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Rendement du réseau d’eau potable : une quête sans fin ?
Patrick Philipon de GROUPE ROUGE VIF 29 mars 2019 Paru dans N°420 - à la page 35

La classique recherche de fuites, qui s’appuie sur une bonne connaissance du réseau reste essentielle au maintien dans le temps d’un bon rendement des réseaux d’eau potable. Les techniques, matures, sont désormais stabilisées. Toutefois, les réseaux vieillissent, les priorités se multiplient, déplaçant les enjeux vers la question de savoir quelles sections réparer ou remplacer en priorité.

Neuf ans après le Grenelle de l’environnement, les pertes dans les réseaux d’eau potable en France restent de l’ordre de 20 à 25 %. Ce chiffre global, souvent avancé, recouvre en fait de très fortes disparités. Certaines collectivités atteignent sans peine, voire dépassent, le rendement de 85 % fixé comme objectif par le législateur, d’autres stagnent vers 60 %, voire moins. Il reste donc, dans bien des cas, de vraies marges d’amélioration… Comment faire ? Rechercher et réparer les fuites, certes, mais cette démarche atteint tôt ou tard ses limites, ne serait-ce qu’en termes de coûts (cf. encadré). Les réseaux vieillissants inexorablement, l’amélioration du rendement passe également par la mise en place d’une politique de remplacement ciblé.
Réseau31, le syndicat mixte couvrant toute la Haute Garonne, soit plus de 350 communes et 15 intercommunalités, a choisi 1Spatial pour mettre en œuvre un SIG unique. La solution Elyx Aqua a été mise en œuvre après un long travail d’intégration de données disparates dans une banque de données centralisée.

Bien connaître son réseau

Tout cela suppose au préalable une bonne connaissance de son réseau, donc un relevé, une cartographie et la construction d’un SIG (voir EIN 413). Une pratique qui devient courante, même chez les collectivités ou exploitants de réseaux de taille modeste. « Nous voyons de plus en plus d’appels d’offres pour créer des SIG. Les exploitants en ont besoin, ne serait-ce que pour instruire des DT/DICT » affirme Thierry de Tombeur, directeur des affaires France chez 1Spatial, spécialisée dans l’établissement de SIG orientés eau et assainissement. Les outils dédiés au domaine de l’eau et de l’assainissement développés par Innovyze (distribué par Geomod), DHI, Gismartware, Geotech ou Carl Software sont matures. Ils sont complétés par la montée en puissance de solutions accessibles sur internet. « Pour les petites structures, nous hébergeons le SIG et le client dispose d’un accès direct et sécurisé à ses données » explique Thierry de Tombeur. Reste à surmonter, de la part de certains, une certaine frilosité à externaliser leurs données. Somei, Altereo et DHI proposent également de solutions de ce type.

A l’autre extrémité de l’échelle des pratiques, Réseau31, le syndicat mixte couvrant toute la Haute Garonne, soit plus de 350 communes et 15 intercommunalités, a choisi 1Spatial pour mettre en œuvre un SIG unique. La firme a mis en place sa solution Elyx Aqua, après un long travail d’intégration de données disparates dans une banque de données centralisée.

Le Magnetoflow M5000 de Fuji Electric permet de scruter le réseau en toute autonomie sur de longues périodes, de 10 à 15 ans en fonction de la fréquence de scrutation et de transmission des mesures.

Pour comprendre le fonctionnement d’un réseau, le modéliser et éventuellement calculer son rendement, par exemple lors d’une cession, les bureaux d’étude doivent l’instrumenter précisément. Pour cela, la société bretonne Ijinus propose à la location le LP025, un capteur de pression absolue, autonome et communicant, qui peut se placer dans les poteaux d’incendie, sur les canalisations ou dans les châteaux d’eau, voire s’interfacer avec des débitmètres électromagnétiques déjà en place. Régulièrement amélioré en termes de sensibilité, de mémoire ou d’autonomie, il a surtout beaucoup évolué en 2018 dans sa partie communicante. « Il utilise tous les grands formats de communication et, d’ici la fin de l’année, sera compatible avec tous les protocoles et produits du marché » affirme Mathieu Zug, directeur scientifique d’Ijinus. En phase avec l’évolution générale, Ijinus propose également un service sur le Web, Ijitrack. « Les clients peuvent louer un lot de LP025 avec une carte sim et un abonnement à notre service qui leur permet de visualiser leurs données, les exporter, voire faire leurs calculs » souligne Mathieu Zug.

Hiscan© de Gutermann est un hydrophone à poste fixe, en contact direct avec l’eau. Particulièrement adapté aux feeders de transport, il peut détecter un bruit jusqu’à un kilomètre dans des gros tuyaux en fonte.

DHI, à la fois bureau d’études et éditeur de logiciels, propose une autre manière de modéliser les réseaux, basée non pas sur la connaissance patrimoniale, comme dans les SIG classiques, mais sur des calculs physiques, plus précisément hydrauliques. « Nous utilisons les données patrimoniales du réseau, c’est notre base, mais nous mettons de l’eau dedans ! La physique nous dit alors comment cela se traduit en termes de vitesse dans une conduite, de pression à un poteau d’incendie… C’est le comportement de l’eau que nous modélisons » précise Jean Paul Ducatez, responsable du département eaux intérieures chez DHI.

Le SeCorrPhon AC 200 de Sewerin associe les avantages du corrélateur SeCorr® C 200 à ceux de la localisation acoustique de fuites d’eau Aquaphon A 200 : il concentre ainsi prélocalisation, localisation et corrélation en un seul système.

En quoi de tels modèles peuvent-ils aider à améliorer le rendement d’un réseau ? « Nous offrons des solutions de monitoring en temps réel de l’état du réseau. Nous savons modéliser ce qui est mis en distribution, les niveaux dans les châteaux d’eau, etc. Lorsque nos systèmes experts détectent un écart entre la prédiction du modèle (la situation normale) et la réalité enregistrée (débitmètres, hydrophones, data loggers…), cela signale une fuite », explique Jean-Paul Ducatez. Intervenant à toutes les échelles du cycle de l’eau, de la circulation globale océan-atmosphère au réseau urbain, DHI s’appuie sur une famille logicielle appelée Mike. La version Mike Urban WD, répondant à la problématique de la distribution d’eau potable, est par exemple à l’œuvre en Suisse à Zurich ou en Italie.

C’est également le cas de Geomod avec la famille InfoWorks, et notamment InfoWorks WS Pro couplé à IWLive Pro et SCADAWatch pour la modélisation en temps réel des réseaux d’eau potable.

Détecter et localiser les fuites

La surveillance du réseau et la recherche de fuites proprement dite restent essentielles, car baisser les bras ferait inévitablement chuter le rendement. Des fuites surviennent en effet en permanence puisque les réseaux s’usent, bougent, vieillissent, certaines fuites tendant même à devenir récurrentes. En termes de recherche classique (Voir EIN 403), rien n’a vraiment changé depuis l’introduction, en 2011, des loggers corrélants à poste fixe par Gutermann. Un saut technologique puisque, comme l’explique Luc Bade, « à la différence des simples loggers de prélocalisation, qui n’ont pas besoin d’une horloge précise, tous les loggers corrélants d’un réseau doivent être coordonnés à moins d’une milliseconde ». Les autres grands fabricants ont rapidement emboîté le pas. Ainsi instrumentés, les réseaux sont aujourd’hui auscultés en permanence à la recherche de la moindre anomalie. Dans ce domaine, les fabricants de matériel proposent donc des évolutions incrémentales, sans véritable révolution technologique.

Ainsi Gutermann a-t-il encore perfectionné son logger de corrélation Zonescan 820, améliorant la sensibilité du micro et la partie électronique. L’appareil devrait d’ailleurs changer de nom au cours de l’année pour marquer ces différences. En parallèle, Gutermann a développé une version apte à communiquer via le format NB IoT (équivalent à la 5G mais avec une consommation d’énergie bien moindre, un aspect essentiel pour des appareils autonomes restant à demeure plusieurs années). Le Zonescan 820 NB-IoT sera prochainement déployé à Lyon et Paris, pour commencer.

La grande nouveauté chez Gutermann, présentée au dernier salon Pollutec, s’appelle Hiscan©. Doté de la fonction corrélation, il s'agit d’un hydrophone à poste fixe, en contact direct avec l’eau. Particulièrement adapté aux feeders de transport, il peut détecter un bruit jusqu’à un kilomètre dans des gros tuyaux en fonte. « Les Hiscan s’intègrent dans la même plateforme Zonescan.net que nos corrélateurs à poste fixe. Le client peut donc panacher en fonction de ses réseaux et tout ramener au même point. Ces hydrophones permettent une surveillance en continu, essentielle car des fuites “discrètes” peuvent s’agrandir et créer des accidents importants étant donné la pression régnant dans ces grosses conduites » précise Luc Bade.

Le système TMM de SEBAKMT permet une surveillance en continu de feeders par hydrophones. Il est constitué de trois composants : le GT-3 (transmetteur GSM), le N-3-Hydro (logger de données) et le PAM Hydro-3 (capteur à hydrophone ultra-sensible).

SEBAKMT propose également un système baptisé TMM permettant une surveillance en continu de feeders par hydrophones.

Sewerin développe sans relâche des instruments portables ou à poste fixe, dédiés à toutes les étapes de la recherche classique de fuites. Parmi les nouveautés, signalons un débitmètre à ultrasons pour la sectorisation : le SeFlow 400. « Nous ne sommes pas fabricants du capteur mais nous avons “durci” le produit d’un des leaders de ce domaine pour l’adapter aux conditions difficiles de notre terrain » souligne Maxime Kieffer, responsable commercial et marketing de Sewerin. Très performant, étanche et répondant aux normes de robustesse IP 67, le SeFlow 400 est autonome et peut fonctionner durant un mois sans intervention, y compris dans un regard noyé par les précipitations.

Sewerin a également amélioré son logger de bruit à poste fixe. Le petit nouveau, appelé SePem 300, reprend les bases métrologiques de son prédécesseur SePem 100-150 mais communique désormais par GSM. Toujours à sa recherche de robustesse, Sewerin a remplacé la classique carte SIM par une technologie MIMO, soudée sur la carte électronique lors de la construction. Plus besoin d’ouverture pour insérer la carte SIM. Le SePem 300 est autonome pendant plusieurs années grâce à sa pile lithium. « Le client peut l’acheter en package avec un abonnement de 4 ou 6 années de communication. Compatible avec les trois grands opérateurs de télécom français, il choisit tout seul le réseau le plus puissant à l’endroit où il est installé » précise Maxime Keiffer.

Pour la corrélation, Sewerin propose toujours son appareil portable SeCorr C 200 (durci IP 67), mais a adopté une nouvelle génération de micros beaucoup plus performante, et repensé l’interface pour le rendre totalement intuitif. « Il permet de corréler très loin sur la fonte, et jusqu’à 100 ou 200 mètres sur le plastique, ce qui est très largement supérieur aux générations précédentes » affirme Maxime Kieffer.

Le reste de la gamme n’a pas évolué sensiblement, sinon que Sewerin propose un appareil “hybride”, le SecorrPhon AC 200, qui combine dans un même boîtier le SeCorr 200 et le détecteur acoustique AquaPhone A 200. « Nous combinons les deux fonctionnalités dans un seul boîtier. Le chercheur de fuite vient avec sa valise, démarre l’appareil avec le mode corrélation puis passe à la détection acoustique » explique Maxime Keiffer. Le Grand Poitiers, qui a déjà fait bondir le rendement de son réseau avec plus de 600 loggers de bruit à poste fixe de Sewerin (voir EIN 403), utilise désormais les SeCorr 200 et AquaPhon A 200 sur le terrain. « Leur rendement flirte désormais avec les 90 % » affirme Maxime Kieffer.
La Smart Ball de Pure Technologies, dotée de 24 heures d’autonomie, peut inspecter 20 à 30 km de conduite d’un seul tenant.

A ces équipements s’ajoute l’utilisation de tableaux de bord FluksAqua, des outils numériques permettant de simplifier et d’améliorer la collecte, le traitement et l’analyse des données issues de la télégestion pour les rendre immédiatement exploitables et prioriser les interventions. Avec l’utilisation de ces tableaux de bord, la collectivité estime faire gagner environ une heure par jour à ses équipes d’exploitation, avec à la clé une meilleure réactivité pour intervenir sur les canalisations fuyardes.

SEBAKMT commercialise également un produit proposant les trois fonctionnalités : corrélation On Line, multipoints et détection électro-acoustique.

vonRoll Hydro (Ortomat et Ortomat MTC), SEBAKMT (Sebalog N-3 et le système EAR), Hydreka (Permanet F et Permacorr+) ou Anthalys développent également ce type de solutions communicantes.

Chez vonRoll hydro, la détection et la localisation des fuites repose sur les appareils de la gamme Ortomat qui se décline en plusieurs versions pour répondre aux exigences des différentes stratégies de recherche. Parmi les récents développements, Ortomat-MTC GSM qui automatise la transmission des données au logiciel d’analyse propose à la fois la prélocalisation mais aussi un nouveau principe de corrélation breveté pour la simplification de la localisation du point de fuite. Pour faciliter la mise en œuvre de ces équipements et réduire le temps entre l’apparition d’une fuite, sa détection et sa réparation, vonRoll hydro a développé un nouveau concept appelé IDW (Internet Des Wassers), qui repose sur une plateforme de supervision des infrastructures de réseaux, nommée HYDROPORT, permettant, via internet, de gérer les objets connectés implantés sur le réseau. Grâce à ce concept, les services peuvent déployer rapidement un réseau d’objets connectés pour la surveillance des fuites sans qu’il soit nécessaire d’investir lourdement. Pour permettre aux exploitants de découvrir ses solutions vonRoll propose un concept original appelé le Projet Pilote IDW.

Concrètement, une dizaine d’appareils Ortomat-MTC sont déployés et paramétrés par un technicien expert IDW. Une journée suffit pour former les personnels à leur utilisation ainsi qu’au service web Hydroport. Ceux-ci sont ensuite alertés de toute anomalie sur la zone couverte, aussi bien des fuites que des ouvertures d’organes de réseaux (poteau/bouche incendie, vanne, etc). Après deux semaines d’utilisation, un technicien expert dresse un bilan d’utilisation et rends un rapport détaillé indiquant toutes les fuites détectées.

Les data-loggers développés par Aqualabo, Hydreka, ou Primayer ont également un rôle à jouer. Chez Lacroix Sofrel, les dataloggers autonomes de la gamme LS peuvent se connecter à certains débitmètres. « Le principe est de détecter les fuites par comparaison avec les pressions ou les débits habituels. Dès qu’un seuil prédéterminé est dépassé, le logger émet une alarme. L’exploitant doit alors analyser ses courbes, comparer en allant chercher dans ses archives, et déterminer pourquoi le seuil est dépassé. Cela permet de détecter des fuites invisibles et déterminer des secteurs fuyards » explique Benoît Quinquenel, chez Lacroix Sofrel.

La société propose également une solution d’hébergement Web sécurisée. « Un login et un mot de passe sécurisé suffisent au client pour interroger notre plateforme et récupérer ses données. En France, plus de 15 000 de nos data loggers, localisés par GPS, parlent tous les jours à cette plateforme. Un des trois gros opérateurs français a ainsi relié tous ses loggers à cette plateforme, qui lui sert de passerelle vers son centre de traitement big data » explique Benoît Quinquenel.

Associer personnel exploitant et recours à des prestataires

Même dotés de ces équipements, les exploitants de réseau font parfois appel à des prestataires spécialisés dans la recherche de fuites tels que Ax’eau, Axeo, Ingrid, VonRoll, SaveWater ou le groupe GIR. Pourquoi ? D’une part parce que, s’ils ont des compétences, du matériel et, pour les grosses structures, des équipes dédiées à la recherche, celles-ci se consacrent aux fuites importantes. Or ce sont les petites fuites qui, au final, coûtent le plus cher car elles restent insoupçonnées pendant des mois, voire des années. Problème : pour les repérer, il faut arpenter en permanence le réseau, écouter un à un tous les points de contact et affleurants. N’ayant pas le personnel suffisant pour cela, les exploitants se tournent vers des prestataires.

Ainsi, et au-delà de la fabrication d’équipements de détection et de localisation des fuites, vonRoll hydro intervient également à plusieurs niveaux en matière de prestations de services. L’entreprise dispose en effet d’une dizaine de techniciens spécialisés capables d’intervenir n’importe où en France pour mener à bien des missions classiques de recherche de fuite sur les réseaux avec ses propres équipements pour le compte de fermiers ou de collectivité. Méthodes acoustiques, gaz traceur et recherche de fuites par pose de prélocalisateurs acoustiques mobiles ou permanents sont les méthodes le plus couramment mises en œuvre.

« Nous réalisons des campagnes d’arpentage de plusieurs mois pour traquer les fuites en continu. C’est de la surveillance préventive » affirme de son côté Thibault Baccherini, responsable national de l’Hydraulique urbaine chez Ax’eau. Autre possibilité : l’exploitant sait qu’il a une fuite dans un secteur mais n’a pas les moyens techniques de la localiser précisément. « La démarche classique – sectorisation, pré-localisation, corrélation et écoute au sol – peut trouver 70 à 80 % des fuites. Pour les dernières, plus particulières, plus compliquées, il faut utiliser des techniques que seuls des spécialistes comme nous peuvent déployer » explique Thibault Baccherini.
La détection de fuites sur les feeders sont souvent difficiles à mener car il n’existe aucun point de contact permettant de réaliser une détection acoustique. Par ailleurs, la technique du gaz traceur est difficile à mettre en œuvre. Ax’eau déploie dans ce cas une sonde multimesure (pression, température, centrale inertielle) appelée Spoutleak.

Par exemple, pour localiser une fuite dans une conduite de plusieurs centaines de mètres, en polyéthylène, passant sous un champ pour alimenter une ferme, les techniques acoustiques sont impuissantes. Dans ce genre de cas, Ax’eau utilise l’injection de gaz traceur (voir EIN 403). Les conduites de transport représentent un autre cas particulier, avec leurs très grandes longueurs sans accès, leur parcours passant parfois sous des routes ou des cours d’eau, et l’impératif d’éviter les coupures d’eau. Ax’eau déploie dans ce cas une sonde multimesure (pression, température, centrale inertielle) appelée Spoutleak. Autonome en énergie grâce à une batterie, elle se présente comme d’une balle en plastique PTFE (Polytétrafluoroéthylène) d’une densité équivalente à l’eau. « Nous l’injectons dans la canalisation sous pression où elle est véhiculée par l’eau. Elle mesure en continu et nous la récupérons à l’exutoire avec un filet. Ensuite, nous analysons la courbe de pression : une variation brusque signale un problème » explique Thibault Baccherini. Spoutleak se déplace à la même vitesse que celle-ci, une vitesse constante dans les conduites de transport. Le temps de parcours avant l’anomalie permet donc de localiser cette dernière par un calcul très simple. Ensuite, il faut retourner sur le terrain pour finaliser l’approche avec les techniques acoustiques avant de creuser. « L’opération dure une ou deux journées pour parfois plusieurs dizaines de kilomètres de canalisation, mais elle demande une étude préalable pour connaître le réseau. Nous pouvons d’ailleurs proposer de le tracer et le cartographier auparavant en cas de méconnaissance patrimoniale. Si nous ne sommes pas sûrs que la sonde ressorte, nous ne l’injectons pas et utilisons le gaz » prévient toutefois Thibault Baccherini.

A noter que cette technologie dispose de l’agrément ACS (Attestation de conformité sanitaire).

Pure Technologies, société spécialisée dans l’inspection des conduites de transport d’eau potable ou usée de grand diamètre (à partir du DN 150 mm), a rejoint le groupe Xylem début 2018. Elle utilise une sonde d’inspection interne poussée par l’eau, sans interrompre le fonctionnement normal de la canalisation.
Sa SmartBall, dotée de plus de 24 heures d’autonomie, peut inspecter plus de 30 km de conduite d’un seul tenant. Elle se présente comme une boule dotée d’un noyau en alliage d’aluminium renfermant de nombreux capteurs, entourée d’une coque en mousse de 175 mm de diamètre, à la fois pour favoriser l’entraînement de la sonde par l’eau et pour éliminer les bruits de roulement au fond de la canalisation.
Elle peut cependant être injectée par un piquage de 100 mm de diamètre car le dispositif d’introduction compresse la mousse.
La SmartBall est équipée d’un hydrophone ultrasensible, de capteurs de température, de pression et électromagnétique, d’une centrale inertielle (gyroscope et accéléromètres) ainsi que d’un système d’acquisition des données stockées dans une carte SD (4Gb), et d’une batterie. Elle comprend de plus un émetteur d’ultrasons envoyant un signal toutes les trois secondes. « Nous plaçons des balises à ultrasons, repérées par GPS, environ tous les kilomètres sur la canalisation. Cela nous permet de connaître et valider les points et temps de passage de la SmartBall et de géolocaliser, indirectement, les fuites et poches d’air, mais également de cartographier la canalisation avec une précision de +/- 1 m », explique Yann Ezan, responsable du développement France chez Pure Technologies.
En effet, si la Smart Ball détecte des fuites jusqu’à la taille d’une tête d’épingle, elle signale également les poches d’air ou de gaz. Or, comme le précise Yann Ezan, « 26 % des causes de casse ou d’usure prématurée de la conduite - menant à plus ou moins long terme à une fuite, voire une casse - proviennent de la corrosion interne qui peut être entraînée, dans un premier temps, par une poche d’air ». La SmartBall a par exemple été récemment déployée pour localiser une fuite dans une conduite de 5,7 km passant en partie sous une route.
« Il y avait de l’acier, de la fonte, du PE et du béton… Nous avons détecté 8 fuites, dont deux importantes nécessitant une intervention rapide. L’opérateur n’a pas pu confirmer notre géolocalisation avec ses instruments acoustiques et nous a demandé de la garantir, ce que nous avons fait. Ils ont creusé et trouvé les fuites là où nous les avions indiquées » se souvient Yann Ezan.
Parfois, rien ne remplace l’inspection visuelle.
Pour cela, Pure Technologies déploie une autre sonde injectable et entraînée par l’eau sans interrompre le fonctionnement normal de la canalisation, appelée Sahara. Pourvue des mêmes capteurs (et émetteur d’ultrasons) que la SmartBall, elle se présente comme une sorte de « serpent » articulé, entraîné par un parachute, et portant une caméra avec éclairage LED en tête. Le retour vidéo implique cependant qu’elle soit asservie à un câble, ce qui limite la longueur d’inspection jusqu’à 1,5 km, entre deux insertions. La vidéo permet de distinguer les types de fuite (joint, corrosion, etc.) et de repérer également les poches de gaz. Autre avantage de Sahara : puisqu’elle est asservie au câble, il est possible de l’immobiliser à l’endroit de l’anomalie pour une inspection visuelle détaillée. Un opérateur muni d’un récepteur à ultrasons, marchant le long du réseau, peut alors réaliser un marquage au sol, ce qui autorise une intervention immédiate en cas d’urgence. Toutes ces données permettent également de cartographier la canalisation avec une précision de +/- 1 m.

Prévenir plutôt que guérir

En matière de rendement d’un réseau, la prévention passe par plusieurs filières différentes.
Tout d’abord, à réseau constant, il convient de maîtriser la pression, principal facteur de fatigue des canalisations, joints et accessoires, en l’ajustant en permanence à la demande. « C’est un levier qu’on n’exploite pas assez. Or les pressions excessives dans un réseau peuvent être modulées, régulées à l’aide de différents appareils existants », estime Kevin Nirsimloo, directeur marketing et prospective d’Altereo. Beaucoup de fabricants proposent ainsi des régulateurs de pression programmables selon des plages horaires déterminées (jour/nuit, heures de pointe, week-end, vacances, etc.). De même, Digital utility a ainsi développé une solution dédiée, permettant de détecter, d’identifier et de corriger les régimes transitoires de pression pour diminuer les fuites et les casses de canalisations.

Tout récemment, Lacroix Sofrel a ainsi muni un de ses data loggers, le LSV, d’un calendrier afin de commander des vannes de régulation en fonction de la demande prévue. « Nos loggers comportent en plus une fonction dite intersite : ils peuvent commander un organe à distance, par exemple une pompe de régulation située à plusieurs kilomètres du point critique » souligne Benoît Quinquenel. Certains fournisseurs, comme par exemple Cla-Val, vont plus loin avec des régulateurs dynamiques capables de mesurer en permanence le tirage en aval, donc la demande, pour s’autoréguler en temps réel.

Altereo fait un pas de plus avec Kilowater. Au lieu de poser des réducteurs de pression classiques aux points sensibles, la société propose d’y installer des microturbines pour produire localement de l’électricité. « Nous avons des algorithmes pour analyser les réseaux et trouver les endroits où installer ces appareils » affirme Kevin Nirsimloo.
L’algorithme : c’est aussi ce sur quoi reposent les solutions digitales proposées par Suez, Birdz ou FluksAqua qui ouvrent la voie à une gestion avancée des réseaux d’eau.

L’Essor des solutions digitales

Instrumenter le réseau, collecter les données, les remonter puis les analyser via des algorithmes toujours plus élaborés, c’est que proposent les plateformes de solutions digitales développées par Birdz ou Suez. « Notre suite logicielle Aquadvanced™ intègre notamment un module dédié à la performance des réseaux d’eau potable, explique Loïc Voisin, Directeur de l’innovation, du marketing et de la performance industrielle chez Suez. Il repose sur le déploiement, sur le réseau, d’objets communicants et sur des plateformes qui permettent de centraliser les données collectées par les capteurs, pour identifier au plus juste et au plus tôt les fuites, de manière à mettre en place des actions correctives le plus rapidement possible et au plus près du secteur dans lequel la fuite a été détectée ». Aquadvanced® Réseaux d’eau compte aujourd’hui plus de 600 références en France et à l’international (Macao, Jakarta, Alger, Santiago du Chili…).
HpO® d’Altereo s’appuie sur une intelligence artificielle qui analyse en profondeur les données existantes sur les canalisations, mais aussi sur les branchements qui sont à l’origine jusqu'à 80 % des fuites.

Venu du monde de l’IOT, Birdz propose des solutions analogues. « Nous ne développons pas de capteurs ni d‘outils de recherche de fuites. En revanche, nous collectons les informations générées par ces capteurs pour pouvoir les exploiter et les croiser avec d’autres données pour améliorer le rendement des réseaux d’eau de nos clients » explique Xavier Mathieu, Directeur général de Birdz. Compteurs de sectorisation, capteurs de pression, capteurs de niveau, compteurs des abonnés, SIG, Systèmes de gestion des interventions, CRM,… toute l’instrumentation déployée sur le réseau et tous les systèmes de gestion sont mis à contribution pour fournir une vision extrêmement précise et en quasi temps réel de ce qui se passe sur le réseau. Objectif : améliorer la performance en permettant aux équipes d’être très réactives dès l’apparition d’une baisse de rendement sur un secteur du réseau en guidant les équipes d’intervention le plus précisément possible. Pour déployer sa solution, Birdz a noué un partenariat avec Gutermann qui fournit des loggers corrélant à poste fixe. « Ces outils nous permettant de recevoir des informations permettant de localiser les fuites en temps réel, explique Xavier Mathieu. En les croisant avec des données collectées par d’autres capteurs, on va enrichir les informations collectées et être par exemple capables de prioriser les actions de l’exploitant pour aller réparer les fuites là ou elles ont le plus d’impact sur le rendement du réseau ».

La start-up FluksAqua développe quant à elle des tableaux de bord permettant de traiter et d’analyser rapidement et efficacement les données issues de la télégestion. Compatibles avec une majorité des superviseurs du marché, ces outils numériques intuitifs et accessibles sur tous supports permettent d’être alerté en cas d’anomalie et de prioriser les interventions sur les secteurs les plus critiques. Construits par des professionnels du web en collaboration avec la communauté des exploitants, ces outils allient ergonomie et savoir-faire métier pour une prise en main extrêmement facile. « On sent qu’on tient compte de mes remarques pour faire évoluer le produit, que cela ne vient pas d’en haut mais de la base, et, du coup, l’application est super pratique et adaptée », témoigne Guillaume, chercheur de fuite chez Veolia Eau France, qui a intégré les tableaux de bord à leur outil d’exploitation H360 après les avoir testés sur de nombreux sites avec satisfaction. Même réaction à la Roannaise de l’Eau dont le responsable d’exploitation Jean-Philippe Noailly témoigne « La facilité du paramétrage permet d’avoir immédiatement les informations, avec des indicateurs travaillés qui permettent d’intégrer les bonnes pratiques métier ».

C’est la force de ces plateformes digitales : exploiter l’ensemble des systèmes de gestion disponibles, croiser les données, puis les analyser via des algorithmes toujours plus complexes pour leur donner du sens et améliorer la performance des équipes en leur fournissant, sous la forme d’un tableau de bord intelligent, une information à haute valeur ajoutée. Big data et intelligence artificielle sont ici clairement au service de la performance des réseaux d’eau potable. A Lyon, ou 6.000 loggers ont été déployés, la solution proposée par Birdz a permis de gagner 8 points de rendement de réseau en deux ans. Des gains analogues ont été observés à Arcachon, Melun ou encore Lille. Et sur le territoire du Syndicat Mixte pour la Gestion du Service des Eaux de Versailles et Saint-Cloud, la solution Aquadvanced™ de Suez a permis de porter le rendement à 90 % en économisant 2 millions de m3 d’eau chaque année, l’équivalent de la consommation d’une ville de 20.000 habitants. A la Seyne-sur-Mer, grâce à Aquadvanced®, 75 % des fuites sont réparées en moins de 24h. Le rendement a augmenté de plus de 10 % ces 5 dernières années, atteignant 85%.

Estimer la durée de vie résiduelle d'une canalisation

L’autre grande filière de prévention joue sur le long terme puisqu’elle passe par le renouvellement du réseau. Par où commencer pour minimiser les risques de fuite et optimiser son investissement ? Pour le savoir, opérateurs et collectivités font appels à des bureaux d’étude ou des prestataires, qui peuvent mettre en œuvre deux grandes familles de solutions. La première est basée sur la prédiction informatique à partir de données connues (date de pose, matériau, type de sol, etc.).

Les solutions digitales permettent d’optimiser la façon dont l’exploitant va pouvoir piloter ses investissements en définissant les programmes de renouvellement de canalisations et de branchements les plus adaptés à la situation de la collectivité, « au bon endroit, au bon moment, au meilleur coût », comme l’indique Loïc Voisin chez Suez. « La multiplicité des données disponibles et le formidable développement ces dernières années des capacités de calcul permettent de s'appuyer sur des algorithmes de plus en plus élaborés. Cette explosion des capacités de traitement de l’information a ouvert la voie à l’intelligence artificielle qui nous permet aujourd’hui d’être très pertinent en matière de connaissance de l’état réel des réseaux d’eau potable ». La société Optimatics, rachetée par Suez en septembre 2018, travaille sur cette problématique depuis plusieurs années. Elle a notamment développé Optimizer™, une solution digitale permettant aux gestionnaires de réseaux d’identifier les meilleures allocations de leurs ressources économiques pour satisfaire leurs objectifs de performance. « Développé à partir des recherches en algorithmiques génétiques de l’Université d’Adélaïde en Australie, Optimizer™ associe la performance des méthodes métaheuristiques à celles des outils de modélisation hydraulique pour calculer des milliers de scénarii en seulement quelques heures, constituant une rupture majeure avec les méthodes traditionnelles, explique Loïc Voisin. Par cette nouvelle approche multicritères, cet outil permet aux gestionnaires d’eau et d’assainissement de prendre les décisions technico-économiques les plus efficaces et de générer des gains financiers très significatifs allant de 10 à 30 % ». La solution développée par Optimatics dispose de nombreuses références en Australie (South Australia Water), aux États-Unis (Département de Protection Environnementale de New York, banlieue de Washington, Los Angeles, Denver Water, Minneapolis, Louisville…), en Angleterre (United Utilities) et en France à Marseille, Montpellier, Nice, Roanne, Lille, par exemple.

Canascan© de Sade permet d’établir une cartographie digitale de l’état d’un réseau, d’alimenter une stratégie de gestion patrimoniale avec des données fiables et pertinentes, de prioriser et d’optimiser des opérations de rénovation et de remplacement des canalisations, tout en respectant les contraintes budgétaires ou calendaires.

Birdz a également développé des solutions digitales reposant sur l’exploitation des données collectées pour aider les exploitants définir leur stratégie de renouvellement. « Big data et intelligence artificielle permettent d’exploiter l’ensemble des données disponibles, de les croiser pour leur donner du sens », explique Xavier Mathieu. Toutes les données, même les plus anodines, sont analysées de manière à fournir le diagnostic le plus précis possible. « Chaque paramètre a ses spécificités, explique Xavier Mathieu, ce qui est intéressant, c’est de les mettre en relation pour qu’ils nous alertent sur un changement de la qualité de l’eau et sur ses causes possibles. La conductivité, couplée à la pression, permet par exemple d’obtenir des informations précieuses sur la vie d’une canalisation ou d’un tronçon du réseau. Son suivi sur le long terme permet d’orienter les investissements ».

Altereo, à la fois bureau d’études et développeur de logiciels, a introduit fin 2018 un angle d’attaque inédit. « Nous nous intéressons non seulement aux canalisations mais aussi aux branchements, qui représentent jusqu’à 80 % des cas de défaillance, pour environ la moitié du volume perdu » explique Kevin Nirsimloo.

Pour cela, la société mis au point un logiciel, HpO©, capable d’anticiper les défaillances sur tous types d’organes du réseau, y compris les branchements. Il s’applique même lorsque l’exploitant n’a pas conservé les archives de défaillances sur les branchements, grâce au recours à l’intelligence artificielle, qui permet d’augmenter et compenser les données en recherchant dans la base d’Altereo des similitudes avec des réseaux comparables. Lancé fin 2018, HpO est principalement disponible sous forme de service innovant d'ingénierie. « C’est un outil stratégique, utilisé une ou deux fois par an, cela n’a donc guère de sens pour un exploitant de l’acquérir, même si nous n’y sommes pas opposés » justifie Kevin Nirsimloo. En 2017, Altereo a déployé cet outil, alors en phase de R&D, au cours d’une étude de réseau à Nouméa (Calédonie). Des projets sont également engagés avec Métropole, l’agglomération d’Orléans et Chartes Métropole Eau. Au-delà des acquis de HpO, Altereo a engagé un partenariat de R&D avec le SEDIF.

L’autre grande famille de solutions implique d’aller sur le terrain : plutôt que de prédire in silico l’évolution probable d’un réseau, pourquoi ne pas aller voir, préventivement, comment il se porte ? « L’un des problèmes majeurs, lorsque des fuites apparaissent au niveau des canalisations, réside dans la présence de corrosion », souligne Alain Siozard. vonRoll hydro a donc déployé une offre de diagnostic des canalisations permettant de déterminer leur niveau de corrosion ainsi que leur longévité potentielle. La procédure repose sur plusieurs étapes associant un examen visuel de la zone et de son environnement immédiat, avec une prise de contact des premiers concernés par les éventuelles fuites (habitants, agriculteurs, maire, …) et une étude des sols, des nappes souterraines et du pH, qui jouent un rôle important dans la corrosion des conduites. Puis, il s’agira d’examiner plus en profondeur le réseau, à l’aide du système A3DV, composé de 7 lasers qui scannent et numérisent en 3 dimensions la canalisation. Après excavation d’une partie de conduite d’environ 1 mètre de long, des pastilles sont apposées sur la surface afin que le laser trouve ses points de repère, lui permettant de numériser cette partie de canalisation. Une analyse numérique permet ensuite de déterminer les épaisseurs du tuyau à divers endroits, ce qui permettra ensuite de conclure à un certain niveau de corrosion. L’ensemble de cette étude sera ensuite utilisé pour connaître avec précision les conduites en fin de vie, ainsi que le reste à vivre de l’ensemble du réseau. C’est aussi ce que propose Pure Technologies, se basant sur un solide argument : « il est plus intéressant de faire le diagnostic du réseau que de le remplacer systématiquement. En pratique, nous voyons souvent que sur un réseau dit fuyard, ou estimé “bon à changer” par le calcul, il n’y a en fait que quelques portions problématiques. De 70 à 90 % des canalisations remplacées sont sorties de terre alors qu’elles pouvaient encore servir » affirme en effet Yann Ezan.
Pure Technologies peut également aider les exploitants à gérer leurs canalisations métalliques (acier, fonte ductile, “Bonna” ou béton armé intégrité des brins de métal dans la matrice béton) de manière plus rentable en recueillant des données pertinentes à l’aide de technologies de pointe, leur permettant de réduire le risque et de planifier efficacement leurs investissements. Cette inspection permet d’organiser la réparation ou le remplacement de leurs canalisations, tout en planifiant en confiance l’avenir de leur réseau. Ceci les aide à mieux tirer parti de leur budget actuel, tout en permettant une planification financière cohérente à long terme. Pour cela Pure Technologies exploite quatre outils d’auscultation, en s’appuyant sur une technologie électromagnétique éprouvée de Pure : PureEM. Les capteurs PureEM détectent les défauts sur la paroi des canalisations, tels que la corrosion des cylindres et les armatures cassées, et fournissent l’emplacement ainsi qu’une estimation de la surface et de la profondeur touchées.
 « On établit une valeur de départ à l’entrée du réseau. Si le signal augmente, c’est une fuite de champ due soit à une diminution de l’épaisseur de paroi, soit à une casse de brins d’armature. S’il diminue, cela signe une sédimentation » explique Yann Ezan.
Cette technologie peut être embarquée sur différents outils. Pipe Driver est ainsi entraînée par l’eau dans une canalisation sous pression, les trois autres impliquent la coupure de l’eau. Pure Robotics, est un robot monté sur chenilles, qui peut emporter toutes sortes d’appareils (outre la détection électromagnétique et une caméra) selon les besoins. Un système d’alignement laser pour repérer les éventuelles déformations de la canalisation, par exemple.
Pipe Walker, poussée par un opérateur qui peut prélever des échantillons, demande des canalisations d’au moins 900 mm de diamètre. Enfin, la plus complexe, Pure MFL, mue par un opérateur sur un “kart”, peut mesurer dans les trois dimensions l’épaisseur de métal des canalisations de plus d’un mètre.

C'est à ce niveau que peut intervenir Primus Line, solution innovante de retubage en PE armé Kevlar : un réseau fuyard de DN 150 à DN 500 peut être réhabilité sur des petites ou grandes longueurs avec une précision chirurgicale et en un temps record, y compris avec des coudes à 45°. Avantages pour les industriels et les collectivités : des coûts moindres puisque sans ouverture, et une grande rapidité de pose avec des tronçons d'un seul tenant jusque 2,5 km ! La solution permet aussi de lutter contre les fuites, puisque le système, 100 % anti-corrosion, ne comporte ni soudure, ni joints, supprime les principaux facteurs de fuites futurs. Il est adapté au pétrole, aux fluides industriels, au gaz et dispose de 15 agréments eau potable dans le monde. L’ACS est en cours pour la France avec une disponibilité probable en 2019.

Primus Line est une solution innovante de retubage en PE armé Kevlar : un réseau fuyard de DN 150 à DN 500 peut être réhabilité sur des petites ou grandes longueurs avec une précision chirurgicale et en un temps record, y compris avec des coudes à 45°.

De son côté, Sade a développé un service facile à mobiliser pour mieux connaître l’état des réseaux, estimer leur durée de vie prévisionnelle et établir une cartographie digitale des résultats. Baptisé Canascan®, ce service repose sur trois étapes. La première consiste à collecter des échantillons : des prélèvements sont réalisés par du personnel habilité et formé à l’occasion d’interventions sur le réseau : réparations, renouvellements, opérations de voirie…. La seconde étape consiste à effectuer des analyses dans le laboratoire numérique intégré de Sade. La troisième consiste en une restitution digitale des données recueillies et analysées qui sont ainsi disponibles et téléchargeable à tout moment à partir d’une interface web sécurisée.

Il devient ainsi plus facile d’établir une cartographie digitale de l’état d’un réseau, d’alimenter une stratégie de gestion patrimoniale avec des données fiables et pertinentes, de prioriser et d’optimiser des opérations de rénovation et de remplacement des canalisations, tout en respectant les contraintes budgétaires ou calendaires.