Réduction des pertes dans les réseaux d’alimentation en eau potable du département de la Gironde : prise en compte des caractéristiques des secteurs dans la lutte contre les fuites : rapport d’étape n°2 : Analyse et exploitation des données de sectorisati

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Réduction des pertes dans les réseaux d’alimentation en

eau potable du département de la Gironde : prise en

compte des caractéristiques des secteurs dans la lutte

contre les fuites : rapport d’étape n°2 : Analyse et

exploitation des données de sectorisation

Eddy Renaud, M. Clauzier

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Eddy Renaud, M. Clauzier. Réduction des pertes dans les réseaux d’alimentation en eau potable du département de la Gironde : prise en compte des caractéristiques des secteurs dans la lutte contre les fuites : rapport d’étape n°2 : Analyse et exploitation des données de sectorisation. irstea. 2011, pp.72. �hal-02597670�

REDUCTION DES PERTES DANS LES

RESEAUX D’ALIMENTATION EN EAU

POTABLE DU DEPARTEMENT DE LA

GIRONDE

Prise en compte des caractéristiques

des secteurs dans la lutte contre les

fuites

Rapport d’étape n°2

Analyse et exploitation des données de

sectorisation

Mars 2011

Eddy Renaud

Marion Clauzier

Groupement de Bordeaux

Unité REBX

50, avenue de Verdun, Gazinet 33612 Cestas cedex

SOMMAIRE

Répertoire des figures et tableaux ... 5

Glossaire ... 9

Sigles, acronymes et abréviations ...10

Définition des variables ...11

I PREAMBULE ...13

I.1 Contexte et objectifs ...13

I.2 Rappel des avancées 2009...13

II POINT SUR LA COLLECTE DES DONNEES ...14

II.1 La commune de Lacanau ...14

II.2 Le SIAE du canton de Guîtres ...14

II.3 La RMMS de La Réole...15

III LA FIABILITE DES DONNEES ...17

III.1 Problèmes rencontrés...17

III.2 Tests et méthodes de contrôle des données...20

IV L’EXPLOITATION DU DEBIT DE NUIT...25

IV.1 Composantes du débit de nuit ...25

IV.2 Méthodes d’évaluation de la consommation nocturne et quantification des fuites...27

IV.2.1 Débits à l’échelle du secteur ...27

IV.2.2 Méthode « à consommation nocturne constante »...28

IV.2.2.1 Définition des variables ...28

IV.2.2.2 Evaluation de la consommation nocturne...28

IV.2.2.3 Pertes nocturnes du secteur ...29

IV.2.2.4 Limitations ...29

IV.2.3 Méthode « à consommation nocturne proportionnelle »...30

IV.2.3.1 Hypothèse d’évaluation de la consommation nocturne ...30

IV.2.3.2 Evaluation des débits...30

IV.2.3.3 Rendement journalier en fonction du coefficient de débit nocturne ...30

IV.2.3.4 Prise en compte de l’impact des variations journalières de la pression ...31

IV.2.3.5 Evaluation pratique de β0 et de α0...32

IV.2.4 Application à la RMMS de La Réole ...34

IV.2.4.2 Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » ...37

IV.2.4.3 Comparaison de la consommation moyenne annuelle nocturne par abonné...40

IV.3 Evaluation de la consommation nocturne à partir de données de consommation mesurées....42

IV.3.1 Consommations domestiques...42

IV.3.2 Liens entre la consommation moyenne et la consommation nocturne ...44

IV.3.3 Comparaison de deux méthodes d’évaluation de la consommation nocturne à partir du débit nocturne distribué...44

IV.4 Analyse des chroniques des débits ...46

IV.5 Analyse de l’impact des interventions ...49

V INDICATEURS STRUCTURELS...51

V.1 Définition des indicateurs structurels ...51

V.1.1 Matériau ...51 V.1.2 Age...52 V.1.3 Diamètre...52 V.1.4 Casses ...52 V.1.5 Densité d’abonnés ...53 V.1.6 Densité de branchements ...53 V.1.7 Densité de piquages ...53 V.2 Application...53

VI L’EVALUATION DE LA PRESSION DES SECTEURS ...55

VI.1 Concepts et méthodes développés dans la sphère de l’IWA ...55

VI.2 Méthodes mises en œuvre ...56

VI.2.1 Méthode « Topographique »...57

VI.2.2 Méthode « Modèle hydraulique »...57

VI.2.3 Méthode « Mesure »...58

VI.3 Résultats et conclusions ...58

VI.3.1 Impact du système de pondération ...58

VI.3.2 Impact de la méthode ...59

VI.3.3 Représentativité de la journée moyenne...60

VI.3.4 Conclusion...61

VI.4 Identification des secteurs avec potentiel de réduction ...63

VII LIENS ENTRE PERTES NOCTURNES ET CARACTERISTIQUES DES SECTEURS ...64

VII.1 Indicateurs de pertes et indicateurs structurels...64

VII.3 Pertes par branchement en fonction de la Pression Moyenne de Service ...65

VII.4 Evaluation de l’exposant liant les pertes et la pression ...66

VII.5 Indicateur de pertes par branchement et par mètre de pression ...67

VII.6 Pertes par branchement en fonction du taux de PVC ...68

VII.7 Pertes par branchement en fonction du diamètre moyen...68

VII.8 Pertes par branchement en fonction du de l’âge moyen ...68

VII.9 Bilan des liens entre indicateurs de pertes et caractéristiques des secteurs ...69

VIII BILAN ET PERSPECTIVES ...70

VIII.1 L’amélioration des données...70

VIII.2 La poursuite de l’exploitation des données ...70

VIII.3 La valorisation des résultats de l’étude ...70

Répertoire des figures et tableaux

Figures

Figure 1 Lacanau – synoptique ...14

Figure 2 SIEA de Guîtres – Synoptique ...15

Figure 3 RMMS de La Réole – Synoptique...16

Figure 4 Exemple de débit de secteur négatif ou nul – Lacanau S2, du 5 au 21 juillet 2010 ...17

Figure 5 SIEA de Guîtres – Sectorisation ...18

Figure 6 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C03a...18

Figure 7 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C03b...19

Figure 8 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C04...19

Figure 9 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C13...19

Figure 10 Exemple de comportement non cohérent entre un compteur en limite de secteur et un pompage – SIEA de Guîtres Compteurs C12a et C12b...20

Figure 11 Exemple comportement non cohérent entre un forage et un réservoir – RMMS de La Réole secteur S1 ...20

Figure 12 Exemple horloges non synchronisées ...22

Figure 13 Exemple horloges synchronisées ...22

Figure 14 Exemple débits instantané et horaire...22

Figure 15 Exemple de fonctionnement normal d'un réservoir – Lacanau réservoir Carreyre ...23

Figure 16 Exemple d’une dérive du bilan entrée/sortie des réservoirs : production d’eau – Lacanau réservoir Sauveils ...23

Figure 17 Exemple de comportement cohérent entre un compteur en limite de secteur et un pompage – SIEA de Guîtres Compteurs C12a et C12b ...24

Figure 18 Courbe de consommation...25

Figure 19 Composantes du débit de nuit ...25

Figure 20 RMMS de La Réole S1 – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations et pertes nocturnes...37

Figure 21 RMMS de La Réole S4 – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations et pertes nocturnes...37

Figure 22 RMMS de La Réole S1 – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Consommations et pertes nocturnes ...39

Figure 23 RMMS de La Réole S4 – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Consommations et pertes nocturnes ...40

Figure 24 Recoupement des consommations nocturnes par abonné des deux méthodes « à consommation nocturne constante » et « à consommation nocturne proportionnelle » ...42

Figure 26 Dispersion du débit nocturne ...43

Figure 27 Valeurs de QCnuitj et QCmoyj pour un compteur selon les jours ...44

Figure 28 Moyennes de QCnuitj et QCmoyj d’un compteur sur une période p...44

Figure 29 Comparaison résultats des deux méthodes d’évaluation de QCnuit – Valeurs théoriques ...45

Figure 30 Comparaison résultats des deux méthodes d’évaluation de QCnuit – Valeurs calées ...46

Figure 31 SIEA de Guîtres S3 – Données journalières sans traitement ...47

Figure 32 SIEA de Guîtres S3 – Données journalières traitées ...47

Figure 33 SIEA de Guîtres S3 – Données hebdomadaires ...48

Figure 34 SIEA de Guîtres S3 – Données hebdomadaire et débit de référence ...48

Figure 35 RMMS de La Réole S1 – Interprétation des débits ...49

Figure 36 RMMS de La Réole S1– Analyse des chroniques 2008-2010...49

Figure 37 RMMS de La Réole S4 – Analyse des chroniques 2008-2010...50

Figure 38 RMMS de La Réole S1 – Analyse de l’impact des interventions ...50

Figure 39 RMMS De la Réole – Méthode « Modèle hydraulique » - Pression dynamique horaire du secteur S1 sur 24 heures ...60

Figure 40 RMMS De la Réole – Méthode « Modèle hydraulique » - Pressions moyennes du secteur S1 sur une semaine...61

Figure 41 PseudoILP en fonction de la densité d'abonné ...65

Figure 42 Secteurs exploitables ...65

Figure 43 Secteurs homogènes...66

Figure 44 Evaluation de N1*...67

Figure 45 Pertes par branchement et mètre de pression en fonction du nombre de branchements...67

Figure 46 Pertes par branchement et mètre de pression en fonction de la longueur du réseau...67

Figure 47 Lien entre pertes nocturnes et matériau ...68

Figure 48 Lien entre pertes nocturnes et diamètre ...68

Tableaux

Tableau 1 Ordres de grandeur attendus de Qmoy et Qnuit ...21

Tableau 2 Composantes du débit de nuit (approche IWA)...26

Tableau 3 Composantes du débit de nuit ...26

Tableau 4 Définitions et formules de calcul des débits totaux...27

Tableau 5 Catégories de consommateurs nocturne non domestiques et consommations nocturne de référence associées ...29

Tableau 6 RMMS de La Réole – Nombre d’abonnés...34

Tableau 7 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes domestiques et non domestiques (méthode simplifiée) ...35

Tableau 8 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes totales (méthode simplifiée) ...35

Tableau 9 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Taux d’occupation ...35

Tableau 10 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Nombre d'abonnés non domestiques par catégorie ...35

Tableau 11 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes domestiques, non domestiques et totales (méthodes détaillées)...36

Tableau 12 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes totales (synthèse des méthodes) ...36

Tableau 13 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Calcul de β0 ...38

Tableau 14 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Calcul de α(an)...38

Tableau 15 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Calcul de RS(an)...38

Tableau 16 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – calcul de α0 ...38

Tableau 17 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Consommations moyennes et nocturnes...39

Tableau 18 RMMS de La Réole – Méthode « volumes réels » – Pertes et Consommations nocturnes ..41

Tableau 19 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes par abonné...41

Tableau 20 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne proportionnelle » – Consommations moyennes et nocturnes par abonné ...41

Tableau 21 RMMS de La Réole – Recoupement des consommations nocturnes par abonné des deux méthodes « à consommation nocturne constante » et « à consommation nocturne proportionnelle » ....42

Tableau 22 Variabilité de QCmoyj, QCnuitj et QCminj...43

Tableau 24 RMMS de La Réole S1 – Estimation durées et débits des fuites...50

Tableau 25 Données structurelles ...54

Tableau 26 Indicateurs structurels...54

Tableau 27 RMMS de La Réole – PMS calculé par la méthode «Modèle hydraulique » - Impact de la pondération ...59

Tableau 28 SIAEP de Coulounieix Razac – Calcul de PMS – Impact de la méthode...59

Tableau 29 Comparatif des trois méthodes d’évaluation de la pression ...62

Tableau 30 Pressions au point critique ...63

Glossaire

[Norme internationale ISO 24512, 2007]

Branchement : Ensemble des éléments physiques assurant le raccordement entre un point de livraison et la canalisation principale.

Eau potable : Eau destinée à la consommation humaine.

Système d’alimentation en eau potable : Biens corporels nécessaires pour prélever, traiter, distribuer ou fournir l’eau potable.

Indicateur : Paramètre ou valeur calculée à partir de paramètres, qui fournit des informations sur un thème dont la signification dépasse celle qui est directement associée à une valeur du paramètre.

Point de livraison : Interface physique fixe en aval de laquelle le service public de l’eau n’a plus la responsabilité légale pleine et entière du service ou des infrastructures. Exemples : Regard de branchement, compteur, limite entre domaine privé et domaine public.

Point de consommation : Interface physique fixe où l’usager prend normalement l’eau destinée à l’utilisation projetée. Exemples : un robinet, une borne-fontaine publique.

Note 1 : Le point de consommation peut se trouver sur un domaine public ou privé.

Note 2 : Le point de consommation peut être identique au point de livraison, par exemple dans le cas d’une borne-fontaine publique.

Abonné : Client/usager au sujet duquel l’organisme responsable ou l’opérateur enregistrent des informations appropriées.

Usager : Personne, groupe ou organisme bénéficiant de la distribution d’eau potable et des services associés.

Note 2 : Les usagers peuvent appartenir à des secteurs économiques divers: usagers domestiques, commerce, industrie, activités tertiaires, agriculture.

Note 3 : Le terme «consommateur» peut aussi être utilisé. Nota sur les notions d’usager, d’abonné et de branchement :

Il ne faut pas confondre les notions d’usager, d’abonné et de branchement. L’usager se réfère à la notion d’un individu qui consomme l’eau desservie par le service. L’abonné se réfère à la notion d’un usager du service qui paie un abonnement au service. Le branchement se réfère à une connexion physique sur le réseau principal qui permet d’alimenter un ou plusieurs usagers.

Par exemple, une commune correspond à un abonné mais à plusieurs branchements (école, mairie, salle des sports, …) alors que dans un immeuble collectif, il y a autant d’abonnés que d’usagers, mais un seul branchement physique.

De plus, le nombre d’abonnés peut subir d’une année sur l’autre des variations qui sont indépendantes du contexte physique du réseau notamment quand des immeubles collectifs passent du régime d’abonnement unique à l’individualisation des comptages et des abonnements.

Par ailleurs, concernant les fuites, un branchement fermé et un branchement ouvert auront des impacts différents. En effet, le point de fermeture du branchement est en général situé à proximité immédiate de la canalisation principale, la fermeture du branchement diminue donc sensiblement les sources potentielles de fuites.

Sigles, acronymes et abréviations

AC Amiante Ciment

AEAG Agence de l’Eau Adour-Garonne

AEP Alimentation en Eau Potable

AGUR Aquitaine Gestion Urbaine et Rurale

BS Bas Service

CATEP Cellule d’Assistance Technique à l’Eau Potable

Cemagref Centre National du Machinisme Agricole, du Génie Rural des Eaux et Forêts

CG33 Conseil Général du département de la Gironde

Ci Compteur i

HS Haut Service

IGN Institut Géographique National

IWA International Water Association

LDE Lyonnaise Des Eaux

mce Mètres de colonne d’eau

OIE Office International de l’Eau

PE Polyéthylène

PVC Polychlorure de vinyle

RMMS Régie Municipale Multiservices

RPQS Rapport sur le Prix et la Qualité du Service

Si Secteur i

SAGE Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux

SIEA Syndicat Intercommunal des Eaux et de l’Assainissement

SIG Système d’Information Géographique

SMEGREG Syndicat Mixte d'Etudes pour la Gestion de la Ressource en Eau du département de la

Définition des variables



Débits

qjh

Débit horaire de l’heure h le jour j (volume écoulé durant la période d’une heure

précédant l’heure h, le jour j) m

3

/h

Qmoyj

Débit moyen du jour j (volume horaire moyen sur la période de 0h à 24h, le jour j)

m3/h

Qnuitj

Débit nocturne du jour j (volume horaire moyen sur la période de 1h à 5h, le jour j, la période nocturne intègre les quatre débits horaires mesurés à 2h, 3h, 4h et 5h)

m3/h

Qminj

Débit minimum du jour j (volume horaire minimum sur la période de 1h à 5h, le jour j)

m3/h

QCmoyj Débit de consommation moyen le jour j m3/h

QCnuitj Débit de consommation nocturne le jour j m3/h

QChj,

h Є {2,3,4,5} Débits de consommation à 02:00, 03:00, 04:00 et 05:00 le jour j

m3/h

QPmoyj Débit de pertes moyen le jour j m3/h

QPnuitj Débit de pertes nocturnes le jour j m3/h

Qnuit(s) Débit nocturne moyen hebdomadaire m3/h

Qnuit(an) Débit nocturne moyen annuel m3/h

Qnuitref Débit nocturne de référence = minimum annuel des Qnuit(s) m3/h

Vnuitref Volume nocturne de référence m3

Vnuit+ Volume nocturne restant, Vnuit+ = Vnuit - Vnuitref m3

VP Volume de pertes m3

VD Volume distribué m3



Indicateurs structurels

A Âge moyen années

DIA Diamètre moyen mm

Da Densité d’abonnés ab./km

Db Densité de branchements brchts/km

Dp Densité de piquages piquages/km

L Linéaire km

Na Nombre d’abonnés ab.

Nb Nombre de branchements brchts

Np Nombre de piquages piquages

Nc Nombre de casses casses

TDC Taux de casses (casses/km/an)

T[Mat] Taux de matériau (PVC, Acier, Fonte…)



Pression

CSi Cote sol du point i m

CSMwz Cote sol moyenne pondérée par w de la zone z m

CTPz Cote trop-plein du réservoir alimentant la zone z m

PMN Pression moyenne nocturne mce

PMS Pression moyenne du secteur mce

PMZ Point moyen de la zone

PDhi Pression dynamique du nœud i à l’heure h mce

PDhwz Pression dynamique moyenne horaire pondérée par w de la zone z mce

PMhk Pression mesurée au point k à l’heure h mce

PMwzhpmzk

Pression moyenne horaire pondérée par w de la zone z déduite des mesures au point k

mce

I PREAMBULE

I.1 Contexte et objectifs

Le conseil général de la Gironde a passé une convention avec le Cemagref pour mener une action de recherche appliquée visant à progresser dans la quantification et la réduction des pertes des réseaux d’alimentation en eau potable (AEP) du département de la Gironde. Cette action prévue sur trois ans à

compter du 1er septembre 2008 associe trois collectivités distributrices partenaires dotées d’une

sectorisation :

− la commune de Lacanau ;

− Syndicat Intercommunal d’Eau Potable et d’Assainissement du Nord Libournais ;

− la Régie Municipale Multiservices (RMMS) de La Réole.

L’action de recherche appliquée s’inscrit dans la finalité de valoriser, pour l’ensemble des maîtres d’ouvrage en eau potable du département, les données issues de la sectorisation en vue de réaliser des économies d’eau sur les réseaux. Elle vise plus particulièrement les objectifs suivants :

− définir un lien entre les caractéristiques structurelles des réseaux et les pertes ;

− étudier l’influence de la pression sur les pertes ;

− analyser et quantifier les pertes difficilement réductibles.

Le présent document « Analyse et exploitation des données de sectorisation » constitue le second rapport d’étape de l’étude, les résultats obtenus en 2009 ont fait l’objet d’un rapport produit en février 2010 « Collecte et analyse des données ».

I.2 Rappel des avancées 2009

L’année 2009 a été consacrée à la construction de l’approche scientifique, à la formalisation des données et à leur recueil sur les collectivités partenaires :

− les données relatives au système et à son fonctionnement (informations de base,

caractéristiques structurelles, pression et consommateurs atypiques) ;

− les données relatives aux interventions sur le réseau (réparation des fuites et casses,

événements d’exploitation influençant les débits) ;

− les données relatives aux mesures (données caractéristiques des comptages, représentation de

la sectorisation sous forme de synoptique, formules de calcul des débits des secteurs, mesures des débits et mise en forme des mesures).

A l’issue de cette première année, le niveau de renseignement des informations sur chacun des 20 secteurs de l’étude était inégal. Les investigations ont donc été poursuivies en collaboration avec les collectivités, les exploitants et la CATEP pour mettre à niveau un maximum de secteurs.

II POINT SUR LA COLLECTE DES DONNEES

II.1 La commune de Lacanau

Fin 2009, les données structurelles acquises étaient les suivantes :

o canalisations : matériau et diamètre

o branchements : matériau, diamètre et date de pose

o nombre d’abonnés et nombre de piquages

En 2010, les données concernant les interventions de Janvier à Septembre pour 2009 et 2010 ont été obtenues. Les dates de pose ont été déterminées à partir des avants projets de la commune. Le modèle

hydraulique a été entièrement refait sous PORTEAU®.

Les données issues de la sectorisation ont été fournies par la commune mensuellement de septembre 2009 à décembre 2010.

Le synoptique de la sectorisation de Lacanau est rappelé Figure 1.

Figure 1 Lacanau – synoptique

II.2 Le SIAE du canton de Guîtres

En 2009, les informations structurelles recueillies concernaient :

o matériau et diamètre

o nombre d’abonnés et nombre de branchements au niveau du secteur, et nombre de piquages

(hors branchements) au niveau du service

o nombre d’interventions en 2007 et 2008

En 2010, les données précédentes ont été mises à jour et les piquages ont été attribués par secteur. Les dates de pose des canalisations ont été déduites des avants projets du syndicat.

Les données issues de la sectorisation ont été actualisées pour la période du 01/01/2009 au 04/01/2011.

Le nouveau synoptique de la sectorisation du SIAE de Guîtres suite à la mise en service du forage de Bayas et à la création du secteur S4 est présenté Figure 2.

Figure 2 SIEA de Guîtres – Synoptique

II.3 La RMMS de La Réole

En 2009, les informations suivantes avaient été obtenues :

o matériau, diamètre et date de pose

o nombre d’abonnés et nombre de piquages (hors branchements)

o nombre d’interventions par années de 1998 à 2009 détaillé au niveau de la commune avec la

précision réseau/branchement

En 2010, les données interventions ont été complétées avec le nombre d’interventions du 01/01/2010 au 31/10/2010 et les interventions 2008-2010 sont en cours de répartition par secteur.

De plus, une étude détaillée de la pression a été menée et appliquée à la RMMS de La Réole (cf. chapitre VI).

Cependant, l’information concernant le nombre de branchements n’est toujours pas disponible. De ce fait, l’indicateur « densité de branchements » (cf. chapitre V) a été évalué à partir d’une extrapolation du nombre de branchements par rapport au nombre d’abonnés.

Les données issues de la sectorisation ont été actualisées sur la période du 01/01/2009 au 03/11/2010. Le synoptique de la sectorisation de la RMMS de La Réole avant création des nouveaux secteurs (séparation des communes de Morizès, Camiran et St Exupéry) et à jour pour l’année 2010 est mis pour mémoire Figure 3.

III LA FIABILITE DES DONNEES

III.1 Problèmes rencontrés

Différents problèmes de données ont été rencontrés. Ils peuvent être identifiés par :

o Un débit de secteur négatif ou nul (le débit du secteur est égal à la somme des débits entrant et

sortant des compteurs).

Par exemple, les débits du secteur S2 de Lacanau (cf. Figure 1) sont fréquemment négatifs ou nuls la nuit sur la période du 6 juillet au 10 septembre 2010, comme illustré Figure 4.

-40 -20 0 20 40 60 80 100 0 5 /0 7 /2 0 1 0 0 7 /0 7 /2 0 1 0 0 9 /0 7 /2 0 1 0 1 1 /0 7 /2 0 1 0 1 3 /0 7 /2 0 1 0 1 5 /0 7 /2 0 1 0 1 7 /0 7 /2 0 1 0 1 9 /0 7 /2 0 1 0 2 1 /0 7 /2 0 1 0 m 3/h

Figure 4 Exemple de débit de secteur négatif ou nul – Lacanau S2, du 5 au 21 juillet 2010

o Une absence de mesure ou une mesure aberrante d’un compteur

o Un comportement de compteur non cohérent avec d’autres éléments du réseau, par exemple :

• Entre un compteur et un clapet anti-retour :

Dans le cas du SIEA de Guîtres, un clapet anti-retour est positionné après chacun des deux compteurs C03a et C03b (cf. Figure 5), leurs débits doivent donc être positifs, or celui de C03a

est négatif régulièrement (de quelques m3/h) (cf. Figure 6) et celui deC03b s’inverse totalement le

09/09/2010 passant du négatif au positif (cf. Figure 7).

• Entre plusieurs compteurs entre eux :

Dans le cas du SIEA de Guîtres, compte tenu de leur position dans le réseau (cf. Figure 2), les débits des compteurs C04 et C13 doivent être positifs, or celui de C04 a régulièrement des inversions de sens et ce pendant plusieurs jours (cf. Figure 8) et celui de C13 s’inverse totalement le 07/08/2010 passant du positif au négatif (cf. Figure 9).

Figure 5 SIEA de Guîtres – Sectorisation -50 0 50 100 150 200 250 1 6 /0 7 /2 0 1 0 2 3 /0 7 /2 0 1 0 3 0 /0 7 /2 0 1 0 0 6 /0 8 /2 0 1 0 m 3/h

-60 -40 -20 0 20 40 2 5 /0 8 /2 0 1 0 0 1 /0 9 /2 0 1 0 0 8 /0 9 /2 0 1 0 1 5 /0 9 /2 0 1 0 m 3/h

Figure 7 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C03b

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 2 1 /0 7 /2 0 1 0 2 8 /0 7 /2 0 1 0 0 4 /0 8 /2 0 1 0 1 1 /0 8 /2 0 1 0 1 8 /0 8 /2 0 1 0 2 5 /0 8 /2 0 1 0 0 1 /0 9 /2 0 1 0 0 8 /0 9 /2 0 1 0 m 3/h

Figure 8 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C04

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 0 1 /0 7 /2 0 1 0 0 8 /0 7 /2 0 1 0 1 5 /0 7 /2 0 1 0 2 2 /0 7 /2 0 1 0 2 9 /0 7 /2 0 1 0 0 5 /0 8 /2 0 1 0 1 2 /0 8 /2 0 1 0 1 9 /0 8 /2 0 1 0 2 6 /0 8 /2 0 1 0 0 2 /0 9 /2 0 1 0 0 9 /0 9 /2 0 1 0 1 6 /0 9 /2 0 1 0 2 3 /0 9 /2 0 1 0 m 3/h

Figure 9 Exemple de débit de compteur négatif ou nul – SIEA de Guîtres Compteur C13

• Entre un compteur en limite de secteur et un pompage :

Dans le cas du SIEA de Guîtres, le comportement du compteur de limite de secteur C12a ne correspond pas à celui du pompage C12b sur la période du 25/06/2010 au 09/09/2010 (cf.

Figure 10). En effet, alors que le pompage est à l’arrêt, le compteur C12a envoie de l’eau (ses débits sont négatifs) vers le secteur S11 (cf. Figure 2), or le secteur S12 ne produisant pas d’eau, cela ne se peut. Ceci se retrouve également dans les débits négatifs du secteur S12. -40 -20 0 20 40 60 2 1 /0 7 /2 0 1 0 2 2 /0 7 /2 0 1 0 2 3 /0 7 /2 0 1 0 2 4 /0 7 /2 0 1 0 2 5 /0 7 /2 0 1 0 2 6 /0 7 /2 0 1 0 2 7 /0 7 /2 0 1 0 2 8 /0 7 /2 0 1 0 2 9 /0 7 /2 0 1 0 3 0 /0 7 /2 0 1 0 3 1 /0 7 /2 0 1 0 m 3/h C12a C12b S12

Figure 10 Exemple de comportement non cohérent entre un compteur en limite de secteur et un pompage – SIEA de Guîtres Compteurs C12a et C12b

• Entre un forage et un réservoir :

Dans le cas de la RMMS de La Réole, un problème de décalage entre le forage Prieur Bas Service (BS) et le réservoir BS avait été rencontré sur le secteur S1 (cf. Figure 3), le réservoir se remplissait alors que le forage était à l’arrêt et inversement (cf. Figure 11). Il s’agissait en fait d’une méprise lors de la récupération des données, le débit du refoulement Prieur BS récupéré avait été celui d’un débit instantané au lieu d’un débit horaire. -150 -100 -50 0 50 100 150 1 2 /0 7 /2 0 0 9 1 3 /0 7 /2 0 0 9 1 4 /0 7 /2 0 0 9 1 5 /0 7 /2 0 0 9 1 6 /0 7 /2 0 0 9 m 3/h

REFOULEMENT BS Réservoir BS débit entrant Réservoir BS débit sortant S1

Figure 11 Exemple comportement non cohérent entre un forage et un réservoir – RMMS de La Réole secteur S1

III.2 Tests et méthodes de contrôle des données

Afin de prévenir ou de résoudre les problèmes énoncés ci-dessus, il est nécessaire de procéder à la vérification des points suivants :

 Bilan des secteurs : les débits du secteur doivent être positifs.

Il est souvent utile de vérifier les ordres de grandeur des débits mesurés. Pour cela, une évaluation grossière peut être réalisée avec les ratios suivants :

• Débit moyen : 120 m3 consommés par abonné par an (volume de référence du Rapport

sur la Prix et la Qualité du Service) et un rendement de 80% correspondent à un volume

mis en distribution de 150 m3/ab/an soit 17,1 l/ab/h.

• Débit de fuite : Une étude menée sur un grand nombre de services [Renaud, 2009]

conduit a une valeur moyenne du volume de pertes de 0,15 m3/ab/j soit 6,25 l/ab/h

En multipliant ensuite ces valeurs par le nombre d’abonnés du secteur, un ordre de grandeur des valeurs attendues de Qmoy et Qnuit de ce secteur peut alors être obtenu et confronté aux données issues de la sectorisation pour validation. Les résultats pour les secteurs des trois services sont présentés Tableau 1.

Na (ab) Qmoy attendu (m3/h) Qnuit attendu (m3/h) Qmoy mesuré 2010 (m3/h) Qnuit mesuré 2010 (m3/h) S01 80 1,4 0,5 - -S02 224 3,8 1,4 3,0 0,7 S03 1 578 27,0 9,9 31,0 16,6 S04 1 881 32,2 11,8 27,9 8,9 S05 290 5,0 1,8 5,1 1,9 S11 1 263 21,6 7,9 35,9 9,9 S12 452 7,7 2,8 6,1 11,7 S13 274 4,7 1,7 4,0 0,9 S14 309 5,3 1,9 6,2 2,7

Haut Service Lapouyade S2 225 3,8 1,4 3,7 1,5

Haut Service Lagorce S3 233 4,0 1,5 3,0 0,8

Antennes Est S1 109 1,9 0,7 1,3 0,2

Lacanau Ville S2 1 278 21,9 8,0 19,7 8,7

Talaris, Moutchic, Carreyre S3 880 15,0 5,5 17,3 13,3

Longarisse S4 371 6,3 2,3 4,3 -2,0

Lacanau Océan S5 3 305 56,5 20,7 82,1 34,9

La Réole Bas Service S1 1 382 23,6 8,6 30,5 21,1

La Réole Haut Service S2 1 086 18,6 6,8 30,8 19,6

Gironde sur Dropt S3 627 10,7 3,9 12,3 6,1

Morizes, St Exupery, Camiran S4 547 9,4 3,4 8,8 3,6

R M M S d e L a R éo le S IE A d e G u ît re s Bas Service Secteurs Moyen Service L ac an au

Tableau 1 Ordres de grandeur attendus de Qmoy et Qnuit

Les cellules en bleu correspondent à des données qui n’ont pas pu être calculées et celles en grises à des données qui ont eu des problèmes de comptages.

La comparaison entre Qmoy attendu et Qmoy mesuré permet d’attirer l’attention sur d’éventuels défauts de comptage qui seront à approfondir ou des erreurs de formule.

Qnuit attendu permet, quant à lui, de vérifier l’adéquation de la précision du comptage à la mesure.

 Synchronisation des horloges des différents postes de comptage (il convient par ailleurs de

s’assurer que la gestion heure d’hiver/heure d’été est homogène).

Ainsi, soit le secteur S dont les débits sont mesurés par le compteur D1 en entrée et D2 en sortie. Les Figure 12 et Figure 13 représentent les courbes des débits horaires des compteurs et du secteur dans le cas où les horloges ne sont pas synchronisées et dans celui où elles le sont. Dans le premier, le débit du secteur est négatif et un décalage entre les courbes est observable.

-10 0 10 20 30 40 50 03/11/2010 04/11/2010 05/11/2010 06/11/2010 07/11/2010 08/11/2010 m 3/h D1 D2 S

Figure 12 Exemple horloges non synchronisées

-10 0 10 20 30 40 50 03/11/2010 04/11/2010 05/11/2010 06/11/2010 07/11/2010 08/11/2010 m 3/h D1 D2 S

Figure 13 Exemple horloges synchronisées

 Type de données : il doit s’agir de débits horaires et non de débits instantanés. Par exemple (cf.

Figure 14), une pompe qui débite 120 m3/h pendant 15 min occasionnera un débit instantané de

0 ou 120 m3/h alors que le volume horaire effectif est de 30 m3.

0 30 60 90 120 150 2 1 :0 0 2 1 :1 5 2 1 :3 0 2 1 :4 5 2 2 :0 0 2 2 :1 5 2 2 :3 0 2 2 :4 5 2 3 :0 0 2 3 :1 5 2 3 :3 0 2 3 :4 5 0 0 :0 0 0 0 :1 5 0 0 :3 0 0 0 :4 5 0 1 :0 0 m 3/h

Débit instantanné Débit réel Débit horaire

60 m3

120 m3

60 m3

Figure 14 Exemple débits instantané et horaire

 Fonctionnement des réservoirs : à partir du bilan des réservoirs d’une part, et des marnages des

Par exemple, le bilan du réservoir Sauveils, RS, à Lacanau (cf. Figure 1) est égal au cumul par jour de la différence entre les débits rentrant (débit du forage PH + débit entrant du débitmètre RS) et les débits sortant (débit sortant du débitmètre RS).

o Une dérive du bilan entrée/sortie des réservoirs : production/consommation d’eau, au lieu d’un

fonctionnement attendu comme celui-ci-dessous.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 m 3/h RC cumulé

Figure 15 Exemple de fonctionnement normal d'un réservoir – Lacanau réservoir Carreyre

Ainsi, à Lacanau, le réservoir Sauveils a une dérive de + 9,7 m3/h, correspondant à un

remplissage du réservoir, au mois de septembre 2010 (cf. Figure 16). Cette dérive est anormale : compte-tenu de l’incertitude des appareils de mesure (théoriquement inférieure à 1%), et des volumes mis en jeu (750 m3/j rentrant et 500 m3/j sortant) une dérive uniquement liée à la précision des compteurs ne devrait pas dépasser.

y = 9,7167x - 32,506 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 100 200 300 400 500 m 3

PH-RS cumulé Linéaire (PH-RS cumulé)

Figure 16 Exemple d’une dérive du bilan entrée/sortie des réservoirs : production d’eau – Lacanau réservoir Sauveils

Si on réalise le bilan du forage du Huga et du réservoir Sauveils, on obtient alors :

Production Huga = environ 15 000 m3 sur 20 jours soit 750 m3/j

Sortie Sauveils = environ 10 000 m3 sur 20 jours soit 500 m3/j

D’où une différence de 250 m3/j entre l’entrée et la sortie du réservoir Sauveils.

Il y a donc un problème de comptage (comme il arrive plus d’eau qu’il n’en repart, on peut écarter l’hypothèse d’une fuite sur le refoulement).

 Cohérence des comptages avec les épisodes de pompage.

Par exemple, dans le cas du SIEA de Guîtres, après changement de compteur, le comportement du compteur en limite de secteur C12a correspondait désormais bien à celui du pompage C12b comme le montre la Figure 15.

-40 -20 0 20 40 60 1 9 /0 9 /2 0 1 0 2 0 /0 9 /2 0 1 0 2 1 /0 9 /2 0 1 0 2 2 /0 9 /2 0 1 0 2 3 /0 9 /2 0 1 0 2 4 /0 9 /2 0 1 0 2 5 /0 9 /2 0 1 0 2 6 /0 9 /2 0 1 0 2 7 /0 9 /2 0 1 0 2 8 /0 9 /2 0 1 0 2 9 /0 9 /2 0 1 0 m 3/h C12a C12b S12

Figure 17 Exemple de comportement cohérent entre un compteur en limite de secteur et un pompage – SIEA de Guîtres Compteurs C12a et C12b

 Fonctionnement des débitmètres : mesure supplémentaire par redondance de la mesure, par

exemple par marnage forcé (arrêt du forage, le réservoir se vide et on contrôle le débitmètre de sortie à l’aide des mesures de niveau du réservoir) ou par double comptage avec un débitmètre à ultrason.

IV L’EXPLOITATION DU DEBIT DE NUIT

IV.1 Composantes du débit de nuit

La sectorisation des réseaux permet d’avoir une mesure en continu des débits entrant et sortant des secteurs et de connaître alors le débit du secteur. La représentation journalière de celui-ci correspond à la courbe de consommation du secteur (Figure 18).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 m 3/h

Figure 18 Courbe de consommation

Le débit du secteur est composé des consommations et des fuites. La nuit, les consommations sont généralement faibles et le débit observé est largement constitué des fuites (Figure 19). Bien souvent, le débit de consommation est négligé et les pertes sont alors directement considérées comme étant de l’ordre du débit de nuit.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 m 3/h Fuites Consommations

Figure 19 Composantes du débit de nuit

Cette approximation, utile par défaut, n’est cependant plus suffisante dans le contexte actuel de lutte contre les pertes d’eau dans les réseaux AEP. Une analyse des différentes composantes du débit de nuit est alors nécessaire pour pouvoir évaluer précisément les pertes.

Service des Eaux Non-domestique Usage nocturne exceptionnel Domestique Non-domestique Usage nocturne

Usage nocturne courant

Domestique

A l’intérieur des bâtiments Toilettes, robinets et tuyauterie Consommation

nocturne

Fuites nocturne (chez l’abonné)

A l’extérieur des bâtiments Canalisations et réservoirs Fuites non détectées Fuites détectables

Fuites détectées non réparées Sur canalisations

Débit de nuit

Fuites nocturne (partie Service des Eaux)

Fuites diffuses

Sur branchements

__ _ __

: Point de livraison

Tableau 2 Composantes du débit de nuit (approche IWA)

Toutefois, l’information usuellement disponible (chronique du débit global du secteur au pas de temps horaire) ne permettant pas de mesurer les différentes composantes du débit de nuit, il est nécessaire d’adopter une vision plus schématique. La représentation proposée est alors la suivante (Tableau 3) :

Exceptionnelles Consommations nocturnes exceptionnelles

Consommations nocturnes (usages et fuites)

Courantes Consommations nocturnes courantes

Exceptionnelles Fuites exceptionnelles non réparées Fuites détectables non détectées Débit de nuit

Fuites (partie Service des Eaux)

Courantes

Fuites difficilement détectables

__ _ __

: Point de livraison

Tableau 3 Composantes du débit de nuit Cette représentation prend en compte deux critères principaux :

1) La séparation entre les consommations (en aval du point de livraison) sur lesquelles le Service ne peut intervenir directement, et les fuites (en amont du point de livraison) sur lesquelles peut agir le Service.

2) La distinction entre les parts courantes et exceptionnelles des débits constatés. Au sein des fuites courantes sont distinguées les fuites détectables des fuites difficilement détectables.

Les composantes exceptionnelles des fuites et des consommations occasionnent une part importante des variations du débit de nuit d’un jour à l’autre.

Les minimas observés sur des périodes courtes (de l’ordre de la semaine) permettent d’évaluer le niveau cumulé des fuites et consommations courantes.

Le débit minimum observé après une campagne de recherche active suivie de réparations permet d’évaluer le niveau cumulé des fuites difficilement détectables et des consommations courantes.

D’où la nécessité d’évaluer les consommations courantes pour estimer le débit des fuites difficilement détectables.

IV.2 Méthodes

d’évaluation

de

la

consommation

nocturne

et

quantification des fuites

Afin d’évaluer la consommation nocturne et de quantifier les fuites, deux méthodes sont exposées dans ce chapitre.

La première méthode mise en avant par l’IWA fait intervenir une estimation unitaire par type d’abonné du débit consommé la nuit, c’est une approche que l’on peut appeler « à consommation nocturne constante ».

La deuxième méthode, proposée par le Cemagref, est basée sur l’hypothèse que la consommation nocturne est proportionnelle à la consommation moyenne journalière, il s’agit d’une approche « à consommation nocturne proportionnelle ».

IV.2.1 Débits à l’échelle du secteur

Les débits mesurés au pas de temps horaire par les compteurs de sectorisation permettent de définir pour chaque secteur (ou groupe de secteurs) les indicateurs suivants :

qjh

Débit horaire de l’heure h le jour j, en m3/h

Volume écoulé durant la période d’une heure précédant l’heure h, le jour j

[ ]

∑

=

=

n i i jh hj

q

C

q

1

Où n, nombre de compteurs Ci délimitant le secteur

Qmoyj

Débit moyen du jour j, en m3/h

Volume horaire moyen sur la période de 0h à 24h, le jour j

24

24 1

∑

=

=

h jh j

q

Qmoy

Qnuitj Débit nocturne du jour j, en m3/h (1)

Volume horaire moyen sur la période de 1h à 5h, le jour j (2)

4

5 2

∑

=

=

h jh j

q

Qnuit

Qminj Débit minimum du jour j, en m3/h

Volume horaire minimum sur la

période de 1h à 5h, le jour j

Qmin

j

=

Min

(

q

jh

)

h∈{ }2,5

(1)

Aussi nommé débit de nuit. (2)

La période nocturne intègre les quatre débits horaires mesurés à 2h, 3h, 4h et 5h.

Tableau 4 Définitions et formules de calcul des débits totaux

On définit également les indicateurs de consommation et les indicateurs de pertes suivants :

QCmoyj Débit de Consommation moyen le jour j, en m3/h

QCnuitj Débit de Consommation nocturne le jour j, en m3/h

QPmoyj Débit de Pertes moyen le jour j, en m3/h

QPnuitj Débit de Pertes nocturnes le jour j, en m3/h

Par définition : j j j

QCnuit

QPnuit

Qnuit

=

+

j j j

QCmoy

QPmoy

Qmoy

=

+

IV.2.2 Méthode « à consommation nocturne constante »

Une méthode d’évaluation de la consommation nocturne d’un secteur a été développée au Royaume-Uni en 1994 à l’occasion d’une initiative nationale sur les fuites et approfondie depuis [Morrison et al., 2007], [Farley, 2001]. Elle est basée sur l’hypothèse que la consommation nocturne est constante dans le temps (hors consommations mesurées).

La consommation nocturne est subdivisée en trois selon le type de consommateur :

QCnuitdom Consommation nocturne domestique

QCnuitndom Consommation nocturne non domestique

QCnuitmes Consommation nocturne mesurée

Les consommations nocturnes domestique et non domestique sont déterminées à partir du nombre d’abonnés domestiques et non domestiques du secteur et des consommations nocturne domestique et non domestique de référence.

La consommation nocturne mesurée concerne les usagers qui sont équipés d’un comptage spécifique, leur volume nocturne est mesuré (préconisé dans le cas où la consommation nocturne du consommateur est supérieur à 500 l/h).

IV.2.2.1 Définition des variables

Nadom Nombre d’abonnés domestiques du secteur

Nandom Nombre d’abonnés non domestiques du secteur

dom

qc

__

Consommation nocturne domestique de référence

ndom

qc

__

Consommation nocturne non domestique de référence IV.2.2.2 Evaluation de la consommation nocturne

a) Consommation nocturne domestique

pers dom dom Na qc QCnuit __ _____ × = dom qc __

peut être défini selon deux méthodes :

1) Une méthode simplifiée qui attribue comme valeur à qc_dom

__

de 1,8 à 2,5 l/h/ab.

2) Un méthode plus fine à partir du taux d’occupation :

qc

_dom

Tocc

qc

_pers

__ __

×

=

Avec :

Tocc Taux moyen d’occupation des logements (de l’ordre de 2,5 en Grande Bretagne)

pers

qc

__

Consommation nocturne moyenne de référence par personne, égale à 0,6 l/h/pers b) Consommation nocturne non domestique

ndom ndom ndom Na qc QCnuit __ _____ × = __

1) Une méthode simplifiée qui considère une valeur constante de qc_ndom

__

égale à 8 l/h/ab.

2) Une méthode détaillée qui tient compte des différents comportements des consommateurs nocturne non domestiques et les regroupe ainsi en cinq catégories. Celles-ci sont répertoriées dans le tableau ci-dessous avec leurs valeurs de consommation nocturne de référence associées.

Catégorie Type de consommateur nocturne non domestique qcndom

__

(l/h/ab)

A Poteaux/bouches incendies, postes de police, centrales

téléphoniques, banques, églises, chapelles, jardins, jardins ouvriers, jardins maraîchers, ouvrages de traitement d’eau et d’assainissement.

0,7

B Magasins, bureaux, artisanats, laveries automatiques, dépôts,

grande propriété domestique, garages, stations services, sites touristiques pour caravanes, fermes, petites exploitations, abreuvoirs.

6,3

C Hôtels, écoles/collèges, restaurants, cafés, bars, brasseries,

foyers sociaux, sites résidentiels pour caravanes, écuries.

10,4

D Hôpitaux, usines, toilettes publiques, chantiers. 20,7

E Maisons de retraite, mines, carrières. 60,6

Tableau 5 Catégories de consommateurs nocturne non domestiques et consommations nocturne de référence associées

c) Consommation nocturne totale du secteur

La consommation nocturne totale du secteur est égale à la somme des consommations nocturnes domestiques, non domestiques et des gros consommateurs mesurée :

mes ndom

dom QCnuit QCnuit

QCnuit QCnuit _____ _____ _____ _____ + + =

IV.2.2.3 Pertes nocturnes du secteur

Connaissant Qnuit et

_____

QCnuit, on obtient les pertes nocturnes :

j j j Qnuit QCnuit QPnuit _____ − = IV.2.2.4 Limitations

Dans cette approche la consommation nocturne est constante. Or, celle-ci peut fluctuer en raison de la présence et du comportement des usagers. Cela est particulièrement marqué dans les zones touristiques où, en période creuse, une proportion très importante de logements est inoccupée.

Il conviendrait alors de moduler la consommation nocturne en fonction des variations du taux d’occupation des logements, mais cette information n’est pas si facilement accessible. D’où l’idée, développée dans les paragraphes suivants, de considérer que la consommation moyenne du secteur est un indicateur de l’occupation des logements en fonction duquel la consommation nocturne peut être modulée.

IV.2.3 Méthode « à consommation nocturne proportionnelle »

IV.2.3.1 Hypothèse d’évaluation de la consommation nocturne

L’hypothèse que la consommation nocturne est proportionnelle à la consommation moyenne journalière est formulée comme suit :

j j QCmoy QCnuit =α0× ou encore 0 α = j j QCmoy QCnuit Avec :

α0 Coefficient de consommation nocturne du secteur, supposé constant

IV.2.3.2 Evaluation des débits

Si l’on se place dans un contexte où la pression du secteur varie peu, on peut supposer que le débit horaire de perte est constant sur une journée.

j j

j QPnuit QP

QPmoy = =

On obtient alors le système d’équations suivant :

j j j QCnuit QP Qnuit = + j j j QCmoy QP Qmoy = +

Où les inconnues sont : QCmoy ,j QCnuitj etQPj.

Sa résolution aboutit à :

(

)

0 1−α − = j j j Qnuit Qmoy QCmoy

(

)

0 0 1 α α − − × = j j j Qnuit Qmoy QCnuit 0 0 1 α α − × − = j j j Qmoy Qnuit QP

IV.2.3.3 Rendement journalier en fonction du coefficient de débit nocturne

On définit le coefficient journalier de débit nocturne d’un secteur comme le rapport entre le débit nocturne et le débit moyen, noté αj par analogie avec α0 :

j j j Qmoy Qnuit =

α

0 α = j j QCmoy QCnuit

Et le rendement du secteur RSj comme le rapport entre le débit moyen des consommations et le débit moyen : j j j Qmoy QCmoy RS =

On peut alors écrire :

(

)

0 1 α α − × − = j j j j Qmoy Qmoy QCmoy D’où 0 1 1

α

α

− − = j j RS

IV.2.3.4 Prise en compte de l’impact des variations journalières de la pression

Le lien entre la pression P et le débit d’une fuite sur les réseaux d’eau QP est exprimé de la façon suivante (cf. paragraphe V) : 1 0 1 0 1 N P P QP QP      

= Avec QP0 le débit de fuite à la pression P0 et QP1 le débit de fuite à la pression P1.

La pression du réseau varie avec le débit, du fait des pertes de charge, quand le débit augmente la pression diminue, ce qui réduit le débit de fuite.

Ainsi, lorsqu’on prend en compte les variations de pression, un coefficient de correction « Night-Day Factor » (NDF), exprimé en heures et supposé constant dans le temps, peut être appliqué [Morrison et al., 2007].

Si l’on note VPjle volume de fuite journalier :

j

j NDF QPnuit

VP = ×

D’autre part, par définition :

24 × = j j QPmoy VP D’où 24 NDF QPnuit QPmoy_j = _j×

Pour être homogène dans les notations on peut noter

NDF QPmoy QPnuit j j 24 0 = =β Le système d’équations devient :

j j j QCnuit QPnuit Qnuit = + j j j QCmoy QPmoy Qmoy = + 0 α = j j QCmoy QCnuit 0 β = j j QPmoy QPnuit

La résolution de ce système d’équations aboutit à : 0 0 0 α β β − − × = j j j Qnuit Qmoy QCmoy

(

)

0 0 0 0 α β β α − − × × = j j j Qnuit Qmoy QCnuit 0 0 0 α β α − × − = j j j Qmoy Qnuit QPmoy

(

)

0 0 0 0 α β α β − × − × = j j j Qmoy Qnuit QPnuit

Le rendement journalier du secteur devient alors :

0 0 0 α β α β − − = j j RS

Selon [Morrison et al., 2007], NDF est généralement inférieur à 24 sauf en cas de régulation de pression

où il peut être supérieur. Des valeurs entre 12 et 36 peuvent être rencontrées, soit β0 entre 0,7 et 2 et le

plus souvent supérieur ou égal à 1.

Dans l’hypothèse d’un débit de perte constant sur la journée (faibles variations de pression), NDF=24 soit β0=1.

IV.2.3.5 Evaluation pratique de β0 et de α0

a) Evaluation de β0

La méthode exposée ici pour calculer le NDF est adaptée de celle proposée par l’IWA [Morrison et al., 2007].

On a le système d’équations suivant :

24 NDF QPnuit QPmoy j j ₌ 24 ... ₂₄ 2 1 1 QP QP QP QP QPmoy_j = + + + + 1 N j h j h Pnuit P QPnuit QP         = , à l’heure h Sa résolution aboutit à : 1 24 1 2 1 1 _... N j N j N j Pnuit P Pnuit P Pnuit P NDF _       + +         +         =

On fait l’hypothèse que N1=1, on obtient alors l’équation simplifiée suivante :

        = j j Pnuit Pmoy NDF 24.

24 ... ₂₄ 2 1 j j j j P P P Pmoy = + + +

Avec Pj1, Pj2,…et Pj24 les pressions à 1h, 2h… et 24h du jour j.

On peut alors calculer le NDF puis β0 sachant que :

NDF 24

0 = β

b) Evaluation de α0

Deux méthodes possibles en fonction du degré de connaissance des consommations :

o Méthode a) Si les consommations ne sont pas connues, α0 peut être évalué à partir d’une

estimation des consommations moyenne et nocturne d’un abonné

j j QCmoy QCnuit = 0 α Hypothèses :

• Un abonné consomme en moyenne 120 m3/an soit QCmoyj = 13,7 l/h/ab.

• La consommation nocturne moyenne d’un abonné est de QCnuitj = 2 l/h/ab [Morrison et al., 2007].

Soit α0 = 0,15.

Ce calcul peut être affiné en fonction de la connaissance des consommations annuelles.

o Méthode b) Si les consommations annuelles sont connues, α0 peut être évalué à partir du

rendement annuel du secteur

0 0 ) ( 0 ) (

α

β

α

β

− − = an an RS soit ) ( ) ( 0 0 0 an an RS α β β α = − − Avec :

β0 Evalué dans le paragraphe précédent (IV.2.3 a))

α(an) Coefficient de débit nocturne annuel, égal au rapport entre la moyenne annuelle des débits

nocturnes _{( )}

____

an

Qnuit

et la moyenne annuelle des débits moyens _{( )} ____ an

Qmoy

: ) ( ____ ) ( ____ ) ( an an an Qmoy Qnuit = α Où : ) ( ____ an

Qmoy

et _{( )} ____ an

Qnuit

sont obtenus à partir des données issues de la sectorisation, en faisant la moyenne annuelle des débits moyens et nocturnes journaliers des secteurs :

) ( 365 1 ) ( ____ an j j an J Qmoy Qmoy

∑

= =

) ( 365 1 ) ( ____ an j j an J Qnuit Qnuit

∑

= =

Avec J_(an)nombre de jours de l’année tel que Qmoy_j et Qnuit_j non nul.

RS(an) Rendement annuel du secteur, égal au rapport entre le volume annuel consommé par le secteur

VC(an) et le volume annuel distribué au secteur VD(an) :

) ( ) ( ) ( an an an VD VC RS = Où :

VC(an) est déterminé à partir des données consommations du fichier client

VD(an) est évalué à partir de la moyenne annuelle des débits moyens ( )

____ an

Qmoy

: 365 24 ) ( ____ ) (an =Qmoyan × × VD

IV.2.4 Application à la RMMS de La Réole

IV.2.4.1 Méthode « à consommation nocturne constante » a) Evaluation de la consommation nocturne

La répartition entre les abonnés domestiques et non domestiques de la RMMS de La Réole est la suivante :

Nadom Nandom Natot

S1 1 259 123 1 382

S2 999 87 1 086

S3 597 30 627

S4 521 26 547

RMMS 3 376 266 3 642

Tableau 6 RMMS de La Réole – Nombre d’abonnés

o Méthode simplifiée

Soit les deux valeurs de consommation nocturne domestique de référence suivantes :

Valeur basse : qc_dom

__

= 1,8 l/h/ab

Valeur haute : qc_dom

__

= 2,5 l/h/ab

La consommation nocturne non domestique de référence qc_ndom

__

est considérée égale à 8 l/h/ab.

A partir de ces données et des formules paragraphe IV.2.2, les consommations nocturnes domestiques et non domestiques et les consommations nocturnes totales obtenues sur la RMMS de La Réole sont :

Valeur basse Valeur haute S1 2,27 3,15 0,98 S2 1,80 2,50 0,70 S3 1,07 1,49 0,24 S4 0,94 1,30 0,21 RMMS 6,08 8,44 2,13 QCnuitdom [m 3 /h] QCnuitndom [m3/h]

Tableau 7 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes domestiques et non domestiques (méthode simplifiée)

Valeur basse Valeur haute S1 3,25 4,13 S2 2,49 3,19 S3 1,31 1,73 S4 1,15 1,51 RMMS 8,20 10,57 QCnuittot [m 3 /h]

Tableau 8 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes totales (méthode simplifiée)

o Méthode détaillée

Le taux d’occupation est égal au rapport du nombre d’habitants par le nombre d’abonnés pour un secteur donné :

dom

Na Nhab Tocc=

Soit les taux d’occupation suivants sur la RMMS de La Réole (le nombre d’habitants de La Réole n’a pour l’instant pu être affecté séparément aux secteurs S1 et S2, Bas Service et Haut Service de La Réole) :

Na_dom Nhab Tocc

S1 S2 S3 597 1 116 1,87 S4 521 1 141 2,19 RMMS 3 376 6 475 1,92 2 258 4 218 1,87

Tableau 9 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Taux d’occupation A partir de ceux-ci, on obtient les consommations nocturnes de référence pour chaque secteur et enfin les consommations nocturnes domestiques (cf. formules paragraphe IV.2.2) présentées dans le Tableau 11.

Les consommateurs non domestiques ont ensuite été répartis, selon les catégories définies Tableau 5, comme suit : A B C D E S1 1 109 11 1 1 S2 0 80 6 0 1 S3 0 29 1 0 0 S4 0 24 2 0 0 RMMS 1 242 20 1 2

Tableau 10 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Nombre d'abonnés non domestiques par catégorie

Ce qui permet alors de calculer les consommations nocturnes non domestiques (cf. formules paragraphe IV.2.2) et enfin les consommations nocturnes totales sur la RMMS de La Réole, récapitulées dans le Tableau 11.

QCnuitdom [m3/h] QCnuitndom [m3/h] QCnuittot [m3/h] S1 1,41 0,88 2,29 S2 1,12 0,63 1,75 S3 0,67 0,19 0,86 S4 0,68 0,17 0,86 RMMS 3,89 1,88 5,76

Tableau 11 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes domestiques, non domestiques et totales (méthodes détaillées)

o Synthèse des méthodes

Le Tableau 12 résume les consommations nocturnes totales obtenues selon les deux méthodes (simplifiée et détaillée) et rapporte l’écart entre la méthode détaillée et les deux valeurs (basse et haute) de la méthode simplifiée. Valeur basse Valeur haute S1 3,25 4,13 2,29 S2 2,49 3,19 1,75 S3 1,31 1,73 0,86 S4 1,15 1,51 0,86 RMMS 8,20 10,57 5,76 Méthode simplifiée Méthode détaillée QCnuit [m3/h]

Tableau 12 RMMS de La Réole – Méthode « à consommation nocturne constante » – Consommations nocturnes totales (synthèse des méthodes)

Dans ce cas, les valeurs de consommations nocturnes obtenues par la méthode simplifiée sont toujours supérieures (de l’ordre de 50% avec la valeur basse et de 100% avec la valeur haute) à celles obtenues par la méthode détaillée.

b) Evaluation des pertes Les pertes nocturnes sont évaluées comme suit :

j j

j Qnuit QCnuit

QPnuit = −

Avec : Qnuitj déterminé à partir des données de sectorisation

QCnuitj estimé au paragraphe IV.2.4.1 a)

Seules ont été gardées les fourchettes basses et hautes des valeurs des consommations nocturnes, c’est-à-dire respectivement celles provenant de la méthode détaillée et celles résultantes de la méthode simplifiée avec la valeur haute. Les valeurs correspondantes seront dorénavant désignées comme « estimation 1 » et « estimation 2 ».

Les pertes sur les secteurs S1 et S4 pour l’année 2009 sont représentés Figure 20 et Figure 21.

La part des consommations nocturnes QCnuit dans le débit de nuit Qnuit est très variable selon les secteurs, elle est égale à plus de la moitié pour S4 (et S3) et moins du quart pour S1 (et S2).

L’impact de l’incertitude d’évaluation de la consommation sur l’estimation des pertes sera d’autant plus préjudiciable que nuit nuit Q QC sera grand.