Périmètre de Rosenwiller

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1 Espace Européen de l Entreprise - 1 rue de Rome BP SCHILTIGHEIM STRASBOURG Cedex Téléphone : Télécopie : SD/ Périmètre de Rosenwiller Etude diagnostique du réseau de distribution d eau potable RAPPORT D ETUDE MARS 2013

2 SOMMAIRE 1 - INTRODUCTION OBJECTIFS DE L ETUDE DESCRIPTION DES INSTALLATIONS EXISTANTES PRODUCTION, TRAITEMENT ET STOCKAGE Ouvrages communs à Rosheim et Rosenwiller Réservoir de Rosenwiller QUALITE DE L EAU CONDUITES DE DISTRIBUTION AGE DU RESEAU ET RUPTURES DEFENSE CONTRE L INCENDIE BESOINS EN EAU ÉVOLUTION DEMOGRAPHIQUE ET PROJETS D URBANISME Population Abonnés Projets d urbanisme Conclusion EVOLUTION DES BESOINS Consommation Rendement du réseau Coefficients de pointe Besoins futurs BILAN BESOINS RESSOURCES RESERVES MODELISATION INFORMATIQUE DU RESEAU LE LOGICIEL PORTEAU CONSOMMATIONS ET FUITES CALAGE DU MODELE RESULTATS DE MODELISATION Situation actuelle - Jour moyen et jour de pointe Situation future TEST DE SOLUTIONS D AMENAGEMENTS Description Résultats Défense contre l incendie PROGRAMME DE TRAVAUX ESTIMATIONS FINANCIERES QUALITE DE L EAU ET CONDITIONS DE DESSERTE DES ABONNES Préservation de la qualité de l eau : Amélioration des conditions de desserte des abonnés RENOUVELLEMENT RENFORCEMENT DU RESEAU ET DEFENSE CONTRE L INCENDIE Renouvellement renforcement Défense contre l incendie INCIDENCE SUR LE PRIX DE L EAU CONCLUSION ANNEXE 1 ESSAIS SUR LES APPAREILS DE LUTTE CONTRE L INCENDIE ANNEXE 2 PLAN D OCCUPATION DES SOLS (POS) - VERSION DU 18 MAI ANNEXE 3 PLAN TYPE POUR REGARD DE REDUCTION DE PRESSION ANNEXE 4 PLANS DU RESEAU ET AGE DES CONDUITES ANNEXE 5 PLANS DES TRAVAUX PRECONISES BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 2/41

3 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Schéma du réseau de production... 5 Figure 2 : Schéma de principe de la tuyauterie de la chambre de manœuvre... 6 Figure 4 : Répartition des diamètres par linéaire total... 9 Figure 5 : Répartition des matériaux par linéaire total...10 Figure 6 : Périodes de pose des réseaux...11 Figure 7 : Evolution de la production, de la consommation et des abonnés...14 Figure 8 : Réseau communal schématisé pour le logiciel PORTEAU...18 Figure 9 : Courbe de consommation domestique journalière...19 Figure 10 : Pressions minimales de service pour les abonnés «hauts»...21 Figure 11 : Pressions maximales de service pour les abonnés «bas»...21 Figure 12 : Schéma du réseau sectorisé...23 Figure 13 : Implantation de principe regard réducteur de pression rue Principale...24 Figure 14 : Implantation de principe regard réducteur de pression rue du Wisch...24 Figure 15 : Pression minimale abonnés hauts avec modifications du réseau...25 Figure 16 : Pression maximale abonnés bas avec modifications du réseau...26 Figure 17 : Principe de by-pass du réservoir de Rosenwiller...27 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Réservoir de Rosenwiller... 6 Tableau 2 : Caractéristiques des ressources en eau... 8 Tableau 3 : Caractéristiques de l eau distribuée... 8 Tableau 4 : Evolution de la population (source INSEE)...13 Tableau 5 : Evolution des abonnés (source commune + Syndicat du Rosenmeer)...13 Tableau 6 : Rendement, indices de pertes et de consommation...15 Tableau 7 : Besoins actuels et futurs...16 Tableau 8 : Bilan besoins - ressources...17 Tableau 9 : Réserves utiles nécessaires et disponibles...17 BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 3/41

4 1 - INTRODUCTION OBJECTIFS DE L ETUDE La Commune de Rosenwiller se situe à une vingtaine de kilomètres au sud-ouest de Strasbourg, dans le Piémont des Vosges. Cette commune autonome, qui compte environ 700 habitants (688 habitants - population légale 2009) ne dispose pas de ressources propres et son alimentation en eau potable est intégralement assurée depuis les installations du secteur Ouest de la Ville de Rosheim. Ces deux collectivités se sont engagées depuis le début des années 2000 dans une vaste démarche de sécurisation et d amélioration de leurs installations communes de production d eau potable, initiée par l abandon programmé d un forage alimentant Rosheim et situé sur le ban communal de la Ville de Boersch, qui a nécessité le développement d une nouvelle ressource dans le secteur Ouest (le forage dit «Eichwald») et en conséquence, la réorganisation des installations de production et de transport d eau potable. Ce programme, permettant à la commune de Rosenwiller de disposer d une sécurité qualitative et quantitative pour son alimentation en eau potable, s est ainsi traduit par les opérations suivantes : - d importants travaux de renforcement des conduites de production en , - la mise en service du forage Eichwald en 2010, - la construction et la mise en service d un réservoir et d une station de traitement d eau potable construits en forêt de Rosheim, au lieu-dit Vordertannen, sur la période La commune souhaite à présent étudier le fonctionnement de son réseau de distribution d eau potable, dans le but de pérenniser et d optimiser son fonctionnement, en procédant au diagnostic des installations existantes, à la mise en évidence de leurs insuffisances et à la l élaboration d un programme de travaux d amélioration. La présente étude diagnostique est réalisée par le Syndicat des Eaux et de l Assainissement (SDEA) du Bas-Rhin, auquel la commune a transféré l intégralité de sa compétence «eau potable» à compter du 01/01/2012. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 4/41

5 2 - DESCRIPTION DES INSTALLATIONS EXISTANTES 2.1. Production, traitement et stockage Ouvrages communs à Rosheim et Rosenwiller La production d eau potable de Rosheim et Rosenwiller est assurée par les ressources suivantes, situées sur le ban communal de Rosheim : Les sources de la vallée du Lauterbach, qui regroupent : o la source du Schwartzkopf (S1), située dans le massif granitique du Champ du Feu Nord, o les trois sources du Heidenkopf (S2, S3 et S4), situées à la base du versant nord du massif gréseux du Heidenkopf. La capacité de production de ces sources est très variable (de 9 m 3 /h à l étiage à plus de 50 m 3 /h en période de hautes eaux). Le puits du Teufelsgebirg, situé en bordure du réseau hydrographique du Rosenmeer dans le massif gréseux. Sa capacité de production est d environ 35 m 3 /h, pour une profondeur de 150 m. Le puits de l Eichwald, situé sur le versant nord-est du massif du Heidenkopf, juste en amont du hameau du Bildhauerhof, mis en service début Sa capacité de production est de 70 m 3 /h pour une profondeur de 200 m. Ces trois ressources sont rassemblées au niveau de la station de traitement de Rosheim / Rosenwiller, au lieu dit Vordertannen, mise en service en 2012 et d une capacité de traitement de 130 m 3 /h. Un réservoir composé de deux cuves circulaires d une capacité totale de m 3, adjacent à la station de traitement, assure le stockage de l eau et le maintien en pression du réseau de transport jusqu aux réservoirs communaux de Rosheim et Rosenwiller. Le schéma ci-après présente l organisation schématique de la production : Sources Station de traitement et réservoir principal alt. 389 m NGF Regards de répartition et de comptage Réservoir de Rosenwiller alt. 332 m NGF Rosenwiller Forage Teufelsgebirg Forage Eichwald Réservoir de Rosheim alt. 248 mngf Rosheim Figure 1 : Schéma du réseau de production BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 5/41

6 La station de traitement comporte : - une filière de reminéralisation / neutralisation de l eau par filtration sur matériau calcaire (carbonate de calcium élaboré à partir de marbre), après injection de CO 2 lorsque le forage Eichwald ne produit pas, - une désinfection par rayonnement ultra-violet, doublée d une injection de chlore liquide en secours en cas de défaut de l appareil ou d augmentation de la turbidité de l eau brute. Avant la mise en service de la station de traitement et du nouveau réservoir, seule une désinfection par ultraviolets était effectuée. Un regard de répartition situé sur la conduite d adduction commune permet de desservir chacune des deux collectivités. Cet ouvrage, reconstruit en 2010 à l occasion des travaux sur la conduite principale, fonctionnait à surface libre, avec un bac de réception et un déversement dans deux bacs de répartition. Il fonctionne à présent en charge avec une tuyauterie interne complète. Un regard de comptage situé immédiatement à l aval du regard de répartition permet le contrôle des volumes dirigés vers chacune des deux communes. En aval de ce regard, les conduites se séparent pour desservir les réservoirs communaux Réservoir de Rosenwiller Le réservoir de Rosenwiller assure le stockage de l eau et fixe la pression de distribution du réseau communal. Ses caractéristiques sont les suivantes : Tableau 1 : Réservoir de Rosenwiller localisation niveau d'eau m. NGF Rosenwiller ~332 type semienterré capacité totale m³ réserve utile m³ réserve d'incendie m³ L alimentation du réservoir est assurée par une conduite Ø 150 mm depuis le regard répartiteur situé sur la conduite principale d adduction Ø 300 mm de Rosheim. Ces deux conduites ont été renouvelées et renforcées en 2009 et Construit en 1950, ce réservoir semi enterré en béton armé est constitué d un bac de réception équipé d un robinet à flotteur, dans lequel se déverse l eau de la conduite d adduction, puis d une cuve principale circulaire d une capacité totale de 150 m 3, recevant l eau du bac de réception et alimentant le réseau de distribution. Le bac de réception permet également de maintenir une réserve minimale et de stabiliser la pression de distribution lors des opérations de lavage de la cuve principale. Figure 2 : Schéma de principe de la tuyauterie de la chambre de manœuvre BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 6/41

7 Malgré l absence de traces d infiltration d eau et de racines, l ouvrage présente aujourd hui un état général relativement dégradé ainsi qu un équipement vieillissant et sur certains points insuffisant, ce qui nécessiterait d engager des travaux de réhabilitation et d amélioration à court terme : - pas de raccordement aux réseaux électrique et téléphonique, - absence de dispositif d alarme anti-intrusion sur la porte d entrée et les capots d accès et de ventilation, ces derniers n étant de surcroît pas équipés de cadenas, - porte d accès vétuste, n empêchant pas l entrée de nombreux insectes et de limaces dans l ouvrage où le bac de réception de l eau et la cuve sont librement accessibles, - scellements des capots d accès et de ventilation très dégradés, avec accès direct audessus de l eau stockée dans la cuve, - bien que l état général du revêtement intérieur de la cuve (mortier hydraulique) soit relativement bon, l agressivité de l eau des sources de Rosheim l a fragilisé et il se dégrade facilement en cas d action mécanique (brossage, chute d eau) ; l alimentation de la cuve principale via le bac de réception et la conduite de liaison posée sur le radier de la cuve a pu contribuer à préserver le revêtement intérieur de cette dernière, en réduisant la chute de l eau à l arrivée, - fers apparents en coupole de la cuve et dans la cheminée de ventilation au dessus de la jonction entre la chambre de manœuvre et la cuve, - conduites et échelle dans la cuve et corrodées, - garde-corps sur l accès au niveau inférieur de la chambre de manœuvre non conforme, - vannes anciennes aux dimensions non standard, fuyardes pour certaines (vanne incendie notamment). BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 7/41

8 2.2. Qualité de l eau Avant la mise en service en 2010 du forage Eichwald, Rosenwiller n était alimenté que par les sources et le forage Teufelsgebirg, produisant une eau douce, agressive, faiblement minéralisée et d excellente qualité bactériologique. Le forage Eichwald produit quant à lui une eau assez douce, un peu plus minéralisée, agressive et d excellente qualité bactériologique. Tableau 2 : Caractéristiques des ressources en eau Paramètre (unité) Valeur moyenne mélange sources + Teufelsgebirg Forage Eichwald ph 6,3 7,1 TH ( F) 3 13 TAC ( F) 2 12 Conductivité (µs/cm) CO 2 agressif (mg/l) ~ 20 ~ 16 Nitrates (mg/l) 4 1 Avant la mise en service en août 2012 du nouveau réservoir et de la station de traitement, les différentes ressources alimentaient en direct le réseau de production vers les réservoirs communaux ; les caractéristiques moyennes de l eau produite étaient variables selon la proportion de chaque ressource dans le mélange, liée au débit des sources et aux périodes de fonctionnement de chaque forage. A présent, toutes ces ressources sont traitées à la station de neutralisation, puis stockées dans le nouveau réservoir, permettant de stabiliser les caractéristiques de l eau mise en distribution, par le traitement et le volume tampon des réservoirs. Tableau 3 : Caractéristiques de l eau distribuée Paramètre (unité) Sortie de station de traitement ph 8,2 TH ( F) 11,5 TAC ( F) 12 Conductivité (µs/cm) 250 CO 2 agressif (mg/l) 0 L eau mise en distribution ne présente plus aujourd hui de caractère agressif. Elle est toujours peu minéralisée, assez douce et d excellente qualité bactériologique Conduites de distribution La commune est équipée d un linéaire total d environ 7,5 km de conduites de distribution, dont environ 1 km est situé sur le ban communal de Rosheim, à proximité du réservoir ainsi que dans le secteur de la rue du Wisch et du chemin du Salmesthal. La conduite en fonte Ø 125 mm en sortie du réservoir de Rosenwiller se sépare au bout d une cinquantaine de mètres en deux branches principales, l une en fonte Ø 125 mm vers le nord empruntant la route de Grendelbruch en longeant l extrémité nord-est du cimetière israélite, et l autre en fonte Ø 100 mm rejoignant la rue du Wisch à l est. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 8/41

9 La conduite Ø 125 mm de la route de Grendelbruch se poursuit en suivant la rue Principale, où elle se réduit en Ø 100 mm puis Ø 80 mm vers l est. Un réseau en fonte Ø 100 mm et Ø 80 mm empruntant la rue de l Ecole s y raccorde à l est et à l ouest, ainsi que par la rue des Moutons et la rue de l Eglise, constituant un maillage du réseau de distribution. Un second maillage s effectue au nord par la rue des Berberis et la rue Belle-Vue. Un petit tronçon de conduite PVC Ø 50 mm permet de raccorder la conduite fonte Ø 100 mm de la rue du Wisch et la conduite PVC Ø 90 mm de la rue Sainte Odile, qui se poursuit vers le nord jusqu à se connecter avec le réseau en fonte de la rue Principale. Un bouclage entre ces deux branches principales a été réalisé par la création du lotissement Badstub (rue du Rosenmeer et rue Badstub), équipé d un réseau en fonte Ø 100 mm. A l est, un autre bouclage s effectue entre la rue du Wisch et la rue Principale, par les conduites PVC Ø 90 mm de la rue de Jardins et Ø 100 mm / Ø 80 mm de la rue du Moulin. A partir du carrefour de la route de Grendelbruch et de la rue Principale, une conduite PVC Ø 110 mm part vers l ouest suivant la route de Gresswiller, pour desservir quelques habitations, les ateliers communaux et au nord-ouest ouest le lotissement Habermatt (rue des Faisans, rue des Pins). Des tronçons de réseau en antenne permettent de compléter la desserte des rues et impasses de la commune. A noter que les abonnés de l extrémité nord de la rue des Romains sont équipés de surpresseurs individuels, en raison d une situation altimétrique trop élevée. Enfin, il est à signaler que quelques abonnés du chemin du Salmesthal et de la partie sud de la rue du Wisch sont situés sur le ban communal de Rosheim, mais bien desservis par le réseau de Rosenwiller. Figure 3 : Répartition des diamètres par linéaire total Diamètres nominaux (mm) 0,53% 3,23% 8,38% 54,78% 33,08% 50 60/63 80/90 100/ La Figure 3 ci-dessus montre la répartition du linéaire de réseau par gamme de diamètre, sans prise en compte des matériaux. Elle illustre la prépondérance des conduites Ø 100 mm (fonte) et Ø 110 mm (PVC), ainsi que la proportion importante de conduites Ø 80 mm (fonte) et Ø 90 mm (PVC). BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 9/41

10 Figure 4 : Répartition des matériaux par linéaire total 2,82% Matériaux 35,30% 20,02% 41,86% Fonte Fonte Ductile PVC PEHD La Figure 4 ci-dessus montre la répartition du linéaire de réseau par matériau utilisé. Elle illustre la prépondérance des conduites en fonte, qui représentent plus de 60 % du linéaire total, dont seulement un tiers environ de fonte ductile dont la date de pose est postérieure aux années Le PVC représente plus d un tiers du total des conduites Age du réseau et ruptures L essentiel du réseau de distribution en fonte de la commune date des années 1950, coïncidant avec la construction du réservoir communal. Le lotissement rue des Berberis s est développé en 2 tranches, dans les années 1970 tout d abord pour la partie est, puis vers 1995 pour la partie ouest ; le bouclage avec la rue Belle Vue s est réalisé lors de l aménagement de la seconde phase. La desserte en PVC Ø 110 mm du lotissement Habermatt au nord-ouest ouest a été réalisée en L extension pour la rue des Pins en PVC Ø 90 mm date de La création du lotissement Badstub date de La réalisation du bouclage entre la rue du Moulin et la rue des Jardins s est effectuée en La rue des Violettes a pour sa part été aménagée après Concernant les branchements des abonnés, seuls ceux de la rue Principale ont fait l objet de travaux de remplacement en Ils ont été refaits en PEHD depuis la vanne située sur la conduite de la rue Principale, jusqu aux habitations. A noter que les branchements ne sont pas pris «en charge» sur la conduite principale : celle-ci ci est équipée de tés sur lesquels est placée la vanne de branchement. Ces tés et les vannes n ont donc pas été remplacés lors des travaux de 1993 et sont donc d origine. Un plan reprenant les périodes de pose des conduites est fourni en annexe 4 à la présente étude. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 10/41

11 Figure 5 : Périodes de pose des réseaux Périodes de pose 6,59% 24,12% 10,96% 14,45% 28,78% 15,10% Avant Après 2000 La Figure 5 ci-dessus représente la répartition des linéaires de réseaux par période de pose, lorsque celle-ci ci est connue. Elle illustre la prépondérance des conduites posées à la création du réseau dans les années 1950, ainsi que la part importante correspondant aux conduites posées dans les années 1980 qui correspondent à l extension du réseau vers l ouest (route de Gresswiller, rue des Faisans et rue des Pins). Sur la base de ces données, l âge moyen du réseau est évalué à environ 40 ans. Il est calculé de la manière suivante : Il n existe pas d historique des ruptures sur le réseau d eau potable. Depuis 2009, les ruptures ayant affecté le réseau de distribution se sont situées : : rue Sainte Odile, rue Principale, rue de l Ecole, : rue Principale et chemin Neuestrasse. Les ruptures constatées en 2012 trouvent principalement leur origine dans le fort épisode de gel intervenu en février, sur des conduites relativement anciennes. Pour l essentiel et hormis l ancienneté de certains tronçons, le peu de données disponibles ne permet pas de déterminer une cause privilégiée de ruptures du réseau communal Défense contre l incendie Une réserve d'eau de 90 m 3 pour la défense contre l'incendie est assurée au réservoir de Rosenwiller. Le nouveau réservoir intègre de plus une réserve de 240 m 3 (120 m 3 par cuve). Le réseau de distribution est équipé d'un total de 39 appareils de lutte contre l'incendie espacés d'une distance généralement inférieure à 150 m et répartis comme suit : - 15 Poteaux d Incendie (Ø 100 mm), - 10 Poteaux Auxiliaires (Ø 80 mm), - 14 Hydrants (Ø 65 mm). BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 11/41

12 Des essais de débit effectués en septembre 2012 sur une partie des appareils de lutte contre l'incendie situés en différents points du réseau ont permis de mesurer les débits maximaux qu'ils sont susceptibles de fournir (voir résultats en annexe 1). Il est précisé que ces essais réalisés ponctuellement sur quelques appareils ne peuvent être représentatifs du fonctionnement de tous les équipements de défense. Au moment des essais, seuls quelques appareils permettaient tout juste d atteindre le débit réglementaire de 60 m 3 /h sous une pression résiduelle de 1 bar indiqué par circulaire interministérielle du 10 décembre 1951 relative à la défense contre l'incendie. Il s agissait des appareils suivants : - PI 4 et PI 6 rue Principale, - PI 14 rue du Rosenmeer, à l intersection avec la rue de Grendelbruch, - PI 15 rue du Rosenmeer, à l intersection avec la rue Badstub, - PI 19 rue du Moulin (cet appareil donnant même 59 m 3 /h). D une manière générale, dans les conditions actuelles, le réseau de distribution ne peut assurer seul la défense contre l incendie. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 12/41

13 3 - BESOINS EN EAU Les besoins en eau dépendent des consommations des abonnés mais également des volumes non facturés (pertes du réseau, cessions gratuites comprenant l arrosage, les manœuvres sur les poteaux d incendie,...), ces derniers pouvant être estimés grâce au suivi de la production. Le dimensionnement des équipements futurs et la vérification du bon fonctionnement du réseau impliquent d estimer les besoins futurs, soit par des méthodes statistiques, soit par l analyse des possibilités de développement de la commune. Dans le cadre de la présente étude, l horizon fixé est l année Évolution démographique et projets d urbanisme Population Tableau 4 : Evolution de la population (source INSEE) Année Population municipale Population comptée à part Population totale Malgré une légère baisse de 1968 à 1975, on note une augmentation assez régulière de la population sur la période , avec un taux moyen d accroissement annuel de + 0,92 %. Depuis 2006, on constate cependant une baisse progressive et régulière de la population, d environ 1,26 % par an. Il est possible de procéder à une régression linéaire basée sur la période d augmentation de la population pour estimer le nombre d habitants futurs, mais la tendance à la baisse observée ces dernières années rend cette méthode incertaine Abonnés L évolution des abonnés est déduite de l observation des rôles d eau servant à la facturation aux consommateurs. Les données observées s étendent sur la période et incluent les abonnés de Rosheim dans le secteur «Wisch». Tableau 5 : Evolution des abonnés (source commune + Syndicat du Rosenmeer) Année Total abonnés On remarque une augmentation régulière du nombre d abonnés sur la période d observation de l ordre de +1,4 % par an en moyenne, qui apparaît contradictoire avec l évolution à la baisse de la population. Cette tendance peut s expliquer par le développement des contrats d individualisation pour les logements collectifs, ainsi que par l évolution de la structure de la population (vieillissement, personnes vivant seules ou dont les enfants ont quitté le foyer). Le ratio nombre d habitants / abonnés a ainsi diminué pour s établir à 2,3 habitants/abonné en 2009 (dernière donnée de population). Une extrapolation linéaire du nombre d abonnés conduirait à une valeur théorique pour l année 2040 de 445 abonnés, soit une hausse d environ 50 %. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 13/41

14 Projets d urbanisme La prise en compte des projets d urbanisme de la commune constitue une autre manière d appréhender les évolutions futures de la population. En se basant sur les données issues du Plan d Occupation des Sols (POS modification d octobre 2010, voir extraits de plan en annexe 2) de la commune et les projets envisagés à long terme, il ressort les potentialités suivantes : - la zone NAa route de Gresswiller, d une surface totale d environ 2,9 ha, pourrait accueillir environ 30 lots, - la zone IINA d une surface totale d environ 4,1 ha, pourrait accueillir environ 40 lots, - les zones U et NBa déjà urbanisées comportent encore des parcelles constructibles, permettant d envisager une densification de ces zones qui pourrait entraîner la construction d une quinzaine d habitations. Au total, la construction d environ 85 habitations supplémentaires d ici 2040 peut être envisagée ; la commune compterait alors 382 abonnés, soit une hausse d environ 30 % Conclusion Compte tenu de la tendance à la baisse de la population observée ces dernières années, l extrapolation linéaire du nombre d abonnés ne paraît pas réaliste. C est donc l approche par les projets d urbanisation qui est retenue, soit 382 abonnés à l horizon Evolution des besoins Consommation Figure 6 : Evolution de la production, de la consommation et des abonnés Volume m3/an Abonnés et consommation unitaire Vente aux abonnés et cessions gratuites Consommation unitaire m3/an/abonné Pertes Abonnés La consommation est stable entre et m 3 /an. L augmentation modérée du nombre d abonnés tend à faire baisser la consommation unitaire, qui varie cependant très peu et s établit à environ 100 m 3 /an/ab, soit en moyenne 280 l/j/ab ou environ 122 l/j/hab. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 14/41

15 A titre de comparaison, la consommation moyenne départementale s établit à 184 l/j/hab, calculée sur la période en intégrant les consommations domestiques et les activités économiques (source : Schéma départemental d alimentation en eau potable du Bas-Rhin, 2010). La commune ne compte pas de gros consommateur et tous les abonnés peuvent être considérés comme des abonnés domestiques. L observation des historiques de facturation montre que les consommations annuelles s échelonnent entre 0 et 400 m 3 /an selon les abonnés, avec une grande majorité d abonnés consommant entre 50 et 150 m 3 /an Rendement du réseau A partir du regard de comptage situé en amont du réservoir de Rosenwiller, les volumes dirigés vers la commune sont suivis par relevés mensuels. Ils permettent de connaître dans le total des ressources produites pour Rosheim et Rosenwiller la part exacte utilisée par Rosenwiller. La Figure 6 ci-avant illustre ces données : la somme des ventes aux abonnés, des cessions gratuites et des pertes correspond au volume relevé au regard de comptage. L évolution du rendement, de l indice linéaire de pertes et de l indice linéaire de consommation peut ainsi être retracée : Tableau 6 : Rendement, indices de pertes et de consommation Année Rendement 70,5% 95,4% 78,3% 73,7% 69,4% 68,0% 81,4% 84,5% ILP 1 m3/j/km 4,7 0,9 3,4 4,1 4,9 5,5 2,8 2,4 ILC 2 m3/j/km 9,8 10,8 10,3 9,9 9,9 10,6 10,1 10,4 L ILC permet de caractériser le réseau de Rosenwiller comme intermédiaire entre un réseau urbain (ILC > 30) et un réseau rural (ILC < 10), ce que confirme le calcul de la densité linéaire d abonnés, inférieure à 50 abonnés/km (entre 35 et 40 ab/km). L ILP est calculé en utilisant le volume annuel des pertes. Pour un réseau intermédiaire, selon le référentiel utilisé par l Agence de l Eau Rhin Meuse au cours de son 9 ème programme ( ), il convient de respecter un ILP maximal de 7 m 3 /j/km ; un ILP inférieur à 3 témoigne d un réseau en bon état. Après une période de dégradation entre 2005 et 2009, le réseau de Rosenwiller présente actuellement un rendement et un ILP très satisfaisants. Le renouvellement complet de la conduite d adduction entre le regard de comptage et le réservoir de Rosenwiller courant 2010 peut expliquer en partie cette amélioration significative. Il convient pour l avenir de maintenir ces bonnes performances en visant le maintien d un rendement supérieur à 80 % et d un ILP inférieur à 3 m 3 /j/km. Les calculs ultérieurs pour l estimation des besoins futurs sont cependant réalisés avec un rendement de 70 % afin de conserver une marge de sécurité Coefficients de pointe Les coefficients de pointe journalière k1 et horaire k2 se définissent comme suit : k 1 = Consommation du jour de pointe Consommation journalière moyenne Consommation de l' heure de pointe k 2 = Consommation horaire moyenne 1 ILP : Indice linéaire de pertes 2 ILC : Indice linéaire de consommation BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 15/41

16 Le regard de comptage n étant pas télégéré et le réservoir de Rosenwiller n étant pas équipé d un compteur en sortie, il n est pas possible de déterminer la valeur de ces coefficients. Cependant, par comparaison avec des collectivités voisines sur lesquelles ces coefficients peuvent être calculés, on retiendra les valeurs suivantes : - k1 = 1,7 ; - k2 = 2,5 correspondant à une valeur moyenne entre l observation des collectivités voisines (2,1) et un calcul par la formule de Tribut (2,9) Besoins futurs Tableau 7 : Besoins actuels et futurs Abonnés Consommation unitaire (l/j/abonné) Rendement 80% 70% Consommation jour moyen (m3/j) Pertes (m3/j) Besoin jour moyen (m3/j) Consommation jour de pointe (m3/j) Pertes (m3/j) Besoin jour de pointe (m3/j) Consommation heure de pointe (m3/h) 16,9 23,7 Pertes (m3/h) 1 2 Besoin heure de pointe (m3/h) 17,9 25,7 Le besoin journalier estimé à l horizon 2040 selon les hypothèses décrites s élève à 153 m 3 pour un jour moyen et 228 m 3 pour un jour de pointe. Le besoin horaire de pointe pour la journée de pointe s élève pour sa part à 25,7 m 3 /h ; cette valeur correspond au débit que doit pouvoir délivrer le réseau communal pour satisfaire la demande des abonnés Bilan besoins ressources réserves Les ressources communes de Rosheim et Rosenwiller permettent d assurer une production journalière de l ordre de m 3 en considérant un étiage des sources et un fonctionnement des pompages 20h/24. Le besoin propre de Rosheim à l horizon 2040 est pour sa part estimé à environ m 3 pour un jour moyen d après le schéma directeur réalisé pour la création des nouveaux ouvrages de production. On peut ainsi considérer une capacité de production maximale pour Rosenwiller de l ordre de 600 m 3 /j (capacité totale besoin de Rosheim), suffisante pour couvrir le besoin de pointe de 228 m 3 /j calculé précédemment. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 16/41

17 Depuis le renforcement de la conduite d adduction et la mise en service du nouveau réservoir, la capacité de production à destination de Rosenwiller a nettement augmenté. Le fonctionnement du réseau d adduction dépend de la demande en eau des réservoirs communaux, alimentés depuis le nouveau réservoir principal. Le débit d entrée du réservoir de Rosheim a été limité en raison du profil en long de la conduite d adduction vers cet ouvrage, afin de ne pas générer de mise en dépression du point haut situé juste en amont du regard de répartition et du regard de comptage (altitude d environ 376 m NGF). Il est ainsi possible en considérant les pertes de charge linéaires des conduites de déterminer le débit maximum théorique pouvant transiter vers Rosenwiller, en considérant le maintien d une charge de 1 bar au niveau de ce point haut et une arrivée «à gueule bée» dans le réservoir. Le calcul fournit une valeur de l ordre de 150 m 3 /h ; on retiendra 100 m 3 /h. Tableau 8 : Bilan besoins - ressources Jour moyen m3 Jour de pointe m3 Heure de pointe m3/h Besoins Ressource Marge de production Besoins Ressource Marge de production Besoins Ressource Marge de production On constate que les capacités de production journalière et instantanée permettent de répondre aux besoins de Rosenwiller en situation actuelle et à l horizon En cas de jour de pointe commun à Rosheim et Rosenwiller, avec un besoin journalier total des deux communes d environ m 3, un déficit de production de l ordre de 800 m 3 pourrait survenir. Cependant les pointes de consommation ne coïncident pas nécessairement avec les périodes d étiage des sources, et la journée de pointe n est pas systématiquement simultanée sur les deux communes. D autre part, il faut tenir compte de la capacité de stockage des réservoirs. Ainsi, on peut considérer que les capacités de production et de stockage permettront de couvrir les besoins futurs à l horizon En théorie, les réserves utiles nécessaires d un réservoir doivent permettre de couvrir au moins 25% des besoins du jour de pointe (réserve utile nécessaire). Le tableau ci-dessous montre que les réserves sont suffisantes, notamment en cas de suppression du réservoir de Rosenwiller et en considérant 20 % du volume utile total du nouveau réservoir. Tableau 9 : Réserves utiles nécessaires et disponibles Réservoir Rosenwiller Nouveau réservoir 20% de la capacité totale utile Réserve utile nécessaire Réserve utile disponible Marge Réserve utile nécessaire Réserve utile disponible Marge BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 17/41

18 4 - MODELISATION INFORMATIQUE DU RESEAU 4.1. Le logiciel PORTEAU L outil informatique utilisé est le logiciel PORTEAU, développé par l ex CEMAGREF (Centre d'etudes sur le Machinisme Agricole et le Génie Rural des Eaux et Forêts, devenu IRSTEA) qui permet la modélisation du comportement d'un réseau maillé de distribution ou de transport d'eau sous pression. Le module «Zomayet» du logiciel PORTEAU est utilisé dans cette étude. Il permet une simulation sur plusieurs heures à plusieurs jours du fonctionnement hydraulique du réseau ; par la suite, la durée simulation utilisée par défaut est de 24 heures. Cet outil de simulation permet d étudier le comportement des installations face à l évolution des besoins ou lors d une journée de pointe, afin d en mettre en évidence et de pouvoir en quantifier les points faibles. Il permet ensuite de tester des solutions d amélioration, par renforcements de réseau, création d ouvrages ou de systèmes de régulation. Le réseau doit être décomposé en tronçons délimités par des nœuds. Les tronçons correspondent aux canalisations alors que les nœuds représentent les extrémités des tronçons ou des ouvrages particuliers (ressources, réservoirs, connexion de 2 conduites, prélèvement...). La figure ci-après présente l architecture simplifiée du réseau de Rosenwiller saisie dans PORTEAU pour la modélisation. Les ouvrages de production en amont du réservoir communal n y sont pas représentés pour ne pas alourdir le schéma, mais ont bien été intégrés au modèle utilisé. Figure 7 : Réseau communal schématisé pour le logiciel PORTEAU BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 18/41

19 4.2. Consommations et fuites Les consommateurs sont répartis au niveau des nœuds du réseau, en fonction de la répartition des abonnés dans les différentes rues de la commune. Le nombre total d abonnés créés correspond au nombre d abonnés 2011, en affectant à chacun une consommation moyenne de 280 l/j/abonné calculée précédemment. De plus, deux abonnés supplémentaires ont été rajoutés pour tenir compte des consommations non comptées de la Mairie et de l école, soit un total général de 299 abonnés. En l absence de compteur en sortie du réservoir de Rosenwiller, la répartition horaire des besoins n est pas connue. La courbe de consommation a été créée à partir de celles observées sur des collectivités voisines (Rosheim, Boersch) par le biais de la télégestion ou de systèmes d enregistrements installés ponctuellement. Figure 8 : Courbe de consommation domestique journalière L axe vertical représente un coefficient sans dimension, permettant de calculer à chaque pas de temps horaire la fraction du volume total journalier consommé par les abonnés. Cette courbe traduit le caractère essentiellement domestique des consommations : les pointes en milieu de matinée et en soirée, ainsi que la consommation soutenue vers midi correspondent aux repas ainsi qu à la toilette. On observe également un creux marqué dans l après-midi et des consommations nocturnes faibles. Les fuites sont représentées par un prélèvement continu à débit constant, en ligne sur les tronçons du modèle. Le volume des fuites est estimé pour chaque tronçon en fonction de sa longueur et d un ILP de 4 m 3 /j/km, plus défavorable que les valeurs constatées ces dernières années et que l objectif fixé à 3 m 3 /j/km, afin de conserver une marge de sécurité dans la modélisation. Au total, le volume de pertes correspondant à l ensemble des tronçons et la consommation moyenne prise en compte aboutissent à considérer un rendement de l ordre de 72 %, cohérent avec les hypothèses réalisées en Calage du modèle Une fois l ensemble des caractéristiques connues du réseau représentées via le logiciel Porteau et les consommateurs répartis aux nœuds et sur les tronçons, il est nécessaire de tester le modèle et d effectuer un calage de celui-ci, afin qu il représente au mieux la réalité. Le renseignement des caractéristiques des tronçons du modèle se fait tout d abord de façon empirique en fonction des caractéristiques connues des conduites (âge, nature du matériau). BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 19/41

20 Des ajustements sont progressivement effectués en utilisant les résultats de la campagne d essais sur les appareils de lutte contre l incendie. Une simulation de ces essais peut être effectuée via PORTEAU pour déterminer si les débits obtenus par le logiciel correspondent aux débits observés sur le terrain avec une marge tolérée de 20 %, en raison de l imprécision des mesures lors des essais (heure de réalisation des essais et conditions de pression sur le réseau, précision des appareils de mesure). Les caractéristiques des tronçons sont ensuite modifiées pour s approcher au mieux de ces valeurs, dans le but de disposer d un modèle reproduisant au mieux le fonctionnement réel du réseau. Ainsi pour Rosenwiller, les modifications suivantes ont été nécessaires lors du calage : - le tronçon Ø 125 mm en sortie du réservoir a été réduit en Ø 100 mm, - l axe principal Ø 125 mm a été réduit en Ø 115 mm, - toutes les conduites en fonte Ø 100 mm ont été réduites en Ø 85 mm pour le centre et en Ø 90 mm pour le secteur Wisch ; le lotissement Badstub est conservé en Ø 100 mm, - toute les conduites en fonte Ø 80 mm du centre ont été réduites en Ø 70 mm, hormis le lotissement rue des Berberis réduit en Ø 75 mm, Les anciennes conduites en fonte peuvent présenter une forte rugosité et une réduction significative de leur diamètre intérieur, liées à la nature agressive de l eau distribuée pouvant provoquer le développement d importants dépôts de corrosion. En revanche, les conduites PVC n y sont par nature pas sensibles, c est pourquoi leurs caractéristiques n ont pas été modifiées lors du calage du modèle Résultats de modélisation Les hypothèses retenues pour la modélisation du réseau sont les suivantes : - pression minimum acceptable chez l abonné en heure de pointe : 2 bars - vitesse maximale dans les canalisations en heure de pointe : 1 m/s Situation actuelle - Jour moyen et jour de pointe Le fonctionnement du réseau est tout à fait satisfaisant dans les deux situations. On note toutefois des pressions faibles inférieures à 2 bars chez les abonnés situés à une cote altimétrique élevée, soit très près du réservoir (partie sud-ouest de la rue du Wisch et de la rue de Grendelbruch), soit au nord de la rue des Romains et de la rue Belle-Vue (cf. Figure 9 ci-après). Les abonnés les plus hauts de ces secteurs étant situés moins de 20 mètres sous la cote d implantation du réservoir, il est impossible en situation actuelle de leur garantir une pression de service supérieure à 2 bars. On remarque également que pour les abonnés les plus bas, situés au nord-est du ban communal, la pression de service peut dépasser 6 bars, pouvant justifier la mise en place de réducteurs de pression individuels (cf. Figure 10 ci-après) Situation future En ajoutant les consommateurs supplémentaires évalués en 3.1., pour une journée de pointe, on retrouve les mêmes insuffisances qu en situation actuelle concernant la pression de service disponible pour les abonnés implantés à une cote supérieure à 310 m NGF. Les pressions disponibles sont d ailleurs en légère baisse par rapport à la situation actuelle, en raison de l augmentation des pertes de charges liée à celle du débit à fournir. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 20/41

21 Les zones d urbanisation prévues sont comprises entre 300 et 320 m NGF : leur développement est donc limité par le fonctionnement actuel du réseau. Figure 9 : Pressions minimales de service pour les abonnés «hauts» Légende Pression < 2 bars Pression > 2 bars Figure 10 : Pressions maximales de service pour les abonnés «bas» Légende Pression < 5 bars 5 bars < pression < 6 bars Pression > 6 bars BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 21/41

22 4.5. Test de solutions d aménagements Description L état général du réservoir de Rosenwiller, la construction du nouveau réservoir principal en commun avec Rosheim et les problématiques de pression insuffisante sur le réseau de distribution communal amènent à envisager la suppression du réservoir existant. Cette solution est d autant plus pertinente que le renforcement de la conduite d adduction réalisé en 2010 a nettement amélioré la capacité de transport vers Rosenwiller et doit permettre de répondre au besoin instantané de la commune. En revanche, la suppression du réservoir engendrerait une hausse de pression importante pour le réseau de Rosenwiller, qui se trouverait sous la charge imposée par le nouveau réservoir, soit 6 bars supplémentaires environ. Il convient donc de réduire cette pression au moyen d un appareil de régulation en amont du réseau communal, qui permet par son réglage une augmentation mesurée de la pression de distribution pour améliorer la situation des secteurs aujourd hui mal desservis (cf. Figure 9). En revanche, cette augmentation de pression aurait des conséquences sur l ensemble du réseau : les secteurs qui bénéficient déjà aujourd hui d une pression élevée (cf. Figure 10) devraient alors être protégés par le biais de réducteurs de pression. Il en découlerait une sectorisation du réseau en deux zones, désignées ci-après secteurs «haut» et «bas». Il aurait pu être envisagé d équiper les abonnés de réducteurs de pression individuels, à mettre en place sur leur réseau privé. Compte-tenu de la cote piézométrique qui serait imposée par l appareil de régulation à la place du réservoir (345 m NGF), il faudrait équiper l ensemble des abonnés situés sous la cote 285 m NGF (soit 6 bars de pression de service), ce qui représenterait approximativement la moitié des abonnés de la commune. En outre, cette solution ne protégerait pas le réseau principal, constitué essentiellement de tronçons anciens qui pourraient ne pas supporter une telle augmentation de pression. Pour ces raisons, nous privilégions la mise en place de regards sur le réseau principal pour procéder à une sectorisation générale. Le modèle a donc été testé avec les modifications suivantes : - Suppression du réservoir et remplacement par un stabilisateur de pression aval, réglé à 1,5 bar en sortie, permettant de disposer d une charge hydraulique supérieure de 15 m à celle fournie par le réservoir. - Sectorisation du réseau par la mise en place : o de regards stabilisateurs de pression aval : à l ouest de la rue Principale, à l aval des départs de conduites vers la rue de Romains, la route de Gresswiller et la rue des Berberis, au croisement rue du Wisch / rue du Rosenmeer, en plaçant à l aval du regard à créer les départs vers la rue des Jardins et la rue Sainte Odile. o de vannes fermées : rue Belle-Vue en situation actuelle, en situation future, après aménagement de la zone IINA, au raccordement de la conduite de desserte de cette zone à l est sur le réseau de la rue de Molsheim. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 22/41

23 Les stabilisateurs de pression aval sur le réseau seraient réglés à une cote piézométrique de 330 m ; la pression de service en sortie des appareils serait alors de 3 bars pour le stabilisateur à installer rue Principale et de 4 bars pour celui à placer rue du Wisch. Ces réglages permettront aux abonnés protégés par ces appareils de bénéficier d une pression similaire à la situation actuelle. Les tronçons anciens du réseau, fragiles et pouvant ne pas supporter sans ruptures une augmentation de pression, seraient ainsi également protégés. Le stabilisateur aval au niveau du réservoir pourrait en principe être réglé à une valeur supérieure à 1,5 bar. Cependant, l augmentation de pression de service qui en résulterait pourrait provoquer des ruptures sur les tronçons anciens de réseau situés en amont des autres stabilisateurs à créer (rue du Wisch, route de Gresswiller, lotissements Berberis, Badstub et Habermatt). Le schéma suivant reprend l architecture du modèle du réseau en situation future avec les nouvelles branches à créer pour la desserte des zones IINA et NAa. Il représente le secteur en aval des stabilisateurs de pression, qu on désignera par secteur «bas», le reste du réseau devenant secteur «haut». Il localise de façon schématique les vannes fermées et les stabilisateurs de pression à mettre en place pour assurer cette sectorisation. Figure 11 : Schéma du réseau sectorisé Stabilisateur aval Vanne fermée Secteur «bas» Les implantations de principe des regards à créer figurent sur les extraits de plans ci-après : BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 23/41

24 Figure 12 : Implantation de principe regard réducteur de pression rue Principale Figure 13 : Implantation de principe regard réducteur de pression rue du Wisch BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 24/41

25 Résultats Le modèle informatique permet le test du comportement du réseau suite aux modifications proposées. Etant donné les évolutions limitées du réseau pour la desserte des nouvelles zones, seule la situation future a été testée afin de représenter le cas le plus défavorable. Le modèle met en évidence une amélioration nette des conditions de pression au niveau des nœuds les plus hauts, ciblés sur la Figure 9 du chapitre La Figure 14 ci-après montre que la pression de service est toujours supérieure à 2 bars sur tout le réseau, à l exception de l extrémité nord de la rue des Romains où les abonnés sont déjà équipés de surpresseurs individuels. Pour ces derniers, la pression minimale sera de l ordre de 1,8 bar, contre 0,5 bar avec la configuration actuelle du réseau. Il montre également que la pression maximale n augmente pas pour les abonnés les plus bas, grâce à la réduction de pression assurée par les nouveaux regards. La situation des abonnés bénéficiant déjà d une pression de service élevée ne s est ainsi pas dégradée. De manière générale, les abonnés du secteur «haut» situés en amont des regards à créer verront leur pression de service augmenter d environ 1,3 bar et les abonnés du secteur «bas» ne verront pas leur situation modifiée. Dans le secteur ouest de la commune (vers le lotissement Habermatt) la pression maximale pourra ainsi atteindre 6 bars, voire avoisiner 7 bars au niveau du point bas sur la conduite PVC 110 mm équipé d une vidange (nœud «Vid» sur le modèle). Pour le lotissement Badstub, la pression maximale s établira à environ 5,5 bars contre 4,2 bars auparavant, pouvant justifier de la mise en place de réducteurs individuels de pression chez les abonnés pour protéger les installations intérieures. Figure 14 : Pression minimale abonnés hauts avec modifications du réseau Légende Pression < 2 bars Pression > 2 bars BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 25/41

26 Figure 15 : Pression maximale abonnés bas avec modifications du réseau Légende Pression < 5 bars 5 bars < pression < 6 bars Pression > 6 bars Défense contre l incendie Les modifications du réseau proposées permettent une légère amélioration globale des débits disponibles sur les appareils de lutte contre l incendie grâce à l augmentation de la piézométrie sur le secteur «haut». Les résultats comparés des débits délivrés par les poteaux via le modèle informatique sont présentés en annexe 1. Seuls les poteaux situés dans le lotissement Berberis subiraient une diminution du débit de l ordre de 10 à 20 %, liée à la sectorisation proposée, qui supprime le maillage de l alimentation de cette rue par la rue Belle-Vue. Cependant, le débit réglementaire n est toujours pas atteint sur la plupart des appareils de la commune. Seul le PI9 s ajouterait à la liste des appareils délivrant plus de 60 m 3 /h sous 1 bar. Dans ces conditions, le débit obtenu pourrait être amélioré à long terme par la mise à niveau progressive du réseau au moyen du renforcement ou du remplacement des tronçons les plus vétustes, notamment à l occasion de travaux de voirie. Des propositions sont formulées en ce sens au chapitre 5. ci-après. Il convient de signaler que l utilisation des hydrants et poteaux génère des survitesses dans le réseau sur les tronçons de faible diamètre ou en amont des maillages, dont le dimensionnement initial n a pas été effectué en tenant compte de la satisfaction des besoins de lutte contre l incendie. Des alternatives à l'utilisation du réseau d'eau potable pour assurer la protection contre l'incendie pourraient être mises en œuvre, si cela est jugé nécessaire, comme l'implantation de citernes d'incendie. La nécessité de mise en œuvre de ces solutions alternatives est à étudier en concertation avec le Service Départemental d'incendie et de Secours (S.D.I.S.), service compétent en la matière. BEEP/SD/ Périmètre de Rosenwiller 26/41