Le rendement, un enjeu aux multiples facettes

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SOURCES N°7, SEPTEMBRE 2017

La lutte contre les fuites dans les réseaux est une priorité au regard du coût environnemental et économique que représentent ces pertes d’eau potable. Tour d’horizon des solutions envisagées pour relever le défi de la réduction des pertes d’eau.

Dans le contexte actuel du changement climatique global, qui sous nos latitudes devrait notamment se traduire par des épisodes caniculaires à la fois plus fréquents et intenses, l’eau devient plus que jamais une ressource à préserver. En la matière, l’entreprise publique en charge du réseau d’eau potable de la Ville de Paris fait figure de bon élève. Selon l’indicateur défini par l’Agence française pour la biodiversité (ex ONEMA), le réseau de distribution d’Eau de Paris disposait en effet d’un rendement de 89,6 % à la fin de l’année 2016. Un chiffre au-dessus de la moyenne nationale, qui avoisine les 80 %, et du seuil réglementaire fixé à 85 %. Malgré ces bonnes performances, Eau de Paris ambitionne d’abaisser encore le coût environnemental et économique associé aux pertes d’eau en portant le rendement global de son réseau à 92 % d’ici trois ans. Au-delà des travaux d’entretien et de renouvellement, qui visent avant tout à maintenir le rendement à son niveau actuel, Eau de Paris a donc lancé depuis 2015 plusieurs opérations destinées à limiter les pertes d’eau. Celles-ci concernent en premier lieu les 2 000 km de conduites circulant dans les sous-sols parisiens pour l’acheminement jusqu’aux usagers. « Ces actions, qui s’inscrivent dans une politique patrimoniale de long terme reposent sur trois piliers que sont la bonne connaissance du réseau, la hiérarchisation des conduites à traiter et la nature des travaux à réaliser », détaille Hortense Bret, directrice de l’Ingénierie et du Patrimoine (DIP).

 PÉRENNISER LE SERVICE

 La localisation des fuites reste un enjeu majeur pour assurer la performance du service au meilleur coût. En effet, elles peuvent occasionner une baisse de pression dans les conduites. Sans compter qu’une seule et même petite fuite peut vite prendre de l’ampleur si elle n’est pas circonscrite à temps, avec de lourdes conséquences techniques et financières en perspective. L’accumulation de fuites génère par ailleurs des surcoûts car il devient nécessaire de produire davantage pour compenser les pertes. Et lorsque la réparation devient finalement inévitable, cela implique une coupure d’eau entraînant une dégradation de la qualité de service pour les usagers. « Une bonne gestion patrimoniale est toujours synonyme d’économie à long terme, assure Brigitte Varangle, directrice adjointe de la direction des Ressources humaines et des Finances (DRHF). Des travaux de maintenance bien ciblés évitent des coûts d’entretien, nous veillons donc à renouveler les canalisations au bon moment mais aussi à ne pas anticiper le renouvellement sans raison ni, non plus, à le retarder. » La politique de gestion du patrimoine mise en place par Eau de Paris a ainsi pour principal objectif de maintenir le réseau de distribution dans un bon état de fonctionnement le plus longtemps possible.

 RÉHABILITER LE RÉSEAU DE L’INTÉRIEUR

 Malgré un âge avancé – plus de la moitié des canalisations actuelles datent de la fin du XIXe siècle –, le réseau de distribution reste dans un état globalement satisfaisant. « Le talon d’Achille de ces canalisations qui circulent pour la plupart dans le réseau d’égout parisien se situe au niveau des joints installés à la jonction entre deux tuyaux, souligne Hortense Bret. Avec le temps, ces joints perdent en étanchéité, occasionnant de petites fuites qui dégradent les performances d’exploitation. » Grâce aux données collectées depuis plusieurs années par le Système d’information géographique (SIG), la DIP dispose désormais d’une carte d’identité détaillée du réseau de canalisations. En traitant ces informations à partir d’un outil statistique prenant en compte des critères tels que le degré de vétusté des conduites ou le nombre de fuites relevées dans un périmètre donné, un classement des installations à réhabiliter en priorité a récemment été établi. Pour les aqueducs ou les grosses canalisations reliant les usines aux réservoirs, différentes solutions permettent de réhabiliter sans recourir au renouvellement. Le tubage interne des canalisations existantes à partir de matériaux légers, tels que le plastique renforcé de verre (PRV) ou le polyéthylène (PE), reste le procédé le plus employé. D’autres techniques de rénovation innovantes comme le chemisage collé ou la projection de résine devraient par ailleurs être expérimentées dans les prochains mois (voir encadré témoignage). « Contrairement au remplacement de canalisations, les techniques de rénovation ne nécessitent pas de creuser des tranchées dans la chaussée, précise Olivier Thépot, expert scientifique et technique à la DIP. De telles solutions ont par ailleurs un impact environnemental plus faible qu’une opération de renouvellement et offrent davantage de souplesse quant au choix des zones d’intervention. »

 POUSSER PLUS LOIN LES INVESTIGATIONS

 La rénovation devrait prendre une part de plus en plus importante dans le renouvellement du réseau de distribution grâce à l’une ou l’autre de ces méthodes. En attendant, les équipes de la DIP doivent encore affiner l’estimation de la durée de service des procédés innovants. Car si le tubage est une solution déjà éprouvée, l’application de résine dans des conduites d’eau potable n’est pratiquée que depuis 1985. Les premières tentatives de chemisage remontent pour leur part au début des années 2000. « Nous ne disposons pas encore d’un recul suffisant pour évaluer sur le long terme l’efficacité de techniques de rénovation innovantes, mentionne Olivier Thépot. Cependant nous pouvons nous appuyer sur des essais en laboratoire à long terme (50 ans). Le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) ainsi que le laboratoire d’Eau de Paris nous apportent également un support scientifique. » Les ingénieurs de la DIP devront s’assurer enfin que l’application de revêtements à l’intérieur d’une canalisation n’obstrue pas les branchements qui alimentent les immeubles en eau potable. Ils devront de la même manière veiller à ce que la création de nouveaux branchements destinés à alimenter la base vie d’un chantier ou une nouvelle bouche d’incendie ne nuise pas à la qualité du revêtement et donc de l’eau distribuée. Des essais préalables vont être menés pour s’assurer que l’installation de telles dérivations sur une conduite réhabilitée ne perturbe pas l’intégrité du chemisage ou de la résine recouvrant l’intérieur du fût.

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SURVEILLER ÉTROITEMENT LE RÉSEAU

 Traquer les fuites à l’échelle d’un réseau aussi étendu que celui d’Eau de Paris n’est pas une mince affaire. Cette mission délicate relève de la responsabilité de la direction de la Distribution (DD). « Nos équipes sont chargées de la surveillance et de la maintenance des canalisations d’eau potable installées en galerie ainsi que de leur remise en état à chaque fois qu’une fuite importante est localisée », confirme Frédéric Rocher, directeur adjoint de la Distribution et responsable du pôle Réseaux et Installation de la DD. Découpé en trente secteurs dont la taille varie entre 5 et 250 kilomètres de long, le réseau de distribution est étroitement surveillé. Plus de deux cents débitmètres placés à intervalles réguliers sur les conduites parcourant le sous-sol parisien mesurent en permanence le volume d’eau à l’entrée de chaque secteur. « En comparant la mesure de ce débit durant la nuit, lorsque la consommation d’eau est au plus bas, avec la consommation enregistrée sur la même période par la totalité des compteurs abonnés de ce même secteur, la moindre anomalie, synonyme d’une fuite au niveau de la zone, est immédiatement détectée », explique Frédéric Rocher. Sur un secteur de 30 km de long disposant de 5 débitmètres, le périmètre de recherche peut alors être réduit à 5 km. Il faut ensuite environ trois jours à une équipe de quatre personnes arpentant le réseau d’égouts correspondant pour localiser l’origine de la fuite. Sur les secteurs dépassant 200 km de long, la tâche s’avère en revanche bien plus compliquée.

 PRÉ-LOCALISER LES FUITES

 Pour pallier ces difficultés, la DD développe donc en lien avec la DSI et la DIP de nouvelles méthodes de sectorisation, d’instrumentation et de modélisation du réseau. À l’horizon 2021, Eau de Paris pourrait ainsi équiper l’ensemble de son réseau d’outils permettant de pré-localiser les fuites. L’un d’eux repose sur le suivi en temps réel des flux d’eau parcourant le réseau. « Les résultats des premiers tests, menés entre décembre 2016 et février 2017 sur le secteur Olympiades (13e arr.), démontrent que cette méthode de modélisation hydraulique permet d’alerter les services d’exploitation sur des débits de fuites supérieurs à 30 m3/heure », précise Nicolas Delivert, chargé du Rendement réseau au pôle Technique et projets de la DD. D’autres procédés mettant à contribution la vibration acoustique engendrée par une fuite d’eau ont également été testés avec succès sur ce même secteur Olympiades (voir encadré). Dans les prochains mois, Eau de Paris devrait par ailleurs poser les jalons d’une nouvelle sectorisation de son réseau. L’objectif de cette démarche est de redessiner les contours des secteurs les plus vastes pour que leur taille maximale ne dépasse pas 100 km de long. Dans le but d’optimiser la recherche de fuites, la DD mène également depuis près d’un an des visites ciblées sur les parties du réseau de distribution les plus sensibles. « Sachant qu’il faut compter deux années entières pour visiter l’intégralité du réseau en galerie, le fait de cibler en priorité des zones comme les vannes situées à la frontière entre deux secteurs, les conduites où les joints de canalisation sont en moins bon état, ou encore celles sur lesquelles une micro-fuite a été signalée lors d’une précédente visite, devrait permettre d’améliorer l’efficacité du travail d’inspection », estime Frédéric Rocher.

 RÉDUIRE LES « PERTES APPARENTES »

 Même si cela peut sembler paradoxal de prime abord, les pertes d’eau peuvent aussi être virtuelles. Celles-ci sont pour l’essentiel liées à une sous-évaluation des consommations par les compteurs des abonnés. Au nombre de 94 000 sur l’ensemble du réseau d’eau potable parisien, ces appareils ont une moyenne d’âge de 8 ans. Or, comme le rappelle Frédéric Rocher, « après trois ans de fonctionnement, un compteur mécanique commence à sous-évaluer le volume d’eau réellement consommé, ce qui se traduit par une diminution des recettes mais aussi par une baisse du rendement global puisque cette eau, qui a été produite sans être facturée, est considérée comme perdue. » Dans les trois ans à venir, la DD va donc procéder au remplacement de plus de 90 % du parc de compteurs d’eau – en lien étroit avec la DIRED (service Abonnés et service Facturation) – afin de corriger le sous-comptage lié à son vieillissement. Outre un bénéficie économique significatif, le laboratoire de métrologie, placé sous la responsabilité de Laurence Vauthier, a déterminé que cette initiative devrait permettre une amélioration du rendement de 2 %. Une part non négligeable de l’eau consommée à Paris reste malgré tout difficile à évaluer. C’est par exemple le cas de la ressource mise gratuitement à la disposition des sapeurs-pompiers via les 11 000 bouches incendie de la capitale. Cette consommation, qui ne fait l’objet d’aucun décompte précis de la part d’Eau de Paris, est estimée à 1,4 millions de m3 par an. S’il semble illusoire de réduire les volumes d’eau associés à la prévention du risque incendie d’une ville de 2 millions d’habitants, il en va tout autrement du vol d’eau potable.

 PRÉVENIR LES VOLS D’EAU

 Bien que marginale à l’échelle du réseau parisien, cette catégorie de fraude n’en altère pas moins le rendement. Elle est le plus souvent l’œuvre d’entreprises indélicates qui se branchent sans autorisation sur une bouche incendie, mais elle peut également être associée au street-pooling (piscine de rue en anglais, ndlr). Ce phénomène, né aux États-Unis, consiste à ouvrir illégitimement une bouche incendie pour se rafraîchir. « En période de canicule, il nous arrive d’intervenir plus d’une centaine de fois par semaine pour ce genre d’incidents qui, mis bout à bout, peuvent représenter l’équivalent de 15 piscines olympique déversées dans les égouts », déplore Frédéric Rocher. L’intégration d’un système de clapet pourrait permettre de détecter plus rapidement l’ouverture intempestive des bouches incendie. La mise en place d’un tel dispositif nécessite toutefois l’autorisation préalable des brigades de sapeurs-pompiers de Paris. En attendant, l’application DansMaRue développée par la Ville de Paris permet à tout citoyen muni d’un smartphone de faire remonter ce type d’anomalie à Eau de Paris. La DD envisage par ailleurs de sensibiliser les agents de la propreté de la capitale à la détection de fuites d’eau depuis la surface, afin qu’ils puissent ensuite les signaler via l’application. « Parce qu’ils ont bien souvent une parfaite connaissance du quartier dont ils assurent l’entretien, ces agents sont sans doute les mieux placés pour nous signaler des bruits en provenance des égouts susceptibles de correspondre à une fuite sur le réseau ou à une rupture de canalisation », estime Nicolas Delivert.

 OPTIMISER LES VOLUMES DE SERVICE

 Environ 1,3 % de l’eau produite par Eau de Paris est consommée par l’exploitation des usines de potabilisation et le nettoyage et l’entretien des réservoirs de stockage. Bien que les volumes d’eau de service utilisés au sein des usines de production d’eau potable n’entrent pas dans le calcul du rendement Onema, la recherche permanente d’optimisation de ces volumes de service incombe à la direction de la Ressource en eau et de la Production (DIREP). Chargée de la gestion des points de captage de l’eau brute – qu’elle soit souterraine ou de rivière – et de son traitement, ainsi que de l’acheminement de l’eau potable aux portes de Paris, la DIREP a mis en place une série de mesures destinées à réduire l’utilisation d’eau potable dans l’entretien des infrastructures de production. « Grâce aux indicateurs de pression qui nous informent en temps réel du niveau de colmatage des systèmes de filtration, il est possible de déclencher leur lavage non plus toutes les 24 heures, comme cela était le cas avant l’installation de ces capteurs, mais seulement une fois par semaine », précise Céline Durand, responsable du service d’Optimisation des activités industrielles de le DIREP. En espaçant davantage les séquences de nettoyage des filtres à sable, des filtres à charbon actif en grains et autres membranes d’ultrafiltration, Eau de Paris réalise de substantielles économies d’eau. La préservation de la ressource s’impose également lorsqu’il s’agit de rénover certains ouvrages de traitement. « Un décanteur dédié au traitement primaire de l’eau brut génère des pertes d’eau qui peuvent varier de 5 et 10 % selon les constructeurs, illustre Céline Durand. Lors d’un appel d’offres destiné à remplacer ce type d’installation, nous privilégions désormais la technologie la plus économe en eau. » La prochaine mise en service Porte d’Arcueil, dans le 14e arrondissement, d’une unité de traitement par rayonnements ultraviolets relève de la même volonté. Ce procédé innovant permet en effet de désinfecter les eaux souterraines de l’aqueduc du Loing avant qu’elles n’atteignent le réseau de distribution, sans perdre la moindre goutte d’eau.

 COMPARTIMENTER POUR ÉCONOMISER

 Avec un rendement de l’ordre de 98 %, les usines de Saint-Cloud (92) et de L’Haÿ-les-Roses (94), spécialisées dans le traitement des eaux souterraines, contribuent indéniablement à limiter la pression sur cette précieuse ressource puisée à des dizaines de kilomètres de Paris. Si les usines de traitement des eaux de surface disposent d’un rendement légèrement inférieur, celle d’Orly (94) verra bientôt son efficacité améliorée. L’installation, qui produit en moyenne 150 000 mètres cubes d’eau potable par jour, pâtit notamment d’un manque de flexibilité. Un vaste programme de rénovation de l’usine sera ainsi initié en 2018 pour moderniser son mode de fonctionnement. Dans le cadre de ces travaux et du choix des technologies, le rendement constituera un critère important qui sera suivi contractuellement. « Ces travaux d’une durée de deux ans visent à réorganiser l’usine en deux modules distincts, afin de disposer d’une gamme de production plus large capable de répondre plus efficacement aux variations de consommation. », détaille Béatrice Balay, responsable du vecteur Seine à la DIREP. L’usine d’Orly sera en outre équipée d’un réacteur à charbon actif à renouvellement continu. Cette technologie de pointe, mieux à même de traiter des polluants émergents ou les pesticides, permet également d’économiser la ressource en eau potable. « L’exploitation de filtres à charbon actif en grain nécessite des lavages périodiques toutes les trois semaines et doivent être lavés à chaque arrêt, ce qui n’est pas le cas d’un réacteur à renouvellement continu », souligne encore Béatrice Balay. Une fois rendue potable, l’eau transite par l’un des cinq principaux réservoirs situés aux portes de Paris avant de rejoindre le réseau de distribution. En raison du faible pouvoir encrassant de l’eau potable stockée dans les réservoirs, ceux-ci ne nécessitent qu’un nettoyage par an. « Chaque réservoir disposant, selon sa taille, de deux à quatre compartiments, ces derniers sont nettoyés à tour de rôle pour ne pas interrompre la distribution à partir du réservoir concerné », rappelle Céline Durand. Avant l’arrêt programmé du compartiment à nettoyer, nous faisons en sorte que le maximum d’eau soit envoyé en distribution. Seul le dernier mètre, susceptible de contenir des résidus en suspension, est finalement évacué en égout ». Savant mélange de savoir-faire et de technologie, la stratégie envisagée par Eau de Paris pour accroître le rendement de ses infrastructures devrait, à n’en pas douter, permettre d’atteindre d’ici 2020 le seuil des 92 %. Car à l’image des petits ruisseaux qui forment les grandes rivières, la diversité de solutions destinées à limiter les pertes d’eau de l’amont à l’aval de la chaîne de production, de la périphérie vers le cœur du réseau de distribution, est un gage de gestion vertueuse de la ressource.

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