Étude du potentiel des actions de réduction des fuites des réseaux d'eau potable

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Submitted on 15 May 2020

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C. Aubin

To cite this version:

C. Aubin. Étude du potentiel des actions de réduction des fuites des réseaux d’eau potable. Sciences de l’environnement. 2011. �hal-02596353�

STAGE PFE

ANNEE 2010-2011

TITRE :

Nom et prénom de l'étudiant :

AUBIN Céline

Filière :

❏ IEE

ME

❏ GEN

❏

SEM

❏ ASI

❏ HOE

PROJET

Nom de l'entreprise / du laboratoire : Cemagref Bordeaux

Unité de recherche REBX: Réseaux, Epuration et qualité des eaux

Adresse :

Nom et prénom du Maître de Projet (dans l'entreprise / le laboratoire) :

RENAUD Eddy

Confidentialité* :

_{aucune ❏ 1 an}

_❏

5 ans

*Un rapport confidentiel sera communiqué uniquement à l’enseignant correcteur. Pour le communiquer à toutes autres personnes (étudiant, enseignant, personne extérieure) il faudra

Étude du potentiel des actions de réduction

des fuites des réseaux d'eau potable

CemOA

: archive

ouverte

d'Irstea

Remerciements

Je tiens à remercier l’ensemble des personnes de l’unité REBX pour leur accueil chaleureux et leur gentillesse. Je remercie, Daniel POULAIN, responsable de l’unité REBX, pour m’avoir accueillie afin de réaliser ce Projet de Fin d’Etudes.

Je souhaite remercier mes collègues de l’équipe NETWATER pour leur convivialité, pour leur aide précieuse et leurs conseils qui m’ont permis de mener à bien ce stage.

Mes remerciements les plus sincères vont à Eddy RENAUD, mon maître de stage, pour son accueil, pour m’avoir accordé sa confiance et pour l’expérience et les conseils enrichissants qu’il m’a donnés au cours de ces 5 mois.

Je souhaite remercier Jean FORLOUBEY, président du SIAEP de Coulounieix-Razac, pour m’avoir permis d’accéder aux données et de travailler sur le réseau du syndicat.

Je tiens enfin à remercier toutes les personnes de SAUR que j’ai pu côtoyer au cours de mon stage pour l’accueil qui m’a été réservé ainsi que pour leur disponibilité.

Mes remerciements vont plus particulièrement à André PENY et Didier MARC pour m’avoir fait partager leur expérience et leur compétence au cours de mes déplacements à Razac-sur-l’Isle. CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

Table des matières

Introduction ...1

1. Cadre du stage ...2

1.1. Cemagref ...2

1.2. Présentation de l’étude : ‘Réductions des fuites des réseaux d’alimentation en eau potable’ ...3

1.2.1. Projet ONEMA (Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques) ...3

1.2.2. Présentation des acteurs du projet ...3

1.3. Positionnement du stage dans l’étude ONEMA ...4

1.3.1. Objectifs ...4

1.3.2. Démarche adoptée ...4

2. Outils de la lutte contre les fuites ...5

2.1. Définition d’une fuite ...5

2.2. Indicateurs de Pertes ...6

2.2.1. Indicateurs de la réglementation française ...6

2.2.2. Indice de Pertes par Abonné (IPA) utilisé dans le cadre du Sage Nappes Profondes de la Gironde ...6

2.2.3. Indicateurs développés par l’International Water Association (IWA) ...6

2.3. Mise en place d’une sectorisation ...7

2.3.1. Pourquoi mettre en place une sectorisation? ...7

2.3.2. Critères de mise en place de la sectorisation ...7

2.3.3. Méthodologie permettant de suivre des débits de sectorisation ...8

2.4. Réalisation d’une recherche active des fuites ... 10

2.4.1. Outils de prélocalisation... 10

2.4.2. Outils de localisation ... 11

2.4.3. Autres techniques pouvant être utilisées ... 12

2.5. Réparations ... 12 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

3. Expérimentation d’une stratégie de réduction des fuites ... 13

3.1. Présentation du Syndicat Intercommunal Alimentation d’Eau Potable (SIAEP) de Coulounieix-Razac... 13

3.1.1. Quelques chiffres ... 13

3.1.2. Zone d’étude ... 13

3.1.3. Recueil et analyse des données ... 15

3.2. Choix des secteurs pour le cadre du stage ... 15

3.2.1. Méthodologie du choix des secteurs ... 15

3.2.2. Recherche active de fuites ... 15

3.2.3. Modification de la pression ... 17

3.2.4. Renouvellement des canalisations ... 18

3.3. Impact de la recherche active de fuites (s118) ... 19

3.3.1. Méthodologie adoptée ... 19

3.3.2. Résultats obtenus sur les autres secteurs étudiés ... 21

3.3.3. Conclusions / Observations ... 23

3.4. Impact de la modification de pression (s126) ... 24

3.4.1. Méthodologie adoptée ... 24

3.4.2. Résultats obtenus ... 25

3.4.3. Conclusions / Observations ... 26

3.5. Impact du renouvellement des canalisations sur les réseaux d’eau potable ... 27

3.5.1. Méthodologie adoptée ... 27 3.5.2. Résultats obtenus ... 27 3.5.3. Conclusions / Observations ... 28 4. Perspectives techniques ... 29 Conclusion ... 30 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

Introduction

Ce Projet de Fin d’Etudes s’est déroulé au Cemagref de Bordeaux et plus particulièrement dans l’équipe NETWATER. Cette équipe travaille sur les réseaux d’eau : le diagnostic, la modélisation et l’étude du comportement des réseaux.

Dans le contexte actuel de préservation de la ressource en eau, la lutte contre les fuites des réseaux d’eau est un enjeu majeur. Une étude de la problématique de la réduction des fuites des réseaux d’alimentation en eau potable est conduite par le Cemagref pour le compte de l’ONEMA. Cette étude, d’une durée de 3 ans (2009-2011), est réalisée dans le contexte du Grenelle de l’environnement.

Ce stage s’inscrit dans cette étude. L’objectif est de réaliser une étude expérimentale de trois types d’actions permettant de réduire les fuites :

La recherche active de fuites La modulation de pression La gestion patrimoniale ciblée

Ce rapport présente la démarche mise en œuvre ainsi que les résultats obtenus et leur analyse. Il est constitué de quatre parties.

Le cadre du stage ainsi que ses objectifs sont exposés dans la première partie. Ensuite, l’étude bibliographique a permis d’établir un inventaire des actions de lutte contre les fuites couramment utilisées et de leurs domaines d’applications. La troisième partie de ce rapport est consacrée aux principaux résultats et à leur analyse. Ces résultats ont été obtenus suite une investigation de terrain qui a été réalisée sur le SIAEP de Coulounieix-Razac en partenariat avec SAUR. Enfin, les perspectives techniques de l’étude sont présentées dans la dernière partie de ce rapport. CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

1. Cadre du stage

1.1. Cemagref

Le Cemagref est un institut public de recherche spécialisé en sciences et technologies pour l'environnement. Il possède une double compétence dans le domaine de l’eau et celui des agro-procédés. Ainsi, le Cemagref est placé sous la double tutelle des ministères en charge de la recherche et de l’agriculture [Cemagref, 2011].

Politique du Cemagref

Les domaines de recherches du Cemagref sont pluridisciplinaires. Ces recherches ont pour but de développer des connaissances nouvelles et des innovations techniques utilisées par les gestionnaires et les entreprises. Le but de ces recherches est de répondre à des questions concrètes de sociétés dans les domaines de la gestion des ressources, de l’aménagement et de l’utilisation de l’espace.

La stratégie scientifique du Cemagref s’articule autour de trois axes principaux : la qualité environnementale : évaluation des méthodes et des technologies la gestion durable des eaux et des territoires

la gestion des risques naturels

Organisation

Le Cemagref est implanté sur 11 sites régionaux en France. L’expérimentation, les modèles théoriques et l’innovation technologique sont les bases de la recherche. Ainsi, la large répartition territoriale permet d’établir, par chaque site, un partenariat étroit avec les acteurs publics et le tissu économique de la région.

Centre régional : Bordeaux

Chaque centre régional (figure 1) est divisé en plusieurs unités de recherches. Le centre régional de Bordeaux est composé de 3 unités de recherches :

Écosystèmes estuariens et Poissons migrateurs amphihalins EPBX Aménités et Dynamiques des espaces ruraux ADBX

Réseaux, Epuration et qualité des eaux REBX

Ce stage a été réalisé dans l’unité de recherche REBX et plus particulièrement dans l’équipe NETWATER, qui travaille sur :

Les méthodes de diagnostic des systèmes de distribution d’eau potable Le développement du logiciel de modélisation des réseaux d’eau (Porteau®) L’étude de l’évolution des réseaux d’eau (vieillissement, qualité, prévision de

casses)

Figure 1 : Carte des centres régionaux du Cemagref CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

1.2. Présentation de l’étude : ‘Réductions des fuites des réseaux

d’alimentation en eau potable’

1.2.1. Projet ONEMA (Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques) Cadre de l’étude

L’article 161 de la loi ‘grenelle II’ ou loi n° 2010-788 du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l'environnement (annexe 1) concerne la gestion de l’eau et de l’assainissement (art. L2224-7-1 du Code Général des Collectivités Territoriales (CGCT)). Il impose aux gestionnaires des services d’eau l’établissement d’un plan d’actions visant à réduire les pertes lorsque celles-ci sont trop élevées. Le taux de pertes maximum admissible sur les réseaux sera fixé par décret. Actuellement, aucune étude n’a permis d’établir une méthodologie pour réduire les pertes des réseaux d’eau.

Pour accompagner la mise en place de la loi grenelle II, l’ONEMA a fait appel au Cemagref de Bordeaux qui travaille depuis de nombreuses années sur la problématique des pertes des réseaux d’eau.

Objectifs

Dans le cadre de cette étude, le Cemagref cherche donc à évaluer le potentiel de réduction des fuites dans les réseaux d’eau potable. L’étude, débutée en 2009, va durer 3 ans et concerner trois axes de travail :

Quantification des pertes et indicateurs Potentiel et stratégie de réduction

Evaluation des enjeux financiers [Renaud et al., 2009] 1.2.2. Présentation des acteurs du projet

ONEMA

L’ONEMA (Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques) est un établissement public français à caractère administratif placé sous la tutelle du ministère chargé de l'environnement. Crée en 2006 suite à la loi sur l’eau et les milieux aquatiques, l'ONEMA succède au Conseil Supérieur de la Pêche (CSP).

En lien avec de nombreux partenaires comme les agences de l’eau ou encore le Cemagref, l’ONEMA améliore, diffuse la connaissance des hydrosystèmes et de la biodiversité aquatique des eaux douces.

Les principales vocations de l’ONEMA sont :

Favoriser une gestion globale et durable de la ressource en eau des écosystèmes aquatiques

Assister la mise en œuvre du grenelle de l’environnement sur le territoire L’étude ‘Réduction des fuites des réseaux d’alimentation en eau potable’ s’inscrit dans ce cadre. En effet, l’objectif de l’étude est de décrire une méthodologie permettant d’aider les collectivités et les distributeurs d’eau à atteindre un niveau cible de performance en matière de pertes en eau. [ONEMA, 2011]

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1.3. Positionnement du stage dans l’étude ONEMA

Le stage s’inscrit dans le cadre de l’étude réalisée par le Cemagref pour le compte de l’ONEMA. L’objectif est d’étudier le potentiel des actions de réductions des fuites. Durant ce stage, plusieurs types d’approches permettant de réduire les fuites ont été analysés :

La recherche active de fuites La modulation de pression

Le renouvellement des canalisations

1.3.2. Démarche adoptée

Le stage a été réalisé en adoptant la démarche suivante : Bibliographie

Dans un premier temps, une bibliographie a été réalisée afin de connaître les différentes techniques existantes de recherches de fuites.

Analyse de la zone d’étude

Dans un second temps, une analyse de la zone d’étude a été réalisée en se basant sur les plans (SIG) et les données obtenues et développées par le Cemagref. Un modèle hydraulique, réalisé avec le logiciel Porteau® l’an dernier [Sissoko, 2010] afin d’évaluer les pressions moyennes, a été amélioré en intégrant les profils de distribution.

Recherche sur le terrain

Au cours de trois déplacements d’une semaine sur le terrain d’étude, la méthodologie définie au préalable a pu être mise en place afin de déterminer les avantages et les inconvénients de chaque type d’actions présenté ci-dessus (cf. § 1.3.1.).

Evaluation des résultats

L’influence de chacune des actions a été étudiée en suivant les débits et les pressions. Ainsi, l’impact des techniques mises en place a pu être quantifié et analysé.

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2. Outils de la lutte contre les fuites

2.1. Définition d’une fuite

Trois grandes catégories de fuites peuvent être distinguées : fuites diffuses

Il s’agit généralement du premier état d’une fuite. Ce type de fuite n’est pas détectable car le débit est très faible (suintement).

fuites détectables non localisées

Ces fuites ne sont pas visibles en surface mais sont détectables lors de campagnes de recherches de fuites ou du suivi des débits de sectorisation.

fuites visibles ou localisées

La présence de ce type de fuites est caractérisée par un écoulement ou par une excavation en surface. Le débit de fuites est généralement important. [Renaud et al.,2009]

Techniques permettant de réduire les pertes des réseaux d’eau

L’objectif des distributeurs est de réduire le débit de fuites. Plusieurs techniques permettent d’y parvenir :

la recherche active de fuites

Cette technique permet d’agir sur les fuites détectables en réduisant leur temps d’écoulement.

le contrôle de la pression

La modulation de la pression permet d’agir sur tous les types de fuites en réduisant leur débit.

la gestion patrimoniale ciblée

Un plan de renouvellement ciblé permet de limiter l’apparition de nouvelles fuites.

la rapidité d’intervention

Il s’agit de limiter le temps d’écoulement des fuites localisées

Figure 3 : Catégories de fuites et types d'actions

Contrôle de la pression Rapidité d’intervention Recherche active Gestion patrimoniale ciblée Fuites diffuses Fuites visibles ou localisées Fuites détectables non localisées

Figure 2 : Représentation des états successifs d'une fuite de dl dr débit temps Fuites détectables non localisées Fuites visibles ou localisées Fuites diffuses CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

2.2. Indicateurs de Pertes

2.2.1. Indicateurs de la réglementation française

Concernant les pertes des réseaux, il existe 3 indicateurs réglementaires utilisés dans les rapports annuels : le Rapport Annuel du Délégataire (RAD) et le Rapport sur le Prix et la Qualité du Service public de l’eau potable (RPQS) (cf. décret et arrêté du 2 mai 2007 codifié dans les annexes V et VI des articles D2224-1 à D2224-3 du CGCT) (annexe 2). Ces indicateurs sont :

Le Rendement du réseau

L’Indice Linéaire de Volumes Non Comptés (ILVNC) L’Indice Linéaire de Pertes(ILP)

Ces indicateurs sont difficiles à interpréter, leur valeur est fortement influencée par le contexte du service :

Le rendement est fortement lié à la consommation des usagers L’indice linéaire de pertes est impacté par la densité urbaine

Un indicateur complémentaire est proposé par le Cemagref pour palier à ces manques: l’Indice de Pertes par Abonné. [Renaud, 2009]

2.2.2. Indice de Pertes par Abonné (IPA) utilisé dans le cadre du Sage Nappes Profondes de la Gironde

s’exprime en m3/jour/abonné avec Na nombre d’abonnés

Pour les réseaux dont la densité d’abonnés est inférieure à 45 abonnés/km, l’Indice de Pertes par Abonné permet de réaliser une première appréciation du niveau de pertes indépendamment des autres caractéristiques du réseau.

2.2.3. Indicateurs développés par l’International Water Association (IWA) L’International Water Association a travaillé sur les indicateurs de pertes et a préconisé un ensemble d’indicateurs permettant de mesurer la performance des services d’alimentation en eau potable. [Alegre et al., 2006]

Unavoiable Annual Real Losses(UARL)

Cet indicateur a été défini par Allan Lambert [Lambert et al., 1999]. Au cours de ses recherches, il a défini le volume de pertes par kilomètre ou par branchement et par heure en fonction des trois états d’une fuite définis ci-dessus (fuites diffuses, détectables non localisées, visibles ou localisées).

Niveau de pertes Valeur faible IPA ≤ 0.08 modéré 0.08 < IPA ≤ 0.15 élevé 0.15 < IPA ≤ 0.29 très élevé 0.29 < IPA

Tableau 1 : Niveau de pertes en fonction des valeurs de l’IPA CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

L’UARL estime le volume incompressible en dessous duquel on ne peut pas descendre dans des conditions économiques acceptables.

, s’exprime en l/j avec

Cet indicateur présente l’avantage de prendre en considération la pression moyenne de service. Toutefois, il est difficilement applicable aux réseaux ruraux et intermédiaires. En effet, il a été montré que, pour les réseaux peu denses, les pertes constatées sont souvent inférieures aux pertes supposées incompressibles [Renaud, 2009]

2.3. Mise en place d’une sectorisation

2.3.1. Pourquoi mettre en place une sectorisation?

Les indicateurs actuellement utilisés pour analyser l’état d’un réseau sont annuels et à l’échelle du service. Il est donc nécessaire d’utiliser une échelle d’espace et de temps plus restreinte afin d’optimiser la gestion des réseaux. La sectorisation permet de réaliser un suivi journalier des débits sur des secteurs définis. Le débit de nuit est représentatif du débit de fuites car durant cette période les consommations sont relativement faibles. Un suivi journalier des débits de nuit sur chaque secteur constitue un premier niveau de prélocalisation. Ce suivi permet de :

détecter plus rapidement les fuites

prioriser les campagnes de recherche de fuites suivre plus précisément l’évolution d’un réseau

2.3.2. Critères de mise en place de la sectorisation Les secteurs sont établis en fonction de différents critères :

Hydraulique

Les zones sectorisées sont définies en fonction des infrastructures (réservoirs, stations de pompage) ainsi que des débitmètres existants.

Les secteurs doivent formés des entités hydrauliques. La pression et les possibilités de démaillages sont les principales caractéristiques prises en compte lors de la réalisation d’une sectorisation.

Disposition du réseau

Usuellement, le nombre d’usagers est compris entre 500 et 3000. Lorsque la taille de la zone est trop importante, l’analyse des données est plus difficile (phénomène de lissage des données) et la prélocalisation est moins fine. Mais une zone trop petite rend la sectorisation difficilement exploitable (débit trop faible ce qui implique un problème de mesure). De plus, la mise en œuvre peut rapidement atteindre un coût élevé (installation de débitmètres et de vannes).

Nc nombre de branchements

Lp linéaire de conduite (branchement) en km

Lm linéaire de conduite (canalisation) en km

P Pression moyenne de service en mCE

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Aspect économique

La mise en place d’une sectorisation ne doit pas engendrer un surcoût disproportionné par rapport à l’économie d’eau réalisée. En effet, la mise en place systématique de sectorisation n’est pas une solution pérenne dans la gestion des réseaux.

2.3.3. Méthodologie permettant de suivre des débits de sectorisation Le débit de nuit peut être scindé en deux

parties : les consommations (après compteur) et les fuites (avant compteur).

Chacune de ces parties est composée d’une part courante et d’une part exceptionnelle.

Le caractère exceptionnel correspond à une casse pour une fuite ou à une consommation particulière (type arrosage).

L’objectif de la lutte contre les fuites est la minimisation de la part courante du débit de fuites. La part courante des consommations constitue un bruit de fond a priori peu variable.

Les historiques obtenus dans le cadre de l’étude permettent de suivre les débits de nuit depuis 2009. L’objectif de ce suivi est d’établir un moyen permettant de mieux quantifier le débit de fuites en s’affranchissant des débits liés à la consommation.

L’étude de l’historique des débits a permis d’identifier plusieurs points importants dans le traitement des données de débits de sectorisation :

Estimation des consommations

Plusieurs techniques permettent d’estimer les consommations moyennes sur un secteur. Ces méthodes ne prennent pas en compte les consommations exceptionnelles. Or, le suivi des débits dans le cadre de l’étude montre que l’impact des consommations exceptionnelles sur le débit de nuit est important. Ceci rend ces méthodes inappropriées au pas de temps journalier.

Un système de télérelève est en cours de mise en place sur les secteurs d’étude. Ces informations devraient permettre de connaître précisément les consommations nocturnes.

Changement d’échelle de temps

L’évolution du débit de nuit journalier est très chaotique et donc difficilement exploitable.

Les consommations exceptionnelles impactent le débit de nuit de manière ponctuelle. Contrairement aux fuites courantes, les fuites exceptionnelles sont réparées rapidement, elles impactent donc ponctuellement le débit de nuit. Ainsi, l’échelle hebdomadaire est préférée au pas de temps journalier pour faciliter la compréhension et le suivi des courbes.

Utilisation de filtres

Les données renvoyées par les instruments de mesures télégérés sont parfois aberrantes. Des filtres ont donc été mis en place pour supprimer les données manifestement erronées.

- les débits moyen et nocturne doivent être positifs - le débit moyen doit être supérieur au débit de nuit

- Une semaine doit contenir au moins 4 jours avec des données valides

D E B I T De N U I T . Consom -mations nocturnes (usages et fuites chez abonnés) Fuites Nocturnes (Partie Service des Eaux) exceptionnelles

courantes Fuites détectables non détectées

Fuites difficilement détectables Fuites exceptionnelles non réparées

courantes Consommations nocturnes courantes

exceptionnelles Consommations nocturnes exceptionnelles

Figure 4 : Composantes du débit de nuit

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L’exploitation des données est réalisée à partir des débits suivants : Le débit de nuit hebdomadaire

) ( ) ( 1 ) ( ____ semaine J Qnuit Qnuit semaine J j j sem

∑

Le débit nocturne moyen annuel

s’exprime en m3

/h avec

Le débit nocturne de référence Qnuit ref

{1, ( )} ) ( ____ ) ( sem sem J an

ref Min Qnuit

Qnuit = ∈ s’exprime en m

3

/h

Le débit nocturne de référence peut être défini comme le minimum annuel des débits nocturnes hebdomadaires.

La comparaison de cet indicateur d’une année sur l’autre permet de connaître l’évolution du réseau de manière annuelle.

J(an) le nombre de jours dans l’année dont les débits sont valides

Qnuitjmoyenne des débits de nuit (entre 1h et 5h)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 m 3/h

Qnuit_ref[33] QPnuit(s)[33] Qnuit(an)[33]

Figure 5 : évolution des débits caractéristiques en 2009 sur le secteur S033

J(semaine) le nombre de jours dans la semaine dont les débits sont valides

Qnuitjmoyenne des débits de nuit (entre 1h et 5h)

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

∑

2.4. Réalisation d’une recherche active des fuites

La prélocalisation des fuites permet de définir un secteur de recherche plus petit. Ainsi, la localisation d’une fuite sera plus facile et plus rapide à réaliser. [AEAG et al., 2005]

2.4.1. Outils de prélocalisation

Prélocalisateurs acoustiques

Objectif : prélocaliser les fuites grâce à un maillage acoustique du réseau Méthode

Les prélocalisateurs acoustiques (aussi appelés oreilles) permettent d’enregistrer les bruits sur les conduites sur une distance de 50 à 200 mètres en fonction des matériaux de la conduite. Les enregistreurs doivent écouter pendant au moins deux nuits afin de pouvoir détecter des fuites. L’enregistreur remonte les caractéristiques de bruit comme son amplitude ou sa largeur. Ainsi,

l’étude de ces grandeurs permet de distinguer les bruits aléatoires correspondant à la consommation et les bruits continus correspondant à une fuite. La prélocalisation acoustique peut être utilisée en complément de la sectorisation afin d’être plus efficace.

Avantages/Inconvénients

Le placement des prélocalisateurs et l’analyse des données obtenues peuvent être réalisés durant la journée. De plus, le secteur est toujours alimenté en eau. Cette technique ne permet pas d’identifier la position exacte d’une fuite. Une localisation plus fine doit être réalisée.

Remarque

Les prélocalisateurs acoustiques peuvent être placés de manière permanente afin de suivre l’évolution des bruits en continu.

Prélocalisation par quantification nocturne

Objectif : Mettre en évidence des zones fuyardes Méthode

La zone à étudier ne doit avoir qu’un seul point d’entrée muni d’un compteur ou d’un débitmètre afin de pouvoir suivre l’évolution du débit pendant la recherche. La préparation de la recherche de fuites consiste à diviser le secteur en plusieurs sous secteurs (ou ‘poches’) et à réaliser différentes actions sur le réseau. Durant la recherche de nuit, un agent ferme successivement avec un intervalle de 15 minutes les vannes sur le secteur pendant qu’un autre suit l’évolution du débit au niveau du compteur. De manière générale, environ 8 poches sont étudiées dans une nuit ce qui représente deux heures de recherche. Cette technique permet de quantifier des fuites à partir de 0,5 m3/h.

Avantages/Inconvénients

Suivant la configuration du réseau, la réalimentation des différentes poches n’est pas toujours possible. Cette technique nécessite parfois une coupure de l’alimentation en eau de certains abonnés et doit être réalisée de nuit entre 2h et 5h. Cette méthode est très efficace.

Figure 6 : Sectorisation par prélocalisateurs acoustiques Figure 7 : Prélocalisateurs acoustiques CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

2.4.2. Outils de localisation

Amplificateurs acoustiques

Objectif : localiser précisément une fuite Amplificateur mécanique

L’amplificateur mécanique est un bâton muni d’une caisse de résonnance qui permet d’amplifier le bruit. Ainsi, le chercheur de fuites identifie la position d’une fuite grâce au bruit qu’il perçoit. L’écoute peut être réalisée au niveau des bouches à clé et des branchements puis une écoute sur sol permet d’affiner la recherche. Cette technique nécessite une formation du chercheur de fuites. La recherche présente des performances limitées pour les petites fuites, ainsi qu’en milieu bruyant (rue fréquentée).

Amplificateur électronique

L’amplificateur électronique est généralement composé d’une tige métallique, d’un récepteur qui traite le signal. Les amplificateurs électroniques ont une efficacité relativement similaire aux amplificateurs mécaniques. La différence d’écoute est principalement liée à l’oreille du chercheur de fuites.

Sonde électronique

Les sondes sont utilisées uniquement pour faire des écoutes au sol. La sensibilité de ces appareils peut être réglée manuellement, ce qui permet d’affiner la localisation au fur et à mesure de la recherche.

Corrélateurs acoustiques

Objectifs : détecter et localiser les fuites avec précision Méthode

La corrélation acoustique consiste à placer deux capteurs de part et d’autre d’une fuite supposée sur une conduite. Les signaux obtenus par les capteurs sont corrélés et permettent de connaître l’emplacement de celle-ci sur la conduite.

Avantages/Inconvénients

La précision de la localisation est liée à la précision des informations initialement renseignées dans le corrélateur. La corrélation est moins efficace sur les conduites en plastique, de diamètre important ou dans lesquelles la pression est trop faible.

Figure 8 : Amplificateur mécanique (type hydrosol) Figure 10 : Amplificateur électronique Figure 9 : Sonde électronique

Figure 11 : Fonctionnement des corrélateurs acoustiques CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

2.4.3. Autres techniques pouvant être utilisées

Gaz traceur

Cette technique consiste à injecter un gaz (azote, hélium ou hydrogène) en amont de la fuite dans le réseau. Une sonde permet de détecter les remontées de gaz au niveau de la fuite. Cette technique est particulièrement utilisée sur les conduites non métalliques, à basse pression ou pour détecter la présence de plusieurs petites fuites.

GROUND PENETRATING RADAR (GPR)

Le GPR est une sonde radar principalement utilisée pour détecter les canalisations. L’analyse des données remontées par ce système permet de détecter certaines fuites. L’efficacité de ce type d’outil est très limitée.

Thermographie

Une caméra thermique (utilisée à la main ou depuis un avion) permet de détecter d’éventuelles fuites. La thermographie est principalement utilisée pour les réseaux hydrauliques industriels, mais elle peut être utilisée pour les canalisations principales d’eau potable. Cependant, il est nécessaire que la température soit supérieure à 25°C pendant au moins quatre jours. Cette technique est coûteuse et reste donc marginale sur les réseaux d’eau potable.

Camion de quantifications

Cette technologie consiste à isoler une partie du réseau et à la réalimenter par un poteau d’incendie extérieur à cette zone. Le camion permet de mesurer la pression et le volume mis en distribution sur la zone étudiée. Ainsi, le volume de pertes peut être estimé. Cette technique peut être utilisée de jour.

Sonde / caméra

Cette technique consiste à introduire une sonde ou une caméra par un orifice d’au moins 50 mm afin d’inspecter environ 2 km de conduite principale (Ø > 250 mm). Les fuites peuvent être détectées à partir d’un débit de fuites de 1 L/h. Cette technologie reste marginale dans le domaine de l’eau potable.

2.5. Réparations

Lorsqu’une fuite est détectée, une réparation est programmée. La rapidité de programmation et d’intervention permet de limiter le volume perdu. Ainsi, cette étape est toute aussi importante dans la limitation des pertes liées aux fuites.

Figure 13 : Fuite observée par thermographie

Figure 14 : Canalisation observée par une caméra endoscopique

Figure 12 : Appareil de détections de fuites par gaz

traceur CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

3. Expérimentation d’une stratégie de réduction des fuites

3.1. Présentation du Syndicat Intercommunal Alimentation d’Eau Potable

(SIAEP) de Coulounieix-Razac

3.1.1. Quelques chiffres

Le SIAEP de Coulounieix-Razac est situé à l’est de Périgueux en Dordogne et est composé de 29 communes. Le syndicat est responsable de l’alimentation en eau potable des 40 000 habitants de la zone. Un contrat d’affermage délègue à SAUR la gestion du service. Etat des lieux du réseau (données RAD 2007)

La production est assurée par 5 sources, 1 puits et 1 prise en rivière. Le traitement de l’eau est assuré par 6 stations.

Le réseau de distribution d’eau potable est composé de 19 stations de reprise et 27 réservoirs.

Le réseau du SIAEP est interconnecté avec 6 autres syndicats afin d’assurer la continuité du service public de l’eau potable.

Environ 2 500 000 m3 d’eau potable sont consommées par an (soit 173 l / hbt / jour). Le volume d’eau mis en distribution est d’environ 3 570 000 m3. Le rendement de réseau est de l’ordre de 70%.

SAUR

Créé en 1933, SAUR (Société d’Aménagement Urbain et Rural) est spécialisé dans les métiers de production, de distribution de l'eau potable et du traitement des eaux usées. Depuis 1984, la société a diversifié son activité notamment dans le domaine de la propreté avec sa filiale Coved, mais aussi dans le domaine des énergies renouvelables et des loisirs.

La présente étude est réalisée en partenariat avec l’agence de Razac-sur-l’Isle (Dordogne), le Centre de Pilotage Opérationnel de Toulouse et le centre de Brive la Gaillarde.

3.1.2. Zone d’étude

Une sectorisation est mise en place sur le réseau du syndicat. Le réseau est divisé en environ 80 secteurs.

Dans le cadre de l’étude menée par le Cemagref, les sept secteurs suivants (figure 15) ont été retenus : S033, S118, S121, S122, S124, S125 et S126. Ils sont situés au centre est du syndicat sur les communes de Coulounieix-Chamiers, Marsac-sur-l’Isle et Razac-sur-l’Isle.

Cette zone a été choisie car elle est la première à être entièrement équipée du système de télérelève des consommations d’eau.

Depuis janvier 2009, les indicateurs structurels et les débits de sectorisation sont suivis de manière continue sur ces secteurs.

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Présentation des secteurs étudiés (annexe 3) s 33

Le secteur 33 est alimenté en distribution pure par le réservoir de Sarailler.

Le secteur est sur le haut service et alimente 696 abonnés. Le linéaire du réseau est de 21 km. s 118

Le secteur 118 est alimenté en refoulement/distribution par le réservoir de Saint-Augutre. Le secteur est sur le bas service et alimente 698 abonnés. Le linéaire du réseau est de 12.8 km.

s 121

Le secteur 121 est alimenté en refoulement/distribution par le réservoir de Sarailler et la reprise de Beleycout. Deux stabilisateurs avals permettent de réguler la pression sur certaines parties de la zone. Le secteur est sur le haut service et alimente 548 abonnés. Le linéaire du réseau est de 26.5 km.

s 122

Le secteur 122 est alimenté en distribution pure par le réservoir de Sarailler. Le secteur est sur le haut service et alimente 160 abonnés. Le linéaire du réseau est de 11.3 km.

s 124

Le secteur 124 est alimenté en distribution pure par le réservoir de Petit Pareau. Le secteur est sur le moyen service et alimente 95 abonnés. Le linéaire du réseau est de 8.7 km.

s 125

Le secteur 125 est alimenté en refoulement/distribution par le réservoir de Grand Pareau. Le secteur est sur le moyen service et alimente 487 abonnés. Le linéaire du réseau est de 8.7 km.

s 126

Le secteur 126 est alimenté en refoulement/distribution par le réservoir de Grand Pareau via le secteur 125. Un stabilisateur placé en entrée du secteur permet de réguler la pression sur toute la zone. Le secteur est sur le moyen service et alimente 633 abonnés. Le linéaire du réseau est de 9 km.

Figure 15 : Plan et profil schématique de la zone d'étude

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3.1.3. Recueil et analyse des données

Pour les besoins de l’étude et dans le cadre du partenariat avec le SIAEP de Coulounieix-Razac et SAUR, les données suivantes ont été recueillies et analysées :

Système d’Information Géographique (SIG)

Les plans des réseaux d’eau et les données concernant les fuites ont été recueillies sous le format shp. Ces informations ont été utilisées entre autres pour calculer les indicateurs sur les secteurs. Le travail réalisé sur le terrain a permis d’améliorer les plans.

Sectorisation

Le recueil des débits de sectorisation et des marnages des réservoirs, depuis 2009, a permis de suivre l’évolution des débits sur les secteurs étudiés. Ces données ont aussi été utilisées afin de réaliser les profils de distributions pour le modèle hydraulique.

Modèle hydraulique

Un modèle hydraulique du réseau complet a été fourni. Ce modèle a été adapté une première fois pour mesurer les pressions moyennes des secteurs [Sissoko, 2010]. Dans le cadre de ce stage, ce modèle a été amélioré en intégrant les profils de distributions.

3.2. Choix des secteurs pour le cadre du stage

En lien avec l’agence SAUR, la recherche active de fuites et la modulation de pression ont été expérimentées sur deux des sept secteurs étudiés. Ainsi, le choix des secteurs a été réalisé en se basant sur l’analyse des données recueillies pour chaque secteur.

Des fiches récapitulatives pour chaque secteur ont été réalisées. Ces fiches (annexe 4) récapitulent les données principales sur le secteur : les caractéristiques du réseau, les indicateurs de pressions, les débits et les indicateurs structurels.

Ce choix a ensuite été exposé à SAUR afin de le confirmer grâce aux connaissances du réseau et aux observations du personnel de SAUR.

Une fois le secteur choisi, une prédiction est réalisée en se basant sur les connaissances théoriques et les méthodes développées dans le cadre de l’étude. L’objectif est de comparer les résultats obtenus avec ces prédictions. Si les résultats divergent, il faudra en comprendre la raison.

3.2.2. Recherche active de fuites Critères

Le secteur choisi doit avoir un potentiel de réduction de fuites important. Ce secteur ne doit pas être trop étendu afin de faciliter la recherche.

Le choix s’est basé sur plusieurs critères :

Analyse des différents indicateurs annuels Le débit de nuit

Le débit de nuit doit être relativement important sur le secteur choisi pour que la recherche de nuit ait un effet significatif et observable. Le débit avant la recherche doit être

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Le pseudo IPA (Indice de Pertes par Abonnés)

Le pseudo IPA est un indicateur qui est, à l’échelle du secteur, l’équivalent de l’IPA à l’échelle du réseau (cf. 2.2.2.). Il est défini comme suit :

!"#$ %

s’exprime en m3

/h/abonné avec

A la différence de l’IPA, le ‘pseudo IPA’ intègre une part de consommation. Cette part étant faible, il conserve une bonne représentativité du niveau de pertes du secteur.

Les taux de casse sur canalisation et sur branchement

Ces indicateurs fournissent une information complémentaire intéressante pour juger de la fréquence des fuites du secteur.

Etude de l’évolution des débits

L’analyse des débits sur une durée d’un an permet de comprendre l’évolution de l’état du réseau (apparition, réparation de fuites).

Choix (annexe 4)

L’ensemble des critères présentés ci-dessus a été étudié sur chacun des secteurs (à l’exception du secteur s125 rendu inexploitable suite à des avaries de comptages) pour les années 2009 et 2010.

Linéaire (km)

Nb branchement

Débit Réf (m3/h) Débit de nuit (m3_{/h) Taux de casse cana Pseudo IPA}

2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010 S033 21,0 696 1,3 0,1 4,05 5,87 0,1 0,1 0,14 0,20 S118 12,8 698 3,7 6,2 8,39 8,12 0,39 0,39 0,29 0,28 S121 26,5 548 2,2 2,3 3,74 3,52 0,23 0,08 0,16 0,15 S122 11,3 160 0,3 0,7 2,65 1,11 0,09 0,09 0,40 0,17 S124 8,7 95 0,6 0,8 2,76 1,80 0,34 0,11 0,70 0,45 S126 9,0 633 1,3 1,2 2,49 1,52 0,33 0 0,09 0,06

Tableau 2 : Récapitulatif des indicateurs de chaque secteur

A l’issue de cette analyse, le choix s’est porté sur le secteur S118. Ce secteur a un linéaire raisonnable de 12.8 km et combine un débit de nuit et un pseudo IPA élevés.

Le débit de nuit moyen annuel Qnuit(an), resté stable entre 2009 et

2010, est le plus important des secteurs étudiés. De plus, le débit de nuit référence Qnuitref a doublé entre

2009 et 2010 pour atteindre 6.19 m3/h. L’analyse des débits hebdomadaires présente une dérive du débit de nuit qui atteint début février 15 m3/h.

0 5 10 15 20 25 D é b it d e n u it m 3/h

évolution du débit sur le secteur S118

Qnuit-ref 2009 [S118] Vnuit+ [S118] fuites_res

fuites_brc Qnuit-ref 2010[S118]

Figure 16 : Evolution du débit secteur S118

Na nombre d’abonnés par secteur

Qnuitjmoyenne des débits de nuit (entre 1h et 5h)

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Ce choix, réalisé à partir des données des deux dernières années et des méthodes développées dans le cadre de l’étude, a été confirmé par SAUR. Bien que des fuites aient été réparées sur ce secteur au mois de janvier 2011, l’évolution du débit de nuit prouve que des fuites sont encore présentes sur le secteur. Le débit de nuit hebdomadaire lors du choix du secteur atteignait 10 m3/h. Par conséquent, le potentiel de réduction de fuites est important sur ce secteur.

Secteur choisi pour la recherche active de fuites : S118

Prédictions

L’étude de l’évolution du débit de nuit laisse supposer que la recherche de nuit permettra de ramener le débit de nuit a son niveau référence de 2009 Qnuitref = 3.7 m3/h.

Etablir le débit à Qnuit≤ 3.7 m3/h

3.2.3. Modification de la pression Critères

Le secteur choisi doit pouvoir permettre de modifier la pression c'est-à-dire la diminuer mais aussi l’augmenter sans causer de dommage sur le réseau ou chez les abonnés.

Prédisposition du réseau

Le secteur doit être prémuni d’un stabilisateur ou d’un régulateur de pression. Idéalement, les branchements des abonnées doivent être munis d’un réducteur de pression afin de limiter l’influence des variations de pression.

Pression

Les valeurs des pressions sont très importantes dans le choix du secteur.

La valeur minimale de pression au point critique ne doit pas être trop basse afin de pouvoir la baisser sans impacter les abonnées.

La pression moyenne ne doit pas être trop élevée afin de pouvoir l’augmenter sans affecter significativement le réseau.

Choix

Deux secteurs (s126 et s121) sont munis de stabilisateurs avals. Le secteur s126 présente l’avantage d’avoir un seul stabilisateur en entrée. La mise en œuvre de la modulation de pression sera donc plus facile sur ce secteur que sur le secteur s121 qui en comporte 4. L’objectif est donc de vérifier que la modulation de pression est applicable sur ce secteur et que les résultats seront suffisants pour permettre une interprétation correcte.

La pression au point critique est de l’ordre de 23 mCE pour les deux secteurs ce qui permettrait de réduire la pression d’au moins 5 mCE sans affecter la distribution d’eau.

La pression moyenne de service de nuit est de 45mCE pour le secteur s126. Il serait donc possible d’augmenter la pression d’au moins 5 mCE.

Le choix du secteur a été approuvé par la SAUR.

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Prédictions

La formule communément utilisée pour exprimer le lien entre le débit de fuites et la pression est la suivante [FARLEY, 2001] :

Sans connaissance du réseau, l’exposant N1 est supposé égal à 1. Connaissant le débit et la

pression initiale du secteur, on peut prédire les débits obtenus suite à l’évolution de la pression. (Tableau 3)

Valeurs initiales : L0 = 1,52 mètres

P0 = 45 mCE

3.2.4. Renouvellement des canalisations

Une partie du ou des secteurs choisis doit avoir été renouvelée depuis janvier 2009. L’objectif est d’évaluer l’impact des renouvellements.

Le secteur s126 semble être le plus intéressant à étudier puisque depuis janvier 2009, 3 phases de travaux ont permis de renouveler 3.3 km de canalisation. Le secteur s126 compte un linéaire de 9.0 km : 35% du linéaire du secteur a donc été renouvelé.

L’étude a aussi été réalisée sur le secteur s118 car une petite partie du réseau a été renouvelée depuis 2009.

Secteurs choisis pour le renouvellement des canalisations : s118 et s126

N1 L1 diminution de pression de 5 mCE L1 augmentation de pression de 5 mCE L1 augmentation de pression de 10 mCE 0.5 1.43 1.60 1.68 1 1.35 1.69 1.86 1.5 1.27 1.78 2.06 2 1.20 1.88 2.27 2.5 1.13 1.98 2.51

Tableau 3 : Récapitulatif des estimations de débits après chaque variation de pression

1 0 1 0 1 N P P L L       =

P0la pression avant modification exprimée en mCE P1la pression après modification exprimée en mCE

L0le débit avant modification exprimé en m3/h L1le débit après modification exprimé en m3/h

N1exposant variant en fonction du type de fuite et du réseau

avec CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

3.3. Impact de la recherche active de fuites (s118)

Une fois le secteur d’étude choisi, la quantification nocturne (cf. § 2.4.1.) a été mise en place sur le secteur. Ce type de technique est usuellement mis en œuvre par SAUR. L’objectif est d’étudier les différentes étapes afin de comprendre les avantages et les inconvénients ainsi que l’efficacité de ce type de recherche.

Préparation de la campagne de recherche de fuites

Etude des plans

L’objectif est de délimiter les poches. Ce travail nécessite une bonne connaissance du réseau puisque la fermeture des poches est réalisée au moyen de vannes situées sur le réseau. La possibilité de réalimentation des poches est systématiquement étudiée afin de limiter les coupures d’eau. Enfin, le planning des manœuvres de vannes est établi.

Mise en place d’appareils de mesure

Le débit en entrée du secteur étudié doit être connu avec précision. De plus, l’appareil de mesure doit être muni d’un afficheur pour suivre le débit en temps réel. Le compteur de sectorisation actuellement installé sur le secteur s118 ne permettait pas de suivre le débit en continu grâce à un afficheur. Un débitmètre à insertion a donc été installé en entrée du secteur.

Préparation des vannes

Dans la journée qui précède la campagne de recherche nocturne, toutes les vannes sont repérées et leur manœuvrabilité est vérifiée.

Figure 17 : Plan de la recherche de fuites s118

Figure 18 : Débitmètre à compteur réalimentation CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

Figure 20 : Suivi des débits minimums journaliers

Réalisation de la campagne de recherche et analyse des résultats

La campagne de recherche de fuites a été réalisée sur le secteur s118 dans la nuit du 18 mars 2011.

La canne à insertion a été équipée d’un logger (appareil de mesure) qui enregistre le débit avec un pas de temps d’une minute. Ainsi, le débit de fuites sur chaque poche peut être mesuré.

Avant de pourvoir commencer la recherche, le débit doit se stabiliser autour d’une valeur minimale observée durant les nuits précédentes. En général, la première vanne peut être fermée à partir de 2 heures du matin.

Après l’analyse des courbes de débit, trois zones fuyardes ont été identifiées sur les poches 1 et 3 ainsi qu’au niveau d’un branchement communal (situé sur la poche 7). Une fois que le débit a atteint 0 m3/h, la recherche a été arrêtée.

Après avoir été identifiées, les zones fuyardes sont hiérarchisées afin de prioriser les zones de recherche.

Localisation précise des fuites

Toutes les techniques présentées dans le paragraphe 2.4.2. ont été utilisées. L’hydrosol, la canne électronique et la sonde électronique ont permis de localiser les fuites. Ensuite, le corrélateur acoustique a été utilisé en complément pour réaliser une localisation plus précise.

Une fuite située sur la poche 3 a été difficilement identifiable. La disposition particulière du réseau n’a pas permis d’utiliser la corrélation de manière probante. Plusieurs terrassements ont été nécessaires à sa localisation.

Suivi des débits de nuit après réparations

En règle générale, la réparation d’une fuite doit engendrer une diminution du débit. Cependant, il faut vérifier que la diminution observée correspond bien à la quantification estimée suite à la recherche. Le minimum du débit de

nuit est suivi depuis la recherche de nuit afin d’évaluer l’impact de la réparation sur celui-ci.

La première fuite réparée sur la poche 1 a permis de réduire le débit de nuit conformément aux estimations.

Par contre, la réparation de la fuite sur la poche 3 a permis de réduire le débit de nuit de seulement 3,6 m3/h. Or, la quantification estimait le débit de fuites à 5m3/h. Il semblerait qu’il reste environ 1 m3/h à trouver sur cette poche.

Conclusion

Actuellement, le débit de nuit est de 4 m3/h. Cependant, la fuite au niveau du branchement communal (poche 7) après compteur n’a pas été réparée et une deuxième phase de recherche a été réalisée afin de localiser l’autre fuite sur la poche 3 (annexe 5).

En conclusion, les prédictions émises ont été vérifiées. Cette recherche a permis d’établir la validité de l’approche prédictive et l’importance du suivi du débit de nuit après réparation des fuites. L’adéquation entre le débit quantifié de nuit et la diminution du débit après réparations doit être vérifiée.

0 2 4 6 8 10 18/03/2011 21/03/2011 24/03/2011 27/03/2011 30/03/2011 02/04/2011 05/04/2011 08/04/2011 11/04/2011 d é b it m 3 /h

évolution du débit de nuit minimum après la recherche de nuit

débit minimum de nuit débit minimum sur le période

Qmini = 9 Qmini = 7.8 Q mini= 4.2 Réparation fuite Poche 1 Réparation fuite Poche 3 Q = 1.2 m3/h Q = 3.6 m3/h

Figure 19 : Evolution du débit de nuit durant la recherche

Q1=1.5 m3/h Qbranchement=2.5 m3/h Q3 =5 m3/h Fermeture poche 1 Fermeture poche 2 Fermeture poche 3 Fermeture branchement école CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

3.3.2. Résultats obtenus sur les autres secteurs étudiés

Les résultats obtenus sur le secteur s118 ont été concluants, la SAUR a proposé de travailler sur 3 autres secteurs (S125, S033 et S122).

L’objectif, dans le cadre de l’étude, était donc de suivre d’autres recherches afin d’affiner la connaissance sur cette technique et d’identifier les éventuels problèmes liés à la mise en place de ce type de recherche sur les secteurs. La méthodologie utilisée est la même que celle présentée ci-dessus. Seuls les résultats seront présentés.

S125

Etat initial

Suite à des problèmes techniques, le débit de nuit n’a pas pu être suivi sur ce secteur pendant plusieurs mois. Ainsi, le débit de nuit a sensiblement augmenté sur ce secteur et atteignait 10m3/h juste avant la campagne.

L’objectif est donc de quantifier les zones fuyardes sur cette zone afin de réduire le débit de nuit.

Prédiction

Aucune prédiction ne peut être établie pour ce secteur puisqu’il n’y pas d’historique.

Résultat

La campagne de recherche de fuites réalisée le 29 mars 2011 a permis d’identifier 5 zones fuyardes.

Les fuites sont davantage réparties sur le réseau. Les débits quantifiés sur cette zone sont compris entre 0,5m3/h et 2,5 m3/h. Suite à l’analyse des résultats obtenus pendant la campagne, une vanne fuyarde a été identifiée entre les poches 5 et 6.

Lors de cette recherche nocturne, la quantification du débit de fuites a été difficile à effectuer. Le débit de nuit ne se

stabilisait pas, des variations de plus d’un m3/h étaient observées. Dans un premier temps, l’hypothèse d’une consommation nocturne a été retenue. Lors des manœuvres de vannes plusieurs habitations étaient occupées.

Conclusion

Deux fuites, l’une après compteur (poche 7) et l’autre sur une canalisation (poche 2), ont été localisées et réparées. Des recherches sont actuellement en cours afin de localiser précisément les autres fuites (annexe5).

L’étanchéité des secteurs et la qualité du comptage sont primordiales pour la réussite de

Figure 21 : Plan de la recherche de fuites S125

réalimentation compteur CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

S033/S122

Etat initial

La recherche a été réalisée sur deux secteurs (S033 et S122). En effet, le secteur s122 est un secteur plutôt rural et industriel et a été renouvelé récemment en PVC. Ainsi, ce secteur doit être relativement peu fuyard.

Le débit de nuit sur ces deux secteurs était de 5 m3/h.

L’intérêt est de voir l’influence de ce type de recherche lorsque le débit est plus faible.

Prédiction

Comme pour le secteur 118, une prédiction peut être faite.

L’étude de l’évolution du débit de nuit sur ces deux secteurs laisse supposer que la recherche de nuit permettra de ramener le débit de nuit sur le secteur s33 à son niveau référence minimal atteint en 2009 Qnuitref = 1.3 m3/h.

Concernant le secteur s122, le débit de nuit relativement faible (Qnuitref < 1m3/h)

conduit à ne prédire aucune diminution significative du débit. Résultat

La campagne de recherche de fuites a été réalisée le 12 avril 2011 et a permis d’identifier deux zones fuyardes.

Une première zone fuyarde quantifiée a un débit de 1 m3/h sur la poche 4. La fuite se situait au niveau d’une ventouse et a été réparée. La deuxième poche fuyarde, estimée à 1 m3/h, a été identifiée au niveau sur la poche 7 (S122). Cependant, en réalisant une campagne de localisation précise de la fuite, l’interconnexion entre deux poches (poche 5 et poche 7) a été découverte.

De plus, lors de la quantification des débits, des problèmes de mesures ont été observés. En effet, comme pour la recherche précédente, le débit ne se stabilisait pas et variait durant la période d’étude entre 3 et 7 m3/h. Ainsi, la quantification des débits était impossible à réaliser en suivant les débits instantanés. Le choix a donc été fait d’utiliser les index pour quantifier les débits. Cette technique a permis de faciliter la quantification.

Conclusion

Les fuites identifiées n’étant pas actuellement toutes réparées, il n’est pas possible sur ce secteur de comparer la prédiction aux résultats obtenus. (annexe 5)

Figure 22 : Plan de la recherche de fuites S033-S122

réalimentation compteur CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

3.3.3. Conclusions / Observations

De manière générale, la recherche active est une solution efficace pour réduire les fuites.

Vérification des prédictions

Au cours des trois phases de recherche de fuites, la pertinence de l’utilisation des indicateurs hebdomadaires pour choisir un secteur a été mise en évidence.

L’utilisation du minimum du Qnuitref pour estimer l’objectif de débit atteignable après la

recherche semble être satisfaisante.

Efficacité de la quantification nocturne

La quantification nocturne est une technique très efficace puisqu’elle permet de quantifier et prélocaliser les fuites par sous-secteurs.

La quantification permet de vérifier l’efficacité de la réparation des fuites en suivant l’évolution du débit de nuit.

Remarques

Certaines observations peuvent être faites afin d’améliorer l’efficacité de ce type d’actions.

Importance de la précision de la mesure

Le choix du débitmètre utilisé est primordial. En effet, les débits quantifiés minimum sont de l’ordre de 0.5m3/h. Les débitmètres doivent donc avoir une précision relativement grande afin de pouvoir quantifier correctement les débits de nuit.

Les variations de débit observées au cours des différentes recherches ne peuvent pas être expliquées uniquement par l’incertitude des mesures. Les hypothèses de consommations nocturnes sur les poches étudiées ou d’une altération de la donnée entre la mesure et l’affichage restent donc à étudier.

Amélioration de la connaissance du réseau

Au cours de la recherche, les agents travaillent en parallèle sur le réseau et sur les plans. Ils peuvent ainsi se rendre compte d’éventuels problèmes concernant les équipements (vannes, appareils de comptage…) ou encore les plans.

Etablissement de l’impact des essais incendies sur les réseaux d’eau potable

Lors du choix du secteur, l’étude de l’historique des débits de nuit depuis 2009 a permis d’identifier une dérive du débit de nuit qui apparaît de manière cyclique sur les réseaux chaque année. Cette dérive du débit correspond systématiquement à la date des essais incendies. Ces essais sont réalisés sur la zone d’étude par les pompiers chaque année afin de vérifier la conformité des poteaux incendies. L’impact des essais incendie varie suivant les secteurs (dérive faible et continue du débit ou augmentation importante du débit). Cependant, il apparaît que les essais incendies fragilisent les réseaux et favorisent l’apparition de fuites.

L’objectif est maintenant de comprendre l’origine de cette fragilisation des réseaux (importance du débit lors des essais, coup de bélier lié à la fermeture de la vanne). Des capteurs

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 m 3/h S124_Qnuit Qnuit-ref 2010[S124] Vnuit+[S124] date des essais poteaux coulounieix chamiers fuite_res_fin fuite brc_fin Vnuit ref 2009_124

Figure 23 : Evolution du débit de nuit sur le secteur S124

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pression initiale Diminution de la pression de 0,5 bar Retour à la pression initiale augmentation de la pression de 0,5 bar augmentation de la pression de 0,5 bar Retour à la pression initiale ! ( ! ( Saint Augutre S126 S118 Capteur pression aval Capteur pression amont stabilisateur

3.4. Impact de la modification de pression (s126)

Une fois le secteur choisi, les modalités de réalisation de l’étude ont été établies.

Choix de la durée d’étude

La durée entre deux modifications de pression a été fixée à deux semaines. Le débit de nuit est relativement chaotique, il est donc nécessaire d’avoir une durée d’étude assez longue pour permettre au débit de se stabiliser. Pour des raisons de durée d’étude et d’influence d’autres actions sur le débit de nuit (incident sur le réseau ou réparation de fuites), la durée de deux semaines a été retenue.

En raison d’interruption d’acquisition des débits, une des périodes a dû être rallongée.

planning de la campagne

L’expérimentation concernant la modulation de pression a donc été réalisée en deux phases.

étude de l’impact de la diminution de pression sur le débit de fuites La pression a été diminuée de 0.5 bar par rapport à la pression initiale. Logiquement, on s’attend à observer une diminution du débit.

étude de l’impact de l’augmentation de la pression sur le débit de fuites

La pression a été augmentée de 0.5 bar par rapport à la pression initiale puis une nouvelle fois de 0.5 bar (∆P = 1 bar). Logiquement, on s’attend à ce que les augmentations successives induisent une augmentation du débit de nuit.

Cette expérience a pour but de montrer le lien entre la pression et le débit de nuit.

Mise en place des instruments de mesures

Deux capteurs ont été posés en amont et en aval du stabilisateur. Le capteur en amont, qui n’était pas à priori indispensable, a été placé par sécurité pour expliquer d’éventuelles anomalies sur la pression aval.

Figure 24 : Chronologie de la campagne de modulation de pression

Figure 25 : Dispositif de mesure des pressions

2 mars 15 mars 29 mars 12 avril 3 mai 17 mai

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3.4.2. Résultats obtenus

Mesures des pressions

Les résultats des mesures obtenus en aval correspondent bien aux variations de pression mises en œuvre au cours de la campagne (annexe 6). En amont, trois phases de pression peuvent être observées. La deuxième phase commence le 21 mars, date à laquelle la campagne de recherche de fuites a été effectuée, et s’est arrêtée le 12 avril. Cependant, cette modification de pression en amont du stabilisateur ne perturbe pas la pression en aval. Par conséquent, le stabilisateur fonctionne bien.

Comparaison du débit de fuites et de la pression

Analyse globale du débit

L’étude a été menée sur la moyenne hebdomadaire du débit de nuit. Le débit journalier fluctue beaucoup au cours de chaque période en raison de variations de la consommation. Le débit de nuit maximum est généralement observé le week-end. La moyenne hebdomadaire du débit de nuit a été calculée du mercredi au mardi. Deux valeurs par période sont exploitables. Une première analyse des résultats obtenus permet de dire que les variations de débits sont corrélées aux modifications de pression.

Figure 26 : Evolution du débit et de la pression sur le secteur s126

0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 d é b it ( m 3/h ) p re ss io n ( m C E )

Evolution de la pression et du débit en aval du stabilisateur (S126 : Frères Marty)

pression aval moyenne(Qnuit) heb modification de pression Qnuit 126

P = 39.7 mCE _{P = 34.4} mCE P = 38.5 mCE P = 44.1 mCE P = 49.1 mCE P = 39.1 mCE Q = 1.6 m3_/h Q = 1.52 m3_/h Q = 1.55 m3_/h Q = 1.56 m3_/h Q = 1.95 m3_/h Q = 2.16 m3_/h Q = 1.44 m3_/h Q = 1.53 m3_/h Q = 1.49 m3_/h Q = 2.44 m3_/h CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref