Présentation du travail de thèse Journées de la modélisation au Cemagref Clermont-Ferrand, 03-04 Octobre 2005 La programmation budgétaire du renouvellement des réseaux d eau potable Menée par: Amir NAFI Sous l encadrement de: M.Llerena, Directeur de thèse( ULP, PEGE) Mme.Werey, Encadrant(ENGEES-CEMAGEF) 1
Plan de la présentation - Présentation de l objet de l étude Services concernés et niveau d abstraction Positionnement du problème Proposition du modèle Difficultés & pistes de réflexion 2
L objet de l étude Outil d aide à la décision pour le gestionnaire du service d eau Meilleure prise en compte de l effet réseau Prise en compte du fonctionnement hydraulique du réseau. Programmation pluriannuelle des travaux et coordination Prise en compte d autres alternatives: réhabilitation, renforcement 3
Service concerné et niveau d abstraction Réservoir Adduction Transport Distribution Captage Traitement Stockage Réseau Usagers 4
Positionnement du problème Court terme Moyen terme Long terme < 1 an <1 5> > 5 ans Gestion du réseau au quotidien : Interventions sur les conduites et maintien en service du réseau Programmation pluriannuelle : Prévisions des défaillances & travaux sur le réseau Enveloppes budgétaires Planification stratégique : Augmenter la fiabilité du réseau et la qualité du service rendu aux usagers Renforcement des canalisations 5
Proposition du modèle Base de données conduites : Défaillance et environnement Modèle statistique de défaillance : Modèle de risques proportionnels paramétrique, loi de weibull (PHM) Loi Exponentielle taux de casse Optimisation à l aide d algorithme génétique simple : Calcul économique Calcul de l indice de fiabilité hydraulique (HCI) Fonctionnement hydraulique : Simulation hydraulique : calcul de pression et débit Base de données : Paramètre conduite Consommation nœuds Niveau de charge Décision Programme des travaux Enveloppes budgétaires 6
Algorithme Génétique Simple Génération de la population (initialisation) Evaluation de la population Sélection d individus Croisement d individus sélectionnés Mutation d individus sélectionnés Création de nouvelle population (Insertion de nouveaux individus) Non Critère d arrêt Oui Fin 7
Codage des politiques 1: ne rien faire (réparer) 2:remplacer 3:réhabiliter I III III II IV V La figure résume la politique suivante, pour la conduite : - n 1 on choisit de ne rien faire - n 2 on choisit de réhabiliter 1 3 2 1 3 - n 3 on choisit de remplacer - n 4 on choisit de ne rien faire Conduite1 Conduite3 - n 5 on choisit de réhabiliter Alternatives 8
Fonction objectif et contraintes Fonction objectif Contrainte Budgétaire Contrainte de pression Contrainte de débit Satisfaisant P Po Objectif Minimiser sur un horizon de temps Respect du budget alloué Satisfaisant Débit Demande Calcul Coût maintenance+coût remplacement+ coût perte d eau Porte sur le renouvellement, la réhabilitation et le renforcement Simulation hydraulique Simulation hydraulique 9
Validation et implémentation Applications Réseau de 5 conduites Réseau de 12 conduites Remarques Solutions finales stables peu sensibles à Pc, Pm, taille.pop Recherche rapide Solutions sensibles à Pc,Pm et taille.pop Recherche plus lente 10
Difficultés et pistes de réflexion Difficultés Choix des solutions proposées Calcul des distances entre les solutions Estimation des paramètres de départ de l algorithme génétique Application du modèle à des réseaux de taille importante Solutions en vue Minimiser écart entre budget et coût de politique Simulations avec plusieurs valeurs distinctes. Choix des valeurs qui minimisent la fonction objectif Appliquer le modèle qu aux tronçons qui présentent un risque de défaillances futures 11