Critères de renouvellement

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1 1 Critères de renouvellement Eddy Renaud Les régionales de l Office International de l Eau Gestion patrimoniale des réseaux d eau potable Redon le 16 juin 2016 Besoins en renouvellement et âge des canalisations 2

2 3 Le raisonnement à besoins constants «Au rythme actuel des investissements (0.6 %), il faudrait près de deux siècles pour remplacer les canalisations. Une canalisation d eau potable ne serait changée qu au bout de 170 ans» Ce raisonnement suggère que le taux de renouvellement doit être cohérent avec la durée de vie supposée des canalisations. Taux de renouvellement 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0.0% Application du raisonnement à un exemple domestique J ai fait construire 2005 une maison dont la toiture compte 2000 tuiles (environ). J ai changé 10 tuiles suite à la tempête Xynthia (2010), soit en moyenne 2 tuiles tous les ans (10/5). Le taux annuel de renouvellement est donc de 0.1 % (2/2000) A ce rythme il me faudra 1000 ans pour renouveler ma toiture (1/0.001). 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? 4 Si je tiens à assurer le renouvellement de ma toiture, je serai probablement mieux avisé d épargner tous les ans la somme correspondant au remplacement de 40 tuiles. 4

3 5 Analogie avec la démographie Le taux de renouvellement est équivalent à un taux de mortalité (effectif arrivé en fin de vie rapporté à la population totale) La durée de vie des canalisations est équivalente à l espérance de vie (âge médian de la fin de vie d'une génération fictive soumise aux conditions de mortalité de l'année). [INED,2011] 5 Le taux de mortalité et l espérance de vie sont deux notions bien distinctes Le taux de mortalité est très dépendant de la pyramide des âges tandis que l espérance de vie en est indépendante Le taux de renouvellement ne peut pas être considéré indépendamment de l historique de pose des réseaux! 6 Le raisonnement «date butoir» Cador

4 7 Application à un exemple Chronique de pose des canalisations (Cas réel) Linéaire posé pendant la décennie (m) Année de fin de la décennie 7 8 Quels besoins en renouvellement? 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 ans 80 lissé 130 lissé lissé 0.00% Année Besoins en travaux / Besoins en financement 8

5 «durées de vie» prises en compte pour évaluer les besoins 9 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 Etude Cemagref Quelle durée? Le renouvellement est une décision subjective La durée d utilisation est adaptée en fonction du contexte et des objectifs 10

6 11 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 matériau inerte, état intérieur au débit et à la pression attendue diamètre, état intérieur Qu elle ne signale pas 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 12 Prévision des défaillances : Logiciel Casses

7 13 Modèles de prévision de casses Le phénomène à modéliser Le modèle LEYP (Yves Le Gat, Cemagref 2007) Linear Extended Yule Process : LEYP 14

8 15 Le logiciel Casses DONNEES Tronçons (+ informations) Casses (Sur une période) MODELE RESULTATS Paramètres du modèle Prévision (Sur un horizon) 16 Les données utilisées dans Casses Données obligatoires attachées au tronçon IDT : Identifiant du tronçon DDP : Date de pose du tronçon LNG : Longueur du tronçon MAT : Matériau constitutif du tronçon Données contraintes attachées au tronçon DHS : Date de mise hors service du tronçon DIA : Diamètre (quantitatif) Données obligatoires décrivant les casses IDT : Identifiant du tronçon sur lequel est survenue la casse DDC:Datedelacasse Données facultatives Tronçons : type de joint, type de sol, pression de service, etc. Casses : Origine de l intervention, cause, type, etc.

9 17 Module de validation des modèles Période d'observation Période de calage Période de validation t Résultats d une prévision #Tous les tronçons #Select #SP #CH05 #2013 #EddyRenaud.ksp #Exemple_T.csv #Exemple_C.csv #Select_T #Select_C #1919/2/4 #2013/4/26 #1999/1/14 #2012/12/31 #2013/1/1 #2013/12/31 IDT NCP TXCP 18 Identifiant Nombre de Taux de tronçon casses prévu casses prévu QUAN QUAN u u/km/an T T T T T T T

10 Exploitation des résultats : Exemple d'oslo 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 : Criticité hydraulique Au-delà, plusieurs enjeux intervenant dans la décision de renouveler peuvent être quantifiés et analysés : Logiciels multicritères d aide à la décision

11 21 Principe de la criticité hydraulique Cote au sol du noeud consommation 200 Niveau d'énergie du noeud énergie Statut du tronçon 190 I1b 200 I1c 160 I1a I1a I1c Tronçon peu critique Cote au sol du noeud consommation 200 Niveau d'énergie du noeud énergie Statut du tronçon 190 I1b 200 I1c 160 I1a I1a I1c 180

12 23 Tronçon non critique (maillage) Cote au sol du noeud consommation 200 Niveau d'énergie du noeud énergie Statut du tronçon 190 I1b 200 I1c 160 I1a I1a I1c Tronçon très critique (réseau démaillé) Cote au sol du noeud consommation 200 Niveau d'énergie du noeud énergie Statut du tronçon 190 I1b 200 I1c 160 I1a I1a I1c 180

13 25 Criticité : exemple de résultat 26 Approches multicritères : Exemple Critères d impact : Criticité hydraulique Perturbation du trafic routier Coûts de réparation Indice linéaire de pertes Perturbation locale de la continuité du service Critères d opportunité : Coordination Besoin en renforcement

14 Exemple de méthode de hiérarchisation des tronçons 27 Critères d impact Normalisation Agrégation Score d impact Normalisation Critères d opportunité Normalisation Agrégation Score d opportunité Normalisation Agrégation Score global Normalisation 28 Exploitation des résultats

15 29 Stratégie à long terme : Besoins en financement Approche statistique : Distribution des durées de service Données de base : Information complète Aucune information Information partielle Fenêtre d observation t Méthodes : Non-paramétriques : Turnbull, Kaplan - Meier Paramétriques : Herz, Weibull 30 Stratégie à long terme : Besoins en financement Approche statistique : Distribution des durées de service Construction d une courbe de survie Information complète Aucune information Information partielle Fenêtre d observation t 30 probabilité de survie temps (années)

16 Taux annuels de renouvellement selon l approche 31 3 Taux annuel de renouvellent (% Courbe de survie Date butoir Besoin constant Conclusion L âge des canalisations n est pas un critère suffisant pour bâtir des stratégies de renouvellement Utiliser l expression «durée de vie» pour une canalisation est un abus de langage, il s agit d une «durée de service» qui dépend des choix des décideurs La construction des programmes de travaux à court ou moyen terme peut s appuyer sur des outils de prévision des défaillances (Casses) qui peuvent alimenter des approches multicritères Pour les besoins en financement à long terme, il est préférable de raisonner sur une distribution statistique des durées de service plutôt que sur une «durée de vie» fixe

17 33 Merci de votre attention Eddy RENAUD