service gestion patrimoniale des réseaux d eau : mettre en place une stratégie efficace Les cahiers

Transcription

1 Les cahiers Supplément technique du magazine eau service N 5 / novembre 2010 Eau service gestion patrimoniale des réseaux d eau : mettre en place une stratégie efficace P. 2 Quels sont les enjeux d une bonne gestion patrimoniale des réseaux d eau? le point sur la situation en france P. 3 Comment diagnostiquer l état de son réseau? Les outils d évaluation efficaces P. 4 Comment limiter les pertes en eau? Les techniques pour détecter les fuites P. 5 Comment entretenir son réseau? De la maintenance à la supervision globale P. 6-7 Comment renouveler intelligemment? 5 étapes pour un investissement durable P.8 Questions-réponses

2 2 contexte situation et enjeux Le maintien de la performance des réseaux d eaux existants est un enjeu stratégique pour les collectivités locales tant sur le plan environnemental que financier. 1. la situation du réseau d eau potable en France Avec plus de km de canalisations essentiellement enterrées, ce sont quelques 6 milliards de m 3 d eau qui sont distribués chaque année en France. Sur ces 6 milliards, les pertes en eau liées aux fuites sont estimées à 1 milliard de m 3. Elles sont notamment liées aux tuyaux endommagés par la corrosion, l encrassement, l usure Datant pour la plupart des cas de l après-guerre, le réseau commence à vieillir. À l heure actuelle, le taux de renouvellement est de 0,6 % par an. Souvent réalisés en même temps que d autres travaux de voirie, ces travaux peuvent maintenant être réalisés à partir de données précises et grâce à des critères prédéfinis. Quant à la valeur à neuf du patrimoine, elle est évaluée entre 85 et 120 milliards d euros. Mais le patrimoine enterré reste méconnu. Le recensement systématique de la nature des canalisations posées et leur date de pose n est réalisé, dans le meilleur des cas, que depuis quelques décennies. Ce patrimoine s accroît sans cesse en intégrant de nouvelles infrastructures et en s adaptant aux évolutions urbaines d où l importance d inscrire la gestion du patrimoine dans une perspective dynamique et durable. 2. les enjeux d une bonne gestion patrimoniale des réseaux Les enjeux sont clairs et importants à relever : mieux connaître le patrimoine ; préserver les ressources en eau en évitant le gaspillage et les pertes de volumes ; garantir la continuité du service SCANNER en minimisant les casses des réseaux et leurs conséquences pour les usagers comme pour le patrimoine ; préserver la qualité sanitaire de l eau distribuée. Même si l eau qui est introduite dans le réseau est conforme à la réglementation sanitaire, le réseau de distribution peut être à l origine de nonconformités (couleur, plomb, bactériologie, présence de fer ) ; préserver le cadre de vie en réduisant les nuisances urbaines lors des chantiers de réparation des canalisations en favorisant les techniques sans tranchées ; augmenter la durée de vie des canalisations ; maîtriser le prix de l eau dans le temps en fonction des coûts d entretien, de renouvellement et/ou de travaux neufs. L objectif d une bonne gestion du patrimoine des réseaux d eau est d assurer la pérennité des réseaux, tout en maîtrisant les investissements dans le temps. En rendant les réseaux de plus en plus intelligents grâce à des outils d aide à la décision et à des technologies innovantes, les collectivités peuvent être accompagnées pour mettre en place une gestion patrimoniale en investissant chaque euro au bon moment et au bon endroit.

3 connaître le réseau 3 mieux comprendre son patrimoine réseau Pour exploiter durablement et renouveler efficacement un réseau d eau, la première démarche consiste à connaître son réseau et à en comprendre le fonctionnement. 1. connaître son réseau sur le bout des doigts La mise en place d une bonne gestion du patrimoine enterré passe par deux étapes : le localiser et le répertorier. La mise en place d un système d information géographique (SIG) permet de recenser : les dates de poses des canalisations ; leur diamètre ; les matériaux utilisés ; l historique des anomalies et des interventions effectuées ; les paramètres environnementaux (nature du sol, agressivité de l eau, du sol, le trafic, les pressions, ). Tous ces facteurs influent sur la durée de vie des canalisations et des branchements. D un point de vue opérationnel, ces données sont utilisées pour définir notamment les vannes à manœuvrer lors d un arrêt d eau ou pour élaborer les plans de renouvellement des canalisations. 2. diagnostiquer l état des canalisations : scanner Basé sur la propagation de champs magnétiques, le système radiographique, SCANNER, indique l épaisseur résiduelle d un tuyau et mesure avec précision les attaques de la corrosion interne et externe des canalisations métalliques. Cette technique permet d analyser l état de son réseau tout en garantissant aux usagers la continuité du service de l eau. Le nombre annuel d auscultations des conduites peut être variable en fonction des objectifs que la collectivité s est fixés. Le diagnostic s effectue en trois étapes : l analyse des sols (ph, résistivité, tension sol/tuyau) ; la mesure par ultrasons de l épaisseur des parois de la conduite ; la mesure en continu des points de corrosion de EXEMPLES Paris (Rive gauche) Mise à disposition d outils d aide à la validation d un plan de renouvellement, basé sur une analyse multicritère (avec points de mesure) intégrant la corrosion comme facteur de «criticité» des conduites. Cholet (49) Renouvellement immédiat d une conduite à l issue de l implantation de points de mesure diagnostiquant la corrosion de la conduite. SI Montmerle (01) Validation d un plan de renouvellement fondé sur des points de mesures vérifiant l état des canalisations. Biarritz, Anglet (64) Plan pluriannuel de mesures pour valider les principaux renouvellements de canalisations identifiés par les collectivités. la canalisation avec le système radiographique sur une longueur d un mètre au minimum. Ce diagnostic peut être utilisé pour : préparer ou valider un plan de renouvellement des canalisations ; suivre l état des conduites stratégiques du réseau ; participer à l analyse des problèmes d eaux colorées ; anticiper les éventuelles détériorations des canalisations (casses ou fissures). 3. modéliser le Fonctionnement hydraulique d un réseau La modélisation du fonctionnement hydraulique et de la qualité de l eau d un réseau permet de mieux appréhender et de mieux prévoir l évolution de la performance du réseau. Grâce à un moteur de calcul, les vitesses, les pressions, les débits, l évolution des niveaux de réservoirs, le chlore résiduel peuvent être simulés. Cette modélisation est utilisable dans le cadre : d un renforcement de conduites ; d un renforcement de la production ; de la sécurité incendie ; d une simulation de casse ; d études qualité sur le réseau ; d incidents en distribution, etc. Ces modèles peuvent être mis à jour régulièrement en fonction de l évolution du réseau.

4 4 exploiter durablement limiter les pertes en eau En étant rapidement alertées en cas de fuite grâce à des réseaux «intelligents», les collectivités peuvent faire effectuer sans délai les réparations nécessaires et ainsi réduire les pertes en eau. 1. détecter les Fuites Pour surveiller le réseau et détecter les pertes en eau, différents outils peuvent être installés en permanence : La sectorisation des réseaux. Associé à un système de télégestion, il permet de connaître les volumes introduits dans le réseau et de définir le niveau de fuites d un secteur par rapport à une référence. Le réseau est divisé en zones homogènes pouvant être isolées au niveau hydraulique. Cela permet d établir des priorités de recherche de fuites entre différents secteurs. La technique du gaz traceur. Elle permet une recherche de fuites indépendamment du diamètre et du matériau de la canalisation ainsi que du fluide transporté. Elle est particulièrement adaptée pour les canalisations de gros diamètre, les conduites avec peu de points d accès et les conduites de liaison en milieu rural. Un gaz inerte (hydrogène/azote ou hélium) est injecté dans la canalisation en charge. Le mélange eau/gaz est entraîné par la vitesse de l eau. S il y a présence d une fuite, le gaz introduit va s échapper. Il suffit ensuite de localiser la fuite en détectant RECHERCHE DE FUITE les variations de la teneur en gaz du sol en suivant le parcours de la conduite. Le gaz, conditionné en bouteille pressurisée, ne présente aucun risque explosif et est sans danger pour la consommation humaine. Simple à mettre en œuvre, cette technique permet de couvrir des longueurs de canalisations allant de 4 à 10 km par jour. 2. prélocaliser en permanence les Fuites : avertir La prélocalisation permanente des fuites par capteurs de bruit en poste fixe reliés à un réseau GSM permet de détecter une fuite invisible quasiment immédiatement pour la réparer en moins d une semaine. Installés en différents points de la commune dans les bouches à clé des vannes, ces capteurs acoustiques sont reliés à un système de supervision. Ils transmettent quotidiennement, par SMS ou alarme, les bruits de fuites détectées après neutralisation des bruits parasites. Analysées par un logiciel, ces données permettent d établir des représentations graphiques des résultats et des alarmes peuvent être déclenchées. Le système AVERTIR est composé d un capteur avec GSM et d une antenne à positionner dans une bouche à clé ou dans la structure de la chaussée. Chaque équipement a une portée correspondant à un rayon de 200 mètres sur un réseau de fonte, soit 400 mètres d espacement linéaire entre 2 capteurs. Sur les conduites de gros diamètres, il est possible de mettre en place des capteurs hydrophones en contact direct avec l eau et d une portée d environ 700 mètres chacun. EXEMPLE Dijon (21) Mise en place de 180 capteurs acoustiques en postes fixes qui ont permis d augmenter le nombre de fuites détectées, de mieux connaître le réseau et ses faiblesses, de préserver la ressource en eau et d optimiser la gestion du patrimoine.

5 5 entretenir et maintenir Entretenir le réseau permet de maintenir ses fonctions de distribution à un niveau optimum. 3. entretenir le réseau par la maintenance Une maintenance préventive des accessoires sensibles (vannes, purges, ventouses, stabilisateurs de pression, ) optimisée par le choix des techniques d intervention assure l entretien durable du réseau. Elle contribue à la maîtrise des facteurs de vieillissement des canalisations. La maintenance préventive des accessoires sensibles passe par : le changement des pièces d usure ; la manœuvre de vannes rarement sollicitées ; le contrôle réglementaire ; des audits concernant la sécurité des équipements et leur maintien en conformité. Il est important aussi de tenir compte des planifications de chantiers des collectivités pour programmer les interventions sur le réseau. Les pièces de rechange et de réparation doivent subir des test de qualification permettant de valider leur efficacité et leur durée de vie. 4. superviser et piloter le Fonctionnement du réseau La supervision et le pilotage se font grâce à une surveillance en temps réel par des mesures en continu du débit, de la pression et du taux de chlore. Leur objectif consiste à anticiper tout dépassement de seuil critique détecté sur le réseau afin de le préserver. Des outils peuvent être installés, sur certains points stratégiques du réseau, pour en suivre le fonctionnement : des capteurs en continu ; des stabilisateurs de pression (et/ou de modulation jour/nuit) ; des électrovannes. Les premiers servent à mesurer le fonctionnement du réseau alors que les deux derniers permettent de piloter et d intervenir en cas de nécessité. Le logiciel de supervision permet de surveiller à distance les points instrumentés et d agir sur le fonctionnement du réseau. SUPERVISEUR EXEMPLE Mougins (SICASIL, 06) Sectorisation et supervision en continu.

6 6 renouveler intelligemment innover avec des réseaux intelligents Des outils d aide à la décision innovants permettent de développer une politique de gestion patrimoniale sur le court, moyen et long terme. 1. construire des plans de renouvellement optimisés Une politique de renouvellement fondée sur le seul bon fonctionnement du réseau ne tient pas nécessairement compte du vieillissement et de ses incidences à long terme. Elle est donc insuffisante. D autre part, un renouvellement anticipé augmenterait significativement le coût du service. À l inverse, un report des renouvellements nécessaires pénaliserait les générations futures tout en dégradant progressivement la qualité du patrimoine et le service rendu. Pour mettre en œuvre la gestion patrimoniale des réseaux, des plans de renouvellement fondés sur les critères patrimoniaux peuvent être optimisés. Ces critères sont issus de la connaissance des caractéristiques du réseau et de l historique de ses incidents. C est grâce à un système d information géographique efficace qu il est possible d avoir ces informations. Ce plan technique de renouvellement des canalisations peut être établi en fonction de la qualité de service recherchée et du budget annuel d investissement. 2. anticiper À court terme sur 5 ans L analyse multicritères classe les canalisations par ordre de priorité de remplacement sur 5 ans par rapport à un risque de casses évalué à partir de certains critères : fuites ou casses récurrentes ; matériaux obsolètes ou à risque ; âge des canalisations ; plainte pour eaux colorées ; densité du trafic Chaque critère fait l objet d une échelle de notation, appliquée à chaque tronçon. Pondérées et additionnées, ces notes permettent d établir une note globale d évaluation des risques encourus par la canalisation. Les canalisations les plus mal notées sont à remplacer en priorité, les autres sont à surveiller en suivant l évolution des défaillances. Par cette analyse, des cartes thématiques peuvent être élaborées présentant la classification des canalisations et la proposition d un plan d actions de renouvellement des conduites. EXEMPLES Agde (34) Carcassonne (11) Valenciennes (59) Diagnostic de l état du réseau et mise place d un programme de renouvellement des canalisations sur 5 ans par ordre prioritaire.

7 7 s inscrire dans le développement urbain La gestion patrimoniale du réseau, qui s inscrit sur le long terme, doit s intégrer dans la politique de développement des villes. 3. renouveler À moyen et long terme sur environ 15 ans : avec prevoir (plan de renouvellement et de valorisation optimisés des réseaux) Il s agit d indiquer, grâce à des modèles prédictifs de vieillissement structurel des canalisations, où et quand les renouveler dans les 15 ans à venir. À partir de modèles statistiques de probabilité d occurence et de gravité de casses, la méthodologie PREVOIR développe un outil de prévision des défaillances de canalisations. Elle peut permettre d estimer un nombre de casses par kilomètre et par an ou un nombre de clients privés d eau. Le renouvellement nécessaire peut être ainsi évalué pour atteindre un objectif minimum de taux de casse. Des enveloppes budgétaires d investissements de renouvellements nécessaires peuvent ainsi être établies pour atteindre un objectif technique d un réseau sur le moyen ou long terme (10 à 15 ans). Cet objectif se traduit par l évaluation d un ILCC (Indice Linéaire de Casses de Canalisations) et permet de définir un plan de renouvellement des canalisations année par année. Ce service aide à choisir la meilleure stratégie de renouvellement en fonction de : l état du patrimoine souhaité par la collectivité ; la qualité du service désirée (nombre de casses par km et par an) ; le montant à investir tous les ans. 4. maîtriser le rapport Qualité/prix des travaux La maîtrise du rapport qualité/ prix passe par : la maîtrise des meilleures techniques de renouvellement des canalisations adaptées au milieu urbain, notamment les travaux sans tranchée (tubage, chemisage ) et la coordination ; l utilisation d outils d aide au choix des matériaux les plus adaptés ; la sélection, le contrôle et la traçabilité des matériaux utilisés pour les travaux. 5. développer le réseau au service de la ville L élaboration du programme de renouvellement intègre la prise en compte des aspects suivants : réaliser les interventions en cohérence avec les programmes de voirie ou anticiper les nouveaux lotissements ; étudier les aspects de défense incendie par la proposition de renforcement ou de renouvellement ; optimiser les ouvertures de voirie en croisant le programme de renouvellement et celui des branchements en plomb. Pour réduire les nuisances dues aux interventions sur la voirie et préserver les ressources naturelles, le choix des techniques sans tranchée est de plus en plus privilégié : le forage dirigé réalise un passage qui permet d introduire une nouvelle canalisation ; l extracoupe permet de faire passer un câble à l intérieur du branchement, de couper le tuyau sur sa longueur et de le remplacer par un autre ; le tubage consiste à insérer un tube neuf d un diamètre inférieur à l intérieur d une canalisation existante ; le chemisage consiste à appliquer un revêtement protecteur à l intérieur de la conduite dégradée ; l éclatement permet de remplacer une canalisation par une autre de diamètre égal ou supérieur. EXEMPLE Bordeaux (33), Cannes (06), Construire un programme de Créteil (94), Syndicat renouvellement des canalisations des Eaux de la Presqu île financièrement optimisé et permettant de Genevilliers (92) d atteindre à long terme les objectifs de performance technique définis.

8 Questions réponses 1. Est-ce que la gestion patrimoniale est adaptée aux petites collectivités? Oui, bien sûr, la gestion du patrimoine réseau concerne toutes les tailles de collectivités. Pour mieux gérer le réseau, il faut prendre en compte l environnement (urbain, rural...), la taille de la collectivité et le contexte (présence de canalisations stratégiques par exemple). En fonction de ces données, il convient d adapter les méthodes de diagnostic, de réduction des pertes en eau et d optimisation du renouvellement. 2. La technologie SCANNER fonctionne-t-elle aussi sur les canalisations d eau usées? Oui, si les canalisations sont métalliques, SCANNER mesure leur état de corrosion interne et externe quel que soit leur diamètre, à partir du diamètre 100 mm. L essentiel est que la canalisation soit accessible car les fouilles sont nécessaires pour mener ce diagnostic. 3. Pour connaître l état de mon patrimoine réseau, faut-il que j utilise SCANNER sur la totalité d une canalisation? Un point de mesure avec SCANNER détermine la corrosion sur une longueur de 1 m. Pour diagnostiquer l état de corrosion d une canalisation entière, le nombre de points de mesure à réaliser peut être variable. Il dépend, entre autres, de l homogénéité de la conduite (diamètre, nature du matériau), de la nature du sol, de la situation géographique (proximité d une rivière...). 4. Si je ne veux pas mettre des prélocalisateurs en continu, existe-t-il d autres techniques pour localiser les fuites? La sectorisation peut être parfois nécessaire pour identifier les zones où il y a le débit de fuites le plus important. Ensuite, il existe plusieurs techniques de détection autres que la prélocalisation permanente : la prélocalisation «ponctuelle», associée à la corrélation acoustique ; en milieu rural où les appareils de détection acoustiques sont plus difficiles à utiliser, on utilisera plutôt la technique des gaz traceurs (hélium, hydrogène). Pour plus d information ou pour commander des exemplaires de la collection des Cahiers techniques d Eau Service, contacter : virginie.guth@lyonnaise-des-eaux.fr Liste des contacts régionaux : Les cahiers Eau service est un supplément du magazine Eau service n 23. Le journal de Lyonnaise des Eaux pour les collectivités locales. Trimestriel édité par Lyonnaise des Eaux, 16, place de l Iris, Paris-La Défense Directeur de la publication et de la rédaction : Dominique Ogeron Rédactrice en chef : Vanessa Filhol Conception graphique et réalisation : 52, rue Camille Desmoulins, Issy-les-Moulineaux cedex Imprimerie : Clément ISSN : X Crédits photos : Lyonnaise des Eaux.