jour du réseau lorsque le plan de celui-ci ne reflète pas la réalité du terrain. En l’absence de compteurs sectoriels et en utilisant des débitmètres portables pour la mesure de débit de nuit, l’implantation des débitmètres à ultrasons doit être guidée par les critères suivants :

Optimiser les coûts des installations ou des raccordements, Respecter les conditions d’implantation des débitmètres,

S’assurer qu’au démarrage de la mesure le réservoir est pratiquement plein.

Figure 2.3 : Exemple de découpage du réseau en secteurs

4.2- Phase intermédiaire :

Dés que le découpage est arrêté, et suite au repérage et à la vérification des vannes séparant les secteurs, un programme de réparation ou de changement des vannes non étanches doit- être établi en fonction de l’ordre dans lequel seront réalisées les recherches de fuites de nuit. Parallèlement, les équipes dotées du matériel adéquat définissent les emplacements des débitmètres à ultrasons et précisent les modes de terrassement et de réalisation des installations.

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4.2.1- Réparation des vannes et mise en place des débitmètres :

Les vannes et les débitmètres doivent être réparés avant toute action sur le secteur de recherche.

4.2.2- Précautions :

Certaines précautions sont nécessaires lors de la vérification des vannes :

La fermeture des vannes doit être suffisamment lente pour limiter les coups de bélier, éviter des surpressions dangereuses pour le réseau. Ce phénomène est d’autant plus important que la vitesse dans la section est élevée et que la distance au réser-voir est grande. La fermeture de la vanne peut être rapide jusqu’au 3/4, mais elle doit être faite avec une grande précaution sur les derniers tours où les variations de dé-bits sont importantes. Pour gagner du temps, il est conseillé de relever le nombre de tours lors de la phase de contrôle des vannes. Notons que lorsque le débit com-mence à diminuer, on entend un bruit caractéristique qui s’amplifie pour s’annuler lorsque la vanne est complètement fermée.

L’ouverture des vannes doit aussi être contrôlée : une ouverture trop rapide peut provoquer tout d’abord une dépression à l’amont, un remplissage trop rapide du ré-seau ensuite a pour effet la formation de poches d’air. L’écoulement est ainsi pertur-bé par les ondes de surpressions dues à la variation brutale de débit en fin de rem-plissage et aux déplacements rapides de poches d’air dans les canalisations.

4.3- Phase finale : recherche de fuites 4.3.1- Mesure de nuit :

4.3.1.1- Documents à préparer :

Avant toute mesure, le programme des opérations doit- être établi de façon précise : - Préparer un tableau dans lequel sera mentionné : N° du secteur, N° du matériel qui sera utilisé pour la mesure du débit de nuit en secteur.

- Etablir les listes des branchements d’abonnés considérés comme gros consomma-teurs ou pouvant consommer de l’eau pendant la nuit pour des raisons profession-nelles dans le but d’avertir les intéressés d’une éventuelle coupure et de contrôler le débit ou de fermer leurs branchements pendant les mesures de nuit.

37 4.3.1.2- Matériel :

S’assurer que tout le matériel est fonctionnel et que rien ne manque, l’enregistreur de débit doit porter le même N° que celui du secteur, programmé en particulier pour la période de consommation nocturne entre 1 h et 4 h du matin.

4.3.1.3- Préparation des secteurs :

Elle consiste en la préparation aux mesures de nuit par fermeture des vannes limi-trophes des secteurs après la vérification du bon fonctionnement des vannes, mêmes celles nouvellement posées au cours de la phase intermédiaire. Il est préfé-rable de dresser un plan de sectorisation du réseau en précisant les limites des sec-teurs, les points d’injections ainsi que le feeder servant pour le transport de l’eau vers les secteurs.

4.3.1.4- Terrassements de points de mesures et pose du matériel :

Les terrassements des conduites aux points de mesures doivent être faits en dernier lieu pour des raisons de sécurité. L’étape de l’installation du matériel doit se dérouler lentement et de manière méthodique en respectant les techniques de pose et d’exploitation des différents appareils.

4.3.1.5- Opération de nuit :

Après installation du matériel et contrôle de son bon fonctionnement (le jour), et avant le lancement des mesures de nuit, un dernier contrôle sera effectué par ferme-ture des bornes fontaines et des branchements de gros consommateurs d’eau.

Si un compteur général de distribution est placé en tête du réseau, il serait préférable de faire des relevés de nuit pour pouvoir vérifier l’homogénéité des mesures et éven-tuellement contrôler les fuites sur les feeders.

4.3.2- Analyse des résultats :

Une fois que les résultats sont reportés sur le schéma du réseau lors de la mesure de nuit, on procède à la vérification rapide des calculs en tenant compte des diffé-rentes observations notées au cours des mesures (débits mesurés aux compteurs d’abonnés, fuites aux bornes fontaines…) et à une analyse critique des résultats en se méfiant particulièrement des faibles débits sur un secteur lorsqu’un doute aura été émis quant à l’étanchéité d’une vanne.

En effet, si une vanne n’est pas étanche, le débit de fuite peut être affecté par la contre pression si deux secteurs communiquent entre eux, alors qu’en réalité les

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fuites peuvent se situer sur le secteur où le débit calculé est faible. Dans ce cas, on compare les débits au niveau de ces deux secteurs car cette communication peut engendrer une variation considérable du débit.

Dans l’ensemble, les résultats obtenus doivent être cohérents, ils devront être renou-velés après les réparations des fuites détectées pour évaluer le gain obtenu.

Les débits nocturnes minimums des secteurs doivent être homogènes, correspon-dant bien au débit total relevé au compteur général du réseau. Si un décalage est constaté, l’équipe de recherche de fuite recherche l’anomalie. Cette dernière peut être liée à la combinaison des incertitudes de mesures des débitmètres et du teur, à la présence de fuite sur le feeder ou à un mauvais fonctionnement du comp-teur de tête. D’où la nécessité d’étalonner ce compcomp-teur en procédant à un dépotage du réservoir si possible. Si un secteur présente un débit nocturne minimum très im-portant, il est préférable de le scinder en sous secteurs et de refaire une mesure de nuit au niveau de ces derniers.

4.3.3- Identification des pertes :

Les débits de fuites mesurés sont ramenés au km de canalisation (m3/(km.J)), la comparaison des valeurs obtenues sur chaque secteur permet ainsi d’identifier les pertes, les secteurs éventuellement fuyards et de définir les priorités d’interventions. Le choix des zones, objet d’une détection sur le terrain, s’effectue en classant les secteurs par les indices de pertes linéaires décroissants (tout secteur de recherche confondu). D’une façon générale, les zones prioritaires se dégagent assez bien, si non, le programme de détection s’établit suivant des objectifs que les responsables se donnent :

Soit par un volume ou un pourcentage de diminution du débit de fuite à atteindre. Soit par une durée d’intervention maximale, dans la mesure où d’autres centres doi-vent faire l’objet de recherche de fuites par la même équipe.

Mais avant de lancer une campagne de détection de fuites par corrélation acous-tique, on compare l’indice de perte général IPG avec l’indice linéaire de perte de nuit ILP :

- IPG = ILP de nuit : les fuites constituent 90% des pertes.

- IPG > ILP de nuit (caution inférieur à 0,5) : présence de branchements clan-destins, vol d’eau, défaut du comptage général.

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Le choix des secteurs, objet d’une intervention, peut être optimisé en classant ceux-ci en fonction du débit ramené à l’unité de longueur (ceci nécessite la connais-sance de la longueur de chaque secteur). Cette méthode peut d’ailleurs servir de base à une approche graphique plus fine en y introduisant des critères économiques. Ainsi, sur l’axe des abscisses on porte soit les longueurs à inspecter soit les indices de pertes linéaires ; sur l’axe des ordonnées, plusieurs facteurs peuvent être portés : Débits cumulés ,

-Economie réalisée en exploitation et en report d’investissement (fonction du taux de réduction des fuites),

-Coût des recherches et des réparations de fuites.

Cette analyse ne peut être mise en œuvre que lorsqu’on a suffisamment de données statistiques disponibles et connues avec des incertitudes acceptables.

4.3.4- Détection et réparation des fuites :

Une fois le programme établit, l’équipe de recherche de fuites parcourt les sous sec-teurs ou les secsec-teurs retenus et procède à la localisation des fuites à l’aide du maté-riel de détection.

Les résultats sont alors consignés sur le tableau ci- dessous (Tableau 2.1) où sont indiqués tous les éléments de réparation de fuites. Ce tableau doit être transmis au chef du centre chaque jour, si possible, au moment de la recherche de fuites de fa-çon à réduire les délais de repérage et de réparation.

Ces fuites seront récapitulées précisément dans le tableau 2.1 suivant par nature de défaillance

Tableau 2.1 : grille récapitulant les fuites par nature de défaillance N° Secteur Localisation,

marquage ; Adresse, Police.

Observation : fuites sur conduite, branchement ; nature de la défaillance Date de l’intervention. Détection Réparation Exemple : N° Secteur Localisation, marquage ; Adresse, Police.

Observation : fuites sur conduite, branchement ; nature de la défaillance

Date de l’intervention. Détection Réparation