CASSES : Logiciel de prévision des casses des réseaux r d alimentation en eau potable

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1 CASSES : Logiciel de prévision des casses des réseaux r d alimentation en eau potable Eddy RENAUD Rencontre Technique ASCOMADE Besançon le 26 mai 2011

2 Le Cemagref - Sciences et technologies pour l environnement Établissement public à caractère scientifique et technologique (EPST) créé en centres + 2 implantations hors centres (Strasbourg et Martinique) 20 unités de recherche propres 5 unités mixtes (Cirad, Inra, IRD, Engees, AgroParisTech, SupAgro) Collaborateurs : 1400 personnes, statutaires et contractuels, dont 500 ingénieurs et chercheurs, 200 doctorants et 40 post-doctorants Budget 2010 : 110 M dont 31 M de ressources propres 2 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

3 Une organisation matricielle simplifiée, pour renforcer des objectifs de recherche finalisés Trois départements : Eaux Ressources, milieux, usages et risques Écotechnologies Réseaux, épuration, déchets Territoires Développement territorial, biodiversité, risques et vulnérabilités structurés en 12 thèmes de recherche 3 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

4 Le Cemagref et la gestion patrimoniale CEMAGREF Groupement de Bordeaux Unité «Réseaux, Épuration et Qualité des Eaux» Thème de recherche «NETWATER» Équipe «Modélisation hydraulique» Logiciel «Porteau» Équipe «Patrimoine» Prévision de casses Indicateurs techniques Pertes dans les réseaux 4 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

5 Le rythme actuel de renouvellement serait insuffisant? Chantal Jouanno Ministre des sports Ex-secrétaire d Etat Chargée de l Ecologie Raisonnement : Le rythme moyen actuel de renouvellement est de l ordre de 0.65 %, à ce rythme il faudra environ 150 ans pour renouveler l ensemble des canalisations (1/0.0065) 5 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

6 Application du raisonnement à un exemple domestique J ai fait construire il y a 5 ans une maison dont la toiture compte tuiles (environ). J ai changé cinq tuiles (j habite dans une région venteuse) soit en moyenne une tuile tous les ans ce qui correspond à un taux annuel de renouvellement de 0.05 % A ce rythme il me faudra ans pour renouveler ma toiture (1/0.0005). Les experts me disent que la durée de vie moyenne des toitures similaires à la mienne est de 50 ans. Doit-je dès aujourd hui changer 40 tuiles tous les ans? Si je tiens à assurer le renouvellement de ma toiture, je serai probablement mieux avisé de déposer tous les ans sur mon livret A, la somme correspondant au remplacement de 40 tuiles. 6 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

7 Quel âge ont les canalisations qu il faut remplacer? Chronique de pose des canalisations (Cas réel) Linéaire posé pendant la décennie (m) Année de fin de la décennie 7 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

8 Quel rythme de renouvellement adopter? Rythmes de renouvellement selon la durée de vie supposée 2.50% % de linéaire du réseau 2.00% 1.50% 1.00% 0.50% 1.3% 0.8% 0.7% 80 ans 130 ans 150 ans 80 lissé 130 lissé 150 lissé 0.00% Année 8 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

9 Quelle durée de vie pour les canalisations? Département Source Durées de vie Charente maritime Entretien 50 ans tous matériaux Hérault Etude 5 à 100 ans métaux, 5 à 70 ans plastiques Hérault Entretien 50 ans tous matériaux Lot et Garonne Etude Entre 40 et 70 ans ou 50 ans Mayenne Etude 80 ans Rhône Etude 50 ans Savoie Etude 60 ans Etude Geophen Etude 100 ans fonte ductile et PEHD Canalisateurs de 50 ans PVC collé et 75 ans PVC récent France 55 à 75 ans fonte grise Pont du Gard : 2000 ans (au moins ) 9 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

10 Durée de vie? Le renouvellement est une décision subjective La durée d utilisation est adaptée en fonction du contexte et des objectifs 10 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

11 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence sans en perdre sans en altérer la qualité au débit et à la pression attendue Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 11 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

12 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre sans en altérer la qualité au débit et à la pression attendue Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 12 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

13 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité au débit et à la pression attendue Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 13 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

14 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 14 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

15 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue bon état intérieur Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 15 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

16 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue bon état intérieur Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains pas d inondation casses aux élus aux usagers de la voirie aux redevables 16 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

17 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue bon état intérieur Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains pas d inondation casses aux élus pas de rustines sur la voirie casses aux usagers de la voirie aux redevables 17 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

18 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue bon état intérieur Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains pas d inondation casses aux élus pas de rustines sur la voirie casses aux usagers de la voirie pas de travaux casses aux redevables 18 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

19 Qu attend-on d une canalisation? Qu elle transporte l eau : en permanence pas de coupure d eau casses sans en perdre pas de fuites casses (entre autres) sans en altérer la qualité bon état intérieur au débit et à la pression attendue bon état intérieur Qu elle ne signale jamais son existence : aux riverains pas d inondation casses aux élus pas de rustines sur la voirie casses aux usagers de la voirie pas de travaux casses aux redevables le moins de dépenses possible 19 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

20 Principales raisons de changer une canalisation Diamètre insuffisant (renforcement) Détérioration de l état interne entrainant des problèmes de qualité ou des pertes de charge Fuites Les Casses et leurs conséquences 20 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

21 Modèles de prévision de casses Le phénomène à modéliser 21 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

22 Approche «épidémiologique» Modèle Eisenbeis (Cemagref Bordeaux 1994) Proportional Hazard Model : PHM 22 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

23 Approche «comptage» Modèle Rostum (Trondheim 2000) Non Homogeneous Poisson Process (NHPP) Pas de mémoire des casses antérieures 23 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

24 Approche «démographique» Modèle Le Gat (Cemagref Bordeaux 2007) Linear Extended Yule Process : LEYP 24 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

25 Le logiciel «Casses» : Principe DONNEES Tronçons (+ informations) Casses (Sur une période) MODELE RESULTATS Paramètres du modèle Prévision (Sur un horizon) 25 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

26 Généralités Développement interne en langage «JAVA» : Multiplateforme Multilingue : Français et Anglais, Allemand Deux versions : Mono réseau et multi réseaux Utilisable avec les ordinateurs courants. Le temps de calcul est impacté par la mémoire vive et la vitesse du processeur 26 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

27 S adapter aux sources de données Les données des utilisateurs potentiels sont très variables dans leur forme et dans leur nature. Pour s adapter à cette diversité, il faut : Accepter des périodes d enregistrement des casses variables (version multi-réseau) Reconnaitre les données (Définition de formats d import) Vérifier leur cohérence (Réalisation de tests d importation) Les comprendre (Développement d une interface d exploration des données) 27 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

28 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision 28 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

29 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose 29 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

30 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision 30 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

31 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose 31 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

32 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision 32 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

33 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose Hors service 33 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

34 Périodes et fenêtres Réseau Période d enregistrement t Période d observation Période de prévision Tronçons Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Pose Fenêtre d observation Fenêtre de prévision Hors service 34 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

35 Logiciel «Casses» : Les concepts PROJET Tronçons importés Casses importées Lot de tronçons Lot de casses Environnement Sous-projet Période d'observation Cheminement - Jeu de covariables - Contraintes Prevision Période de prévision 35 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

36 Logiciel «Casses» : Les données obligatoires Données attachées au tronçon IDT : Identifiant du tronçon DDP : Date de pose du tronçon DHS : Date de mise hors service du tronçon LNG : Longueur du tronçon MAT : Matériau constitutif du tronçon Données décrivant les casses IDT : Identifiant du tronçon sur lequel est survenue la casse DDC : Date de la casse 36 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

37 Structure des fichiers #Titre, (texte libre pouvant être proposé à l'utiisateur pour nommer le projet) #commentaire 1 (texte libre) #commentaire 2 (texte libre) #. #commentaire n (texte libre) CAR1 (nom IDT DDP DHS LNG MAT court) CAR2 (nom court) CARp (nom court) Identifiant tronçon Date de pose Date de mise hors service Longueur Matériau Libellé libre 1 Libellé libre 2 Libellé libre p DATE DATE QUAN QUAL QUAL QUAN DATE a j/m/a m (vide si qualitatif) Unité si quantitatif Format si date wxv /10/ Fonte Urbain /28/1996 #Titre (texte libre) #commentaire 1 (texte libre) #commentaire 2 (texte libre) #. #commentaire n (texte libre) IDT Identifiant tronçon DDC Date de casse DON1 (nom court) DON2(nom court) DONp (nom court) Libellé libre 1 Libellé libre 2 Libellé libre p DATE QUALITATIF QUANTITATIF DATE j/m/a (vide si qualitatif) Unité si quantitatif Format si date wxv987 17/12/1998 Signalée 4 12/12/ Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

38 Données relatives à la canalisation Donnée Diamètre Matériau Longueur Année e de pose Type de joint Couverture Trafic routier Nature du terrain Pression de service Profondeur de la canalisation Lit de pose Hydromorphie du sol Environnement électrique Présence d autres réseaux Fonction de la canalisation Nature de l eau transportée Indispensable Indispensable Indispensable Indispensable Important Important Important Important Important Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Statut 38 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

39 Données relatives aux défaillances Donnée Identifiant du tronçon Date Localisation Type Cause Fait générateur de l intervention État général externe Existence d un revêtement externe Corrosion externe État général interne Existence d un revêtement interne Corrosion interne Existence d un dépôt Nature du dépôt Pertes d eau Dégâts et perturbations Durée d arrêt de la distribution Nombre d usagers privés d eau Coût de la réparation Indispensable Indispensable Indispensable Important Important Important Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Utile Statut 39 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

40 Permettre un travail sur les données Donner la possibilité de travailler sur des sousensembles des données importées : Lots de tronçons Lots de casses Offrir des outils permettant la création de covariables déduites des données importées : Développement de 5 «créateurs» de covariables 40 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

41 Accéder facilement aux résultats Visualisation et exploration des résultats Exportations Exports csv Copier/Coller, «copier tout» Rapports Rapport d importation Rapport de calcul Sauvegarde du projet 41 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

42 Utilisation du logiciel «Casses» Les fichiers d entrée Ouverture avec un éditeur de texte Ouverture avec un tableur L exploration La création de lots La construction d un modèle Le travail sur les covariables Etude de cas L interprétation d un modèle Le calcul d une prévision La validation d un modèle L utilisation des résultats 42 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

43 La validation des modèles Principe Le principe de base de la validation est de confronter les prévisions de casses avec la réalité des casses effectivement survenues durant une période au cours de laquelle les casses ont été observées. Période d'observation Période de calage Période de validation t 43 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

44 Indicateurs de validation des modèles Hiérarchisation selon le nombre de casses prévu Après avoir trié les tronçons par nombre de casses prévu décroissant, on représente la proportion du nombre de casses réellement survenues au cours de la période de validation en fonction de la proportion du nombre de tronçons. An : Aire délimitée par la courbe associée au modèle. C5n : Pourcentage de casses réelles survenues au cours de la période de validation sur 5 % du nombre des tronçons triés par nombre de casses prévu décroissant. 44 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

45 Indicateurs de validation des modèles Hiérarchisation selon le taux de casse prévu Après avoir trié les tronçons par taux de casse prévu décroissant, on représente la proportion du nombre de casses réellement survenues au cours de la période de validation en fonction de la proportion de la longueur cumulée des tronçons. Al : Aire délimitée par la courbe associée au modèle. C5l : Pourcentage de casses réelles survenues au cours de la période de validation sur les tronçons triés par taux de casse prévu décroissant représentant 5 % de la longueur totale des tronçons concernés par la prévision. 45 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

46 Exploitation des résultats : Exemple d'oslo 46 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

47 Pour définir une gestion patrimoniale il faut : Connaitre le patrimoine Consistance, localisation, historique, Données descriptives des canalisations 47 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

48 Pour définir une gestion patrimoniale il faut : Connaitre le patrimoine Consistance, localisation, historique, Données descriptives des canalisations Avoir une idée de son état Capacité hydraulique, résistance mécanique, propreté, Informations collectées lors des interventions 48 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

49 Pour définir une gestion patrimoniale il faut : Connaitre le patrimoine Consistance, localisation, historique, Données descriptives des canalisations Avoir une idée de son état Capacité hydraulique, résistance mécanique, propreté, Informations collectées lors des interventions Disposer d informations sur ce qui le fait évoluer Contraintes physiques, corrosion, agressions chimiques, Données d environnement et de fonctionnement 49 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

50 Pour définir une gestion patrimoniale il faut : Connaitre le patrimoine Consistance, localisation, historique, Données descriptives des canalisations Avoir une idée de son état Capacité hydraulique, résistance mécanique, propreté, Informations collectées lors des interventions Disposer d informations sur ce qui le fait évoluer Contraintes physiques, corrosion, agressions chimiques, Données d environnement et de fonctionnement Pouvoir anticiper les conséquences de son évolution Estimer les évolutions à partir des informations disponibles Outils de prédiction Evaluer les impacts et en déduire des stratégies Evaluation de critères, analyse multicritère 50 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

51 De la casse à ses conséquences Le nombre et le taux de casse prévus sur un tronçon de canalisation constituent des premiers indicateurs de dysfonctionnement. Toutefois, ce sont surtout les conséquences des défaillances qui vont permettre de définir des priorités de renouvellement Une première approche consiste à coupler les défaillances du tronçon et son importance hydraulique au sein du système de distribution : Logiciel «Criticité» Au-delà, plusieurs enjeux intervenant dans la décision de renouveler peuvent être quantifiés et analysés par une approche multicritère : Logiciel SIROCO 51 Rencontre Technique ASCOMADE Besançon 26/05/2011

52 Merci de votre attention Eddy RENAUD https://casses.cemagref.fr/ Rencontre Technique ASCOMADE Besançon le 26 mai 2011

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