La sectorisation, outil d'aide à la gestion optimale des réseaux, est une démarche qui se construit sur plusieurs années et qui nécessite rigueur et méthode. Lorsqu'elle est basée sur une segmentation cohérente du réseau et sur des outils d'acquisition capables de garantir une mesure fiable, elle peut permettre de gagner jusqu'à un mois de production par an. Explications.
La Communaupole d’agglomération de Lens-Lievin rassemble près de 252 000 habitants sur 36 communes réparties sur l'un des secteurs les plus urbanisés de l’Europe du Nord.
Le territoire de l'agglomération se compose des deux grands centres urbains que sont Lens et Liévin mais aussi de communes rurales situées principalement au sud-ouest, sur les collines de l’Artois.
Sur ce périmètre, Veolia Eau, délégataire du service de l’eau et de l'assainissement, distribue chaque année à environ 100 000 clients près de 11 millions de mètres cubes d’eau potable en exploitant un réseau de 1 310 km de canalisations.
Un réseau plutôt ancien, qui remonte pour l’essentiel aux temps où le bassin minier, alors en plein essor, exigeait l’aménagement de logements susceptibles d’accueillir l'abondante main-d’œuvre dont la région avait grand besoin.
Le réseau, dont certains tronçons sont encore en fonte grise, s’est ainsi construit par étapes, au rythme de l’industrialisation de la région.
La région, selon des règles guidées par l'urgence des besoins. C’est cet héritage ancien et hétéroclite mais précieux et fragile qu’il faut aujourd'hui gérer et exploiter au plus près des nouveaux besoins des habitants et en fonction de contraintes qui n’ont cessé d’évoluer. Yannick Ratte dirige l’agence Veolia Eau de Lens-Liévin. Il explique : « C’est au cours de l’été 2003, à l’occasion de la fameuse sécheresse, qu’ont pris corps les premières inquiétudes qui pèsent sur la ressource. Tous les regards se sont alors tournés vers la nappe de la craie, la seule ressource disponible de la communauté d’agglomération dont le niveau descend chaque année un peu plus bas. Aux tensions qualitatives dues à des pollutions d’origine industrielle se sont ajoutées des tensions quantitatives qui ont rendu nécessaire un nouvel accompagnement en matière de ressource. »
Pour bien comprendre l’inquiétude qui prévaut alors, il faut se replacer dans un contexte encore marqué à cette époque par une hausse des consommations annuelles qui pèse lourdement sur une ressource fragilisée par une succession de plusieurs étés secs.
Après un plan de reconquête de la qualité de l’eau (mise en place de 7 unités de dénitratation et projet d’importation d’eau de surface provenant de la Lys) la Communaupole souhaitait s’atteler à une gestion durable de la ressource.
Pour répondre à cette demande forte des élus, les techniciens de la Communaupole et ceux de Veolia ont proposé d’agir dans les trois directions suivantes :
- la première concerne la protection de la ressource avec la poursuite d’un programme important d’assainissement (travaux) et la mise en place d’un plan de contrôles des rejets au milieu naturel ;
- la seconde concerne l’étude de l’utilisation de ressources alternatives et notamment la récupération des eaux pluviales et la remise en exploitation de forages pollués par les nitrates pour des usages non liés à la consommation ;
- la troisième vise à gérer au mieux les ressources existantes avec le lancement d’importants travaux d’interconnexions en vue de sécuriser l’alimentation en eau potable et l’optimisation du rendement du réseau d’eau potable qui plafonne alors à 75 %.
« C’est dans le cadre de ce troisième volet qu’une démarche de sectorisation du réseau est apparue indispensable avec pour objectif l’amélioration du rendement du réseau d’au moins 1 % par an », précise Yannick Ratte. S’engage alors un travail de fond sur plusieurs années qui consiste à sectoriser le réseau pour optimiser son rendement.
Sectoriser le réseau pour optimiser son rendement
Jean-Philippe Albers est responsable du Service Eau Potable à l’agence Veolia Eau de Lens-Liévin. Il explique : « Une démarche de sectorisation ne se limite pas à la pose ici et là de quelques équipements d’acquisition de données. Elle se compose de plusieurs étapes qui doivent être menées avec beaucoup de méthode et de rigueur. La première consiste à effectuer un travail de recensement de tous les équipements qui composent le réseau. » C’est ce travail qui va être entrepris à partir de la fin 2003 et qui nécessitera près de deux ans. Chaque tronçon de canalisation, chaque vanne, compteur, débitmètre est recensé, identifié et décrit dans ses moindres caractéristiques avant d’être reporté sur un plan supporté par un système d’information géographique (SIG). L’étape suivante consiste à démailler le réseau en recréant des zones de distributions correctement segmentées pour pouvoir par la suite mesurer les volumes transitant dans ces zones.
Le LS : un produit simple à mettre en œuvre
Les produits de la gamme LS de Lacroix Sofrel ont été spécialement conçus pour être installés en regard. Connectés aux têtes émettrices de compteurs ou de débitmètres, ils enregistrent régulièrement les index de comptage. Une pile lithium leur assure une autonomie de fonctionnement de plusieurs années. Bien qu’ils soient étanches IP68, leur système de demi-coques cylindriques reliées par une bague de serrage permet à l’exploitant de changer facilement la pile ainsi que d’accéder à la carte SIM. Équipés d’une antenne spécifiquement développée pour une installation souterraine en regard, ils communiquent par SMS vers un poste central ou superviseur. Basée sur un design commun, la gamme se décline en trois modèles :
- LS42 qui dispose de 4 entrées comptages ou signalisations et 2 entrées mesures optionnelles ;
- LS42EA : identique au LS42, il se distingue par son antenne extérieure déportée ;
- LS10 : une version simplifiée de la gamme conçue pour les regards équipés d’un seul compteur.
Ces produits se caractérisent par la simplicité de leur mise en œuvre. Le paramétrage s’effectue par le moyen d’un assistant de configuration convivial. Une liaison Bluetooth permet au technicien d’effectuer ses tests de fonctionnement (vérification des entrées, test du meilleur opérateur GSM, test du niveau de réception, mise à l’index des compteurs, consultation de l’état de la pile...) éventuellement hors du regard pour plus de sécurité et un meilleur confort.
Les LED de couleurs qui équipent le LS permettent par ailleurs d’effectuer un diagnostic rapide sur l’état de fonctionnement (activé ou non), la communication Bluetooth, la présence de la carte SIM et l’enregistrement auprès de l’opérateur GSM, ainsi que le niveau de réception.
Les débits moyens, les volumes journaliers et les débits de nuit sont directement calculés par l’appareil. Les valeurs sont archivées par type d’informations : comptages (index et débits moyens), entrées analogiques (mesures de pression...), bilans journaliers (débits de nuit, index, volumes, débits mini/maxi).
Chacune de ces zones. « Bien entendu, souligne Jean-Philippe Albers, cette sectorisation du réseau ne doit nuire en aucune façon à son bon fonctionnement et notamment à la défense incendie. Il faut également s’assurer que tout fonctionne normalement au niveau des équipements de régulation de pression en station de reprise, de surpression, conduites de transports, etc. Il est donc essentiel de valider la sectorisation projetée à l’aide d’un certain nombre d’équipements préalablement repérés qui vont permettre d’analyser les impacts de la sectorisation effectuée. C’est un travail de validation très important ».
Cette étape permet d’établir une carte qui regroupe toutes les zones de distributions créées précédemment. Sur le territoire de la Communaupole de Lens-Liévin, une centaine de zones découpent ainsi les 1 300 kilomètres de canalisations du réseau, chacune de ces zones étant au minimum équipée d’un compteur mécanique ou d’un débitmètre susceptible de fournir une mesure des volumes entrants.
En théorie, une démarche de sectorisation pourrait s’arrêter là, un agent se chargeant ensuite de relever périodiquement, par exemple chaque quinzaine, les index des compteurs. « Mais cette périodicité, acceptable à l’époque où le rendement des réseaux n’était pas prioritaire, ne permet pas de suivre leur comportement au quotidien, indique Jean-Philippe Albers. Pour suivre le réseau quasiment en temps réel, il faut généraliser les équipements d’acquisition en privilégiant la fiabilité des données ».
Généraliser les équipements d’acquisition en privilégiant la fiabilité des données
Pour acquérir la donnée et la remonter vers un outil d’exploitation, de nombreux équipements peuvent être mis à contribution. Sur le district de Lens-Liévin, les équipements de téléalarme et de télégestion, pour la plupart des postes locaux de télégestion S550 de Lacroix Sofrel qui équipent les compteurs de forage, châteaux d’eau, stations de traitement, de reprise ou de surpression, ont été paramétrés pour contribuer à la démarche de sectorisation engagée et remonter via une ligne RTC la donnée recherchée.
Mais pour les compteurs de réseaux, bien souvent situés au milieu d’une rue, dans un regard, sans alimentation en énergie ni moyen de communication, l’affaire est plus compliquée. Il faut se tourner vers des équipements autonomes en énergie, susceptibles de fonctionner en mode GSM et tout ceci dans un environnement hostile qui soumet les équipements à rude épreuve. Et sur le long terme. Car pour Philippe Taillepied, Technico-Commercial secteur Nord chez Lacroix Sofrel, « nous savons d’expérience que les difficultés ne surviennent jamais immédiatement mais toujours sur le long terme. Si toute la problématique spécifique de la sectorisation n’a pas été appréhendée dès leur conception, la plupart des appareils posés dans un regard fonctionneront correctement ».
récemment encore. Mais ils seront nettement moins nombreux demain, compte tenu des contraintes sévères liées à leur environnement (humidité permanente, problème de couverture GSM, autonomie de la pile, …). Et après-demain, encore moins. Cette expérience, Veolia Eau, comme bien d'autres exploitants, l'a vécue. Après avoir rencontré des difficultés sur un matériel de première génération un peu jeune, l'exploitant a opté pour le produit LS42 de Lacroix Sofrel, une nouvelle génération de postes locaux de sectorisation spécialement conçue pour l'enregistrement des comptages et des débits.
Après avoir posé à titre expérimental 10 postes locaux LS42, Veolia Eau en exploite aujourd'hui une cinquantaine sur son réseau de Lens-Liévin. « Ce matériel nous a séduits d'emblée pour la fiabilité de ses composants, gage de pérennité sur le long terme, et pour sa convivialité, souligne Bruno Sisiak, responsable adjoint au Service Production Eau de l’agence Veolia Eau de Lens-Liévin. Il répond parfaitement à l'ensemble de nos besoins et se distingue nettement des autres solutions par des “plus” tels que la liaison Bluetooth ou encore la possibilité de choisir son opérateur ». De fait, sur ce produit, Lacroix Sofrel s'est attaché à proposer une solution simple à mettre en œuvre et à utiliser. Le réveil pour intervention locale s'effectue au moyen d'une clé d’activation. Une fois activé, un diagnostic visuel par LEDs de couleurs différentes permet de contrôler la mise en et hors-service, la présence de la carte SIM, la connexion au réseau GSM ainsi que le niveau de réception. La liaison Bluetooth, très appréciée des agents d'exploitation, permet au technicien d'intervenir sur la configuration en restant hors du regard, voire même, dans certains cas, dans son véhicule. « C'est à la fois plus de sécurité et plus de confort » souligne Bruno Sisiak. La gamme LS offre également la possibilité d’effectuer des tests de communication GSM : recherche de l’opérateur GSM offrant la meilleure couverture, test de positionnement de l'appareil dans le regard… Autant de fonctionnalités utilisées sur le terrain par les équipes de Bruno Sisiak : « La plupart des postes installés se sont avérés compatibles avec notre opérateur habituel mais pour certains d'entre eux, nous avons apprécié de pouvoir changer d’opérateur pour obtenir un meilleur résultat ».
Aujourd’hui, la cinquantaine de LS42 installés équipent des compteurs dont les volumes journaliers sont supérieurs à 300 m³/jour. Dans deux mois, la démarche sera achevée et tous les compteurs de sectorisation sans exception seront quotidiennement relevés soit par RTC, soit par GSM. Toutes les données recueillies permettront d’établir des bilans quotidiens du fonctionnement du réseau.
Établir des bilans quotidiens du fonctionnement du réseau
À Lens-Liévin, l'ensemble des données recueillies sont centralisées sur le superviseur “Lerne” de Veolia Eau via trois frontaux de communication chargés de gérer les différents équipements d’acquisition. L'application permet d’établir des courbes et ainsi de suivre et d’analyser quotidiennement tout ce qui s’est passé sur le réseau au cours des dernières 24 heures, à commencer par les volumes mis en distribution dans chaque secteur, ce qui permet de repérer facilement, par comparaison, les écarts importants de consommation. Pourtant, seule une étude régulière des données recueillies sur une longue période permettra un repérage efficace des fuites. « La sectorisation permet de mesurer les volumes mis quotidiennement en distribution dans chaque secteur mais la valeur mesurée contient toujours une part de fuites qui reste inconnue » prévient Yannick Ratte. « Seul un travail d'apprentissage sur le long terme permettra d'abaisser le seuil de cette valeur grâce à une connaissance très fine des volumes mis en distribution mais aussi une bonne connaissance des consommations dans chaque zone de distribution ». Pour ceci, les équipes de Veolia Eau ont entrepris de recenser dans le détail et zone par zone, tous les gros consommateurs et tous les abonnés bénéficiant d’un branchement de diamètre conséquent afin de pouvoir analyser plus finement les consommations. « Ces abonnés sont susceptibles de générer une demande importante sur le réseau qui pourrait a priori être interprétée comme une fuite, indique Jean-Philippe Albers. Il est donc utile, si l'on constate sur une zone une montée anormale de la consommation, de savoir qu'elle peut provenir d’un gros consommateur. Cette donnée fait désormais partie des “check-points” en matière de recherche de fuites ».
Ces démarches ont permis aux équipes de Veolia Eau d’atteindre leurs objectifs en gagnant, au cours de ces cinq dernières années, un point de rendement par
Mais il est possible d’aller encore plus loin en exploitant les possibilités liées à la généralisation de la télérelève, même si sa vocation première est le développement de nouveaux services aux abonnés. À Gouy-Servins, une petite commune de 160 abonnés entièrement équipée en radio-relève et dont le périmètre correspond exactement à une zone de distribution, la comparaison des volumes effectivement facturés avec les volumes mis en distribution permettra très prochainement de connaître avec plus de précision encore le rendement du réseau et ceci en continu. Pour ce faire, il suffira de rapprocher puis croiser les données issues de la sectorisation avec celles issues de la télérelève.
Croiser les données issues de la sectorisation avec celles de la télérelève
Filiale de Lyonnaise des Eaux (SUEZ ENVIRONNEMENT), le Centre régional Eau et Force Nord-Ardennes gère le service de l’eau et de l’assainissement sur un important périmètre qui englobe le Valenciennois et le Maubeugeois et s’étend jusque dans les Ardennes. Grâce à une soixantaine de forages et une vingtaine d’unités de traitement, Eau et Force produit 27 millions de m³ d'eau par an. 250 stations de relevage et une vingtaine de stations d’épuration de 200 à 70 000 EH permettent d’assurer le traitement des eaux usées pour 487 000 équivalent-habitant. Le réseau géré par Eau et Force s’étend quant à lui sur un linéaire de 2 310 km. Un réseau de qualité hétérogène, qui se caractérise par d’importantes conduites de transport, certains points de production d'eau potable étant situés à l’extérieur du périmètre géré par le centre Nord-Ardennes.
Pour mener à bien sa démarche de sectorisation, Eau et Force a pu s’appuyer sur un SIG bien renseigné et sur son outil de modélisation associé, Piccolo. Ce dernier permet d’analyser en temps réel le comportement du réseau en validant les stratégies de sectorisation au regard de la pression et des besoins à satisfaire. Pour instrumenter ses compteurs de sectorisation, Eau et Force a elle aussi finalement opté pour la gamme LS de Lacroix Sofrel. Un choix qui s’est imposé à la suite de nombreuses déconvenues liées aux dysfonctionnements d’un matériel précédent, selon Laurent Valleroy, responsable Métrologie et Informatique Industrielle chez Eau et Force Nord-Ardennes : « Des défaillances successives nous ont privés à plusieurs reprises des données indispensables pour mener à bien notre démarche de sectorisation. Aussi, lorsque nous avons décidé de remplacer ce matériel, nous avons beaucoup consulté avant d’opter finalement pour la gamme LS de Sofrel. C’est un matériel qui correspond à nos attentes car il permet à l’exploitant de rester totalement autonome avec son équipement : paramétrage, changement de la pile, choix de l’opérateur, etc. Tout ceci peut être réalisé simplement et en toute autonomie. Il est également convivial et doté de fonctionnalités appréciables comme la technologie Bluetooth qui permet de placer l’appareil dans le regard puis de le refermer avant de travailler à proximité, en toute sécurité et avec un niveau de confort incomparable. » Un choix qui n’a pas été remis en cause depuis l’entrée du matériel en exploitation.
D’autres atouts ont également plaidé en faveur du LS42. Le fait qu’il soit le seul outil de sectorisation à pouvoir envoyer une même information à plusieurs destinataires : « Pour nous, explique Laurent Valleroy, qui achetons, vendons ou échangeons de l’eau avec les exploitants voisins, c’est un atout significatif qui favorise une transparence complète dans les échanges. » Autre avantage, « la pression, une donnée importante en sectorisation, peut être suivie grâce aux entrées analogiques qui équipent l’appareil ».
Sur le SIRVAEP (Syndicat Intercommunal de la Région de Valenciennes pour l’Adduction en Eau potable), une quarantaine de loggers, dont une quinzaine de LS42, permettent la remontée des informations sur le superviseur Topkapi d’Areal ; via des courbes et des bilans, le comportement de chaque zone sectorisée est retranscrit. À côté de l’outil supervision, Eau et Force exploite un logiciel de traitement de données baptisé BDLT (Base de Données Long Terme) conçu pour le stockage et le reporting de données. « BDLT a été conçu pour recueillir automatiquement les mesures analogiques à partir de différents supports informatiques (superviseur, base de données Access, Oracle, SQL Server...), explique Laurent Valleroy. Il permet de contrôler les données acquises, de proposer des outils de validation et de correction, de calculer des indicateurs, des informations synthétiques et des grandeurs non directement mesurées, et d’éditer automatiquement des rapports et des bilans journaliers en les mettant à disposition des utilisateurs via un support. »
port Web ». Aujourd’hui, l’outil permet aux exploitants d’accéder via l’intranet au profil de la consommation de chaque zone, jour après jour, en temps réel, avec un pas de temps d’une heure. Une démarche assez proche de la télérelève longue portée qu’Eau et Force généralise actuellement en proposant à chaque abonné la possibilité de suivre sa propre consommation sur Internet. « Ceci nous permettra, à terme, d’affiner le suivi du réseau en croisant ces données avec celles issues de la sectorisation, souligne Laurent Valleroy. Mais ce sont pour l’instant deux systèmes bien distincts qui nécessitent la construction d’une passerelle capable de les intégrer ». Restera ensuite à interpréter de façon cohérente une masse de données toujours plus importante.
Interpréter de façon cohérente une masse de données toujours plus importante
La démarche de sectorisation engagée par le Centre Eau et Force Nord-Ardennes, effective sur 80 % du réseau, a permis de gagner, en quatre ans, plusieurs points de rendement. Le bien-fondé de la sectorisation et les apports de cet outil sont aujourd’hui reconnus par l’ensemble des agents qui l’utilisent au quotidien. « L’outil s’est imposé cet hiver suite à d’importantes casses dues au gel », explique Laurent Valleroy. Sur le Maubeugeois, la production est brutalement passée de 20 000 à 30 000 m³ par jour. « Depuis cet épisode, il n’est plus nécessaire de convaincre les agents d’exploitation du bien-fondé de la démarche. Aujourd’hui, ils ne regardent plus seulement ce qu’ils produisent mais ce qu’ils mettent en distribution sur leur réseau ». Une évolution bien plus importante qu’il n’y paraît et qui nécessite une réorganisation en profondeur des services. À commencer par ceux qui sont chargés d’intervenir pour localiser puis réparer les fuites. « Aujourd’hui, une fuite invisible est détectée en moyenne en 72 heures contre plusieurs jours, voire plusieurs semaines avant la sectorisation ».
Autre conséquence impactant l’activité des services, le volume de données qui doit être quotidiennement interprété par les agents d’exploitation. L’étude toujours plus fine des débits de nuit, jusqu’à un an glissant sur chaque zone, la prise en compte de paramètres toujours plus nombreux et la multiplication des démarches de sous-sectorisation conduisent à une inflation de données qu’il est indispensable de savoir interpréter pour en tirer parti. Pour contourner cette difficulté, Eau et Force a opté pour la construction d’indices et de ratios qui facilitent l’interprétation des données collectées. « Nous avons utilisé en interne un indice appelé ILCN, indice linéaire de consommation de nuit, qui permet de ramener toutes les zones à un ratio commun ; nous pouvons ainsi comparer les zones entre elles, en nous approchant de la notion de l’indice linéaire de perte au kilomètre ». Reste une question, celle du coût de la démarche et de son éventuel retour sur investissement. Pour Laurent Valleroy, « Même s’il faut bien garder à l’esprit qu’une sectorisation réussie peut faire gagner jusqu’à un mois de production sur une année, la question ne se pose pas seulement en ces termes. La sectorisation, c’est avant tout une démarche de protection de la ressource en eau, d’économie d’énergie et de produits de traitement qui s’inscrit dans notre politique globale de développement durable ».
