Soutenance mémoire
Calage du modèle
Après la construction du modèle, la phase suivante est le calage qui consiste à comparer les résultats de la simulation aux mesures réelles. Il consiste aussi à vérifier les hypothèses de travail et éventuellement apporter quelques modifications pour le but d’avoir vers la fin un modèle numérique qui présente le plus petit écart entre paramètres modélisés et ceux mesurée.
Le modèle crée est calé dans l’ordre par volume, marnage du réservoir principale (Schalkendorf), pression et rugosité.
Marnage du réservoir de Schalkendorf
Une première vérification du calage a été faite en comparant le marnage simulé du réservoir de Schalkendorf avec les mesures issues du système de télégestion Maestro.
Le modèle reproduit correctement le marnage du réservoir ce qui traduit la justesse du profile de consommation choisi.
Rugosité
L’impact de la rugosité est très faible sur l’ensemble du réseau. Des essais de rugosité sur les conduites principales Ø250 entre la station de traitement et la vanne motorisée et sur la Ø300 entre le réservoir de Schalkendorf et l’entrée de Pfaffenhoffen ont été réalisés le 24/05/2016 pour le but de calculer leurs diamètres équivalents et par la suite affiner le calage du réseau. Le protocole de ces essais est décrit en annexe 10.
Temps de séjour moyens maximaux en jour moyen actuel
Le temps de séjour, délai de transfert d’une particule d’eau depuis la ressource jusqu’au branchement de l’usager, a été estimé à l’appui de l’outil qualité de Porteau (prise en compte de « l’âge moyen maximal »). Sa connaissance est utile pour appréhender l’évolution de la qualité de l’eau et la connaissance des zones stagnantes du réseau
Le temps de séjour a été réparti en 4 classes (voir figure ci-dessous). En jour moyen, la quasi-totalité de la population peut être desservie avec un délai de transfert inférieur à 3 jours. Le réseau contient des zones stagnantes, généralement sur les extrémités et au niveau des conduites d’interconnexions.
La conduite de Ø300 mm alimentant Pfaffenhoffen depuis le réservoir de Schalkendorf semble d’être surdimensionnée. La réduction de diamètre de cette dernière peut améliorer les temps de séjour dans le secteur du Val de Moder.
ANALYSE DU NIVEAU DE SECURISATION
Une étude de sécurisation d’un réseau d’eau potable se construit à partir d’une évaluation des risques potentiels encourus par les systèmes, qui sont eux-mêmes le croisement entre des aléas et des enjeux.
Dans le cadre de cette étude, les aléas étudiés ont été classés en deux grandes catégories :
– Aléas de type « Production » qui concerne les incidents pouvant survenir sur le fonctionnement des installations (systèmes de commandes, énergie, …).
– Aléas de type « Distribution » qui regroupe les divers incidents pouvant survenir sur les réseaux (casses notamment) ;
Les tableaux ci-dessous représentent les différentes défaillances pouvant être observées sur le réseau, les conséquences qu’elles engendrent sur l’alimentation ou la distribution de l’eau et les actions de sécurisation à mener pour pallier ces risques.
Les analyses des eaux brutes des puits (voir annexe 13) montrent qu’il est possible de privilégier les puits dont la une teneur en arsenic inferieure aux la limites de qualité et d’autres qui présentent une teneur très élevée. Dans cette optique et dans le cas de la nécessité de by-pass de la station de traitement, il est judicieux de distribuer les eaux de puits dans l’ordre suivant en fonction de la demande : Puits 6, Puits 2, Puits 1, Puits 5, Puits 4 et Puits 3.
GESTION PATRIMONIALE
La réglementation invite les autorités organisatrices des services d’eau (et d’assainissement) à une gestion patrimoniale des réseaux, en vue notamment de limiter les pertes d’eau dans les réseaux de distribution. A cette fin elle oblige, d’une part à réaliser et mettre à jour annuellement un descriptif détaillé des réseaux, d’autre part à établir un plan d’actions comprenant s’il y a lieu un programme pluriannuel de travaux d’amélioration du réseau lorsque les pertes d’eau dans les réseaux de distribution dépassent des seuils fixés.
Des pénalités financières sont prévues en cas de non-respect de ces obligations.
Les aspects techniques de la gestion patrimoniale des systèmes d’alimentation en eau potable sont essentiellement réglementés par le Code Général des Collectivités Territoriales (CGCT) et le Code de l’Environnement. Ces codes intègrent les dispositions de l’article 161 de la loi n°2010-788 du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l’environnement dite « Grenelle II » ainsi que celles du décret n° 2012-97 du 27 janvier 2012 relatif à la définition d’un descriptif détaillé des réseaux des services publics de l’eau ou de l’assainissement et d’un plan d’actions pour la réduction des pertes d’eau du réseau de distribution d’eau potable.
La gestion patrimoniale est décomposée en 3 niveaux :
Niveau 1 : Correspond aux informations à inscrire dans le descriptif détaillé des ouvrages de transport et de distribution d’eau potable imposé par le décret du 27 janvier 2012 (plan d’ensemble, ressources, inventaire des réseaux…).
Niveau 2 : Consolidation d’informations dépasse le cadre réglementaire et se rapproche des bonnes pratiques recommandées pour une gestion performante (plan détaillé, synoptique et profil des réseaux, données tronçons et branchements, interconnexion, équipements, défaillances…).
Niveau 3 : Déploiement d’un système d’information géographique SIG.
Le SDEA a déjà abordé les trois niveaux décrits ci-dessus, et souhaite par la suite d’assurer le maintien du bon état de fonctionnement du réseau, l’optimisation de sa durée de vie et finalement maitriser les coûts d’exploitation et de renouvellement optimales.
Pratiques actuelles de la gestion patrimoniale
Le taux moyen de renouvellement du réseau d’eau potable du Périmètre de la Moder sur les 7 dernières années (depuis 2008) s’est élevé à 0,72%. A ce rythme, le réseau actuel sera complètement renouvelé dans 132 ans alors que la durée de vie d’un réseau d’eau potable est estimée à 100 ans. La pratique actuelle de la gestion patrimoniale va conduire le Périmètre à une baisse dans ces performances (rendement, indice linéaire de pertes, chutes de pression, dégradation de la qualité de l’eau de distribution), ce qui met en évidence de faire évoluer cette politique afin de se retrouver avec un taux de renouvellement adapté.
Principe de l’étude
Pour aborder cette étude, il est primordial de traiter les points suivants :
– Evaluation de la connaissance patrimoniale : analyse des données disponibles, leur complétude et fiabilité,
– Intégration des données patrimoniales du réseau du périmètre dans l’outil de gestion patrimoniale SDEA (Analyse multicritère),
– Proposition de programme de renouvellement et évaluation,
– Analyse et interprétation des résultats.
Outil d’analyse multicritère
L’outil utilisé dans l’analyse multicritère est une Macro développée sous Excel. Il permet à partir d’un certain nombre de critères sur les conduites, de mettre en évidence celles qui sont prioritaires au renouvellement.
Les critères de sélection sont le nombre de ruptures, l’âge, le matériau, l’importance du consommateur desservi et l’importance hydraulique. D’autres critères devraient être pris en compte à titre d’exemple la nature du sol (corrosif ou pas), le trafic routier, etc. Ces derniers critères ont été écartés suite à l’absence et la difficulté de leurs recensements actuellement, mais ils peuvent être intégrés dans l’outil dans le futur.
L’analyse multicritère utilisée propose une pondération simple de 0 à 100 (du moins au plus pénalisant) de chaque tronçon selon les critères suivants :
Analyse des données réseau
Le développement des outils de connaissance du patrimoine s’est effectué au SDEA autour du système de gestion intégrée des interventions (SAP), associé au Système d’Informations Géographiques (SIG). Les équipes de terrain renseignent aujourd’hui directement les interventions sur le SIG, à l’aide de tablettes PC embarquées, permettant d’alimenter en temps réel les bases de données nécessaires à la gestion patrimoniale et aux outils d’aide à la décision.
Grâce aux données disponibles, une exploitation et une première analyse du réseau peuvent être réalisées avant l’utilisation de l’outil d’analyse multicritère permettant de prioriser les tronçons à risques.
Recensement des ruptures
La connaissance patrimoniale s’alimente également des informations qui concernent le type et le nombre de défaillances observées, dont la répétition est un révélateur de la dégradation du réseau et de son vieillissement.
Le recensement des ruptures s’est déroulé 3 étapes : la première c’est la vérification de la cohérence des ruptures répertoriées dans la plateforme SAP depuis 2002 avec celles figurantes dans les rapports annuels dans la même période. La deuxième c’est la mise à jour du SIG en enregistrant les ruptures qui datent d’avant 2012 et les plus récentes non enregistrées par manque de conscience de l’importance de l’enregistrement de ce type d’informations. La dernière étape c’est l’export du fichier de travail contenant l’ensemble des canalisations du périmètre avec plusieurs données qui facilitent leurs identifications et qui décrivent leurs états en plus de l’information la plus importante « le nombre de ruptures » qu’a connu chaque canalisation depuis sa pose.
Ce travail nous a permis de passer de 39 à 152 ruptures sur les canalisations principales répertoriées sur le SIG depuis 2002. Le détail du nombre de ruptures par an est décrit sur la figure ci-dessous.
PROGRAMME DES TRAVAUX
Travaux issus du diagnostic
Le rapport du diagnostic des ouvrages, dont la synthèse est présentée en annexe 6, contient des informations sur les travaux à réaliser et les opérations d’entretien courant (peinture, infiltration…) à traiter par l’exploitant. Le programme ne prendra en compte que les travaux nécessitants une attention particulières.
Travaux sur les puits
La surveillance et régénération des puits 1, 3 et 4 en raison des dépôts (tartre, corrosion) et des signes de colmatage observés aux inspections télévisées de 2014 (voir annexe 2),
Effectuer un diagnostic de fonctionnement des puits avant 2025 avec mesures des rabattements et inspections télévisées en priorité sur les puits 2, 3 et 4.
Rechemisage du puits 2 et sa régénération.
Pompage des dépôts du fond.
Remplacement de la colonne du puits 6.
Protection du puits 3 contre les inondations et coulées de boues : un reprofilage du chemin d’accès et de la plateforme de retournement devant le puits devait permettre la facilitée de l’accès au site et dévier les écoulements d’eau amont.
Travaux sur les réservoirs
Contrôler l’état de l’étanchéité des cuves et l’origine des fissures et humidité en pied de cuve du côté de la chambre de manœuvre (à réaliser en 2017). Travaux de rénovation à proposer en fonction du résultat.
Sécurisation du fonctionnement des ouvrage
L’analyse du niveau de sécurisation met en évidence un fonctionnement des ouvrages globalement sécurisés. Un renforcement de la sécurité de la liaison de communication depuis le poste central de commande de la station de traitement vers le poste de supervision du SDEA est recommandé. Celui-ci peut se faire par un doublement des modes de transmission ou un renforcement du contrôle de la liaison.
Sécurisation des capacités de production
Au-delà de la sécurisation du fonctionnement standard des installations, certains scénarios et incidents peuvent conduire à des arrêts complets ou partiels de la production. Ceux-ci n’étant pas disponibles sur le périmètre de la Moder, des solutions de sécurisations par interconnexions sont analysées.
Vérification des excédents en eau des périmètres voisins
La figure et le tableau ci-dessous présentent les différentes possibilités d’interconnexion et les capacités de production et consommation de chaque périmètre voisin :
Interconnexion avec le périmètre de Hochfelden et environs
La proximité des réseaux rend pertinent l’étude d’une interconnexion au niveau du réservoir de Schalkendorf, dont la commune d’implantation est alimentée à partir du réseau de distribution du périmètre de Hochfelden et environs.
La commune de Schalkendorf est alimentée par une conduite en diamètre Ø150 mm et par une station relais assurant un débit de 42 m 3 /h et se situe en bout de réseau.
Un débit plus important, peut être obtenu en modifiant la capacité de la station relais.
L’interconnexion pourra être réalisée en renforçant le réseau à partir de l’entrée de la commune de Schalkendorf jusqu’au réservoir par une conduite de diamètre Ø150 mm sur une longueur d’environ 1,1 km.
Si les excédents du périmètre de Saverne-Marmoutier sont intéressants, la distance des réseaux ne rend pas l’étude de ce scénario prioritaire.
Renforcement des capacités de stockage
Pour maintenir des marges de fonctionnement en autonomie de distribution, un renforcement des capacités de stockage est proposé à l’horizon 2025, et pouvant être confirmé à l’occasion de l’actualisation du SDAEP.
A ce jour, ce projet consisterait à augmenter le volume utile de stockage de 450 m 3 afin de disposer à terme d’un coefficient de stockage de 50% et d’une capacité de stockage utile de 1330 m 3 . L’ajout d’une cuve de 650 m 3 permettrait en outre d’envisager l’abandon du réservoir de Zutzendorf (650 m 3 = 450 + 20% de 450 + 80 volume utile de Zutzendorf). Ce projet présente l’opportunité d’envisager la construction d’un réservoir spécifique au secteur à desservir en pression réduite, avec une implantation à une cote de 230 m NGF.
Aménagements sur le réseau
Déviation et renouvellement de l’interconnexion du périmètre de la Moder avec Ingwiller
La conduite d’interconnexion entre Ingwiller et la Moder a été sur-construite d’un champ de capteurs photovoltaïque rendant complexe toute intervention de réparation. Compte tenu de son importance, la déviation de cette conduite doit être étudiée dans l’immédiat.
Les travaux proposés consistent à poser 860 m de conduite de Ø150 mm le long du chemin d’exploitation pour boucler le champ et fermer la conduite existante comme présenté sur la figure ci-dessous.
Ce projet ce situ sur le ban communal de Weinbourg.
Réduction de la pression
La pression sera réduite pour une stabilisation à une cote de 230 m permettant de disposer d’une pression de service comprise entre 3 et 7 bars.
En première approche, le dimensionnement de l’appareil de régulation prendra en compte de conserver une défense incendie satisfaisante. Dans ce cas, le choix d’un appareil de DN 200 mm représentera un compromis optimum.
Le projet inclut la pose d’un stabilisateur. Un deuxième équipement pourra peut -être proposer pour maintenir le maillage du réseau et garantir sa sécurité de fonctionnement.
Travaux de renouvellement
L’outil d’aide à la décision fournit une liste hiérarchisée des tronçons candidats au renouvellement selon les critères définis. Afin de constituer un programme pluriannuel de travaux, cette liste de tronçons nécessite un traitement avec le personnel technique en charge de l’exploitation et de la programmation des travaux. Ceci permet d’une part, de vérifier la cohérence globale de l’analyse et d’autre part, de proposer une programmation pluriannuelle en termes de chantiers en tenant compte de l’enveloppe budgétaire annuelle disponible et des contraintes ou coordinations nécessaires.
Aussi, il est nécessaire de définir :
– Si les tronçons sont à renouveler sur leur longueur initiale ou dans le cadre d’une opération élargie aux tronçons adjacents en fonction des opportunités de coordination avec un aménagement global ou d’éventuels travaux de voirie.
– En première approche, si plusieurs tronçons aux caractéristiques similaires entrant dans le programme de travaux sont situés dans la même rue, l’ensemble de la rue sera proposé en renouvellement.
– La situation des branchements. L’essentiel des branchements ayant été posé en même temps que les conduites, nous considérons que leur renouvellement est à prévoir à l’occasion des travaux sur les conduites.
– Si les tronçons sont à renouveler à l’identique ou à renforcer.
Le linéaire total à remplacer par année est ainsi estimé au vue du taux de renouvellement moyen, atteint au SDEA, de l’ordre de 1 %, ce qui revient à renouveler au minimum environs 1km de réseau par an.
Après analyse patrimoniale du réseau, il en ressort un nombre important de conduites prioritaires au renouvellement.
La solution évidente serait de proposer un programme de travaux basé strictement sur cette analyse. Néanmoins, un recoupement avec les programmes des travaux d’assainissement et de voirie est à prévoir pour compléter l’étude et optimiser les budgets.
Dans l’attente de réunions pour la coordination de travaux, prenant en compte l’eau potable, l’assainissement et les voiries, la proposition d’un programme de travaux et l’estimation du coût des travaux seront basés uniquement sur les données qui concernent l’analyse patrimoniale et l’analyse multicritère.
La liste des conduites prioritaires au renouvellement (Classe 1) représente environ 10 km de réseau. Ce linéaire permet en théorie de réaliser 10 ans de travaux à un rythme de 1 % de renouvellement par an.
Par contre, en première approche, la capacité l’autofinancement du budget dédié aux travaux de renouvellement des réseaux d’eau potable du périmètre de la Moder s’élève à 123 500 € par an. Ce budget va permettre de renouveler à peu près 500 ml par an (250 € par ml de conduite en moyenne). Le taux de renouvellement ne serait que de 0,5 % par an.
Il est donc proposé d’étudier ce budget à l’aide d’une perspective financière avec le gestionnaire financier du territoire afin de tendre vers un taux de renouvellement de 1 %.
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Table des matières
INTRODUCTION
I – PRESENTATION GENERALE
1. Présentation du SDEA
2. Présentation du périmètre de la Moder
3. Contexte et objectifs de l’étude
II – DIAGNOSTIC ET ETAT DES LIEUX
1. Ressources
2. Station de traitement
3. Qualité des eaux
4. Réservoirs
5. Inspection des ouvrages
6. Les équipements du réseau de distribution
6.1 Accessoires incendie
6.2 Equipements de régulation
7. Fonctionnement actuel
III – BILAN BESOINS RESSOURCES
1. Méthodologie
2. Production actuelle
3. Situation actuelle
3.1 Évolution de la population
3.2 Évolution du nombre d’abonnés
3.3 Évolution de la consommation
3.4 Rendement net du réseau
3.5 Indice linéaire de consommations
3.6 Indice linéaire de pertes
4. Situation future
4.1 Projection de la population
4.2 Projection du nombre d’abonnés
4.3 Rendement futur
4.4 Estimation des coefficients de pointes
4.5 Projection de la consommation moyenne
5. Bilan besoins / ressources
6. Capacité de stockage
IV – MODELISATION
1. Généralités
2. Construction du modèle
2.1 Paramétrage des équipements
3. Affectation des consommations et des fuites
3.1 Modèle de consommation domestique
3.2 Fuites
3.3 Consommations industrielles
4. Calage du modèle
4.1 Marnage du réservoir de Schalkendorf
4.2 Rugosité
4.3 Vérification des volumes sectoriels
4.4 Mesures débit pression
5. Résultats des simulations
5.1 Pressions minimales en jour moyen actuel
5.2 Temps de séjour moyens maximaux en jour moyen actuel
5.3 Autonomie
5.4 Pressions minimales en jour de pointe futur
6. Résolution des problèmes
6.1 Réduction des pressions du Val de Moder
6.2 Temps de séjour
V – ANALYSE DU NIVEAU DE SECURISATION
1. Aléas Production
2. Aléas distribution
VI – GESTION PATRIMONIALE
1. Pratiques actuelles de la gestion patrimoniale
2. Principe de l’étude
3. Outil d’analyse multicritère
4. Analyse des données réseau
4.1 Matériaux
4.2 Age du réseau
4.3 Diamètres
4.4 Recensement des ruptures
5. Résultats de l’analyse multicritère
5.1 Résultats brutes
5.2 Analyse des résultats
VII – PROGRAMME DES TRAVAUX
1. Travaux issus du diagnostic
1.1 Travaux sur les puits
1.2 Travaux sur les réservoirs
2. Sécurisation du fonctionnement des ouvrage
3. Sécurisation des capacités de production
3.1 Vérification des excédents en eau des périmètres voisins
3.2 Interconnexion avec le périmètre de Hochfelden et environs
4. Renforcement des capacités de production
5. Renforcement des capacités de stockage
6. Aménagements sur le réseau
6.1 Déviation et renouvellement de l’interconnexion du périmètre de la Moder avec Ingwiller
6.2 Sécurisation du passage sous le cours d’eau
7. Réduction de la pression
8. Travaux de renouvellement
9. Chiffrage
9.1 Renouvellement du réseau
9.2 Autres travaux
9.3 Impacte sur le prix de l’eau
VIII – CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
