Il a conduit un certain nombre d’agglomérations importantes (Paris, Bordeaux, Tours, Dijon…) à installer des équipements de mesure en continu des débits transportés vers la station de traitement ou déversés dans le milieu naturel. D’autres agglomérations réfléchissent sur des projets de sites de mesure ou réalisent actuellement les travaux.
Pour répondre aux exigences de la réglementation, pour exploiter ensuite les données de manière satisfaisante, il est proposé ici de faire le point sur l’ensemble des connaissances à rassembler, développer et généraliser dans le domaine de la métrologie.
Le projet de métrologie de l’agglomération orléanaise (actuellement en cours de réalisation) sert de base à notre exposé, dans le but de fournir des éléments de réflexion sur la méthodologie la plus adaptée à l’optimisation du nombre de points de mesure.
La Communauté de Communes de l’Agglomération Orléanaise comprend 20 communes qui représentent 265 000 habitants (dont 113 000 à Orléans).
Le système de collecte est constitué de réseaux unitaires (700 kilomètres), notamment dans les centres anciens, et de réseaux séparatifs (600 km de réseaux eaux usées) dans les zones d’urbanisation récente. À ce sujet, l’orientation donnée par le schéma directeur de l’agglomération orléanaise (1994) est de constituer des réseaux séparatifs pour toutes les nouvelles urbanisations.
Présentation de l’agglomération orléanaise et démarche adoptée
La démarche adoptée s’inscrit dans le cadre de l’opération « métrologie et réseaux d’assainissement » initiée par l’Agence de l’Eau Loire-Bretagne dès 1994 sur les plus grandes agglomérations du bassin.
Cette démarche repose sur quatre principes :
- * évaluation des performances du système d’assainissement (réseau-station-déversements dans le milieu récepteur) et suivi de son évolution ;
- * réflexion globale sur l’ensemble de l’agglomération ;
- * interprétation puis utilisation des résultats des mesures permanentes pour améliorer la situation actuelle, dimensionner les ouvrages futurs, estimer l’incidence des aménagements sur la collecte des effluents ;
- * définition des priorités d’action en terme...
sur les débits, volumes et charges y transitant. Ils permettront ultérieurement de caler le modèle numérique de simulation de l’écoulement.
Les projets de sites de mesure
L’étude préalable conduit à la réalisation de projets de sites au nombre d'une vingtaine :
[Photo : Les systèmes de collecte des différentes communes de l’agglomération orléanaise]
d’efficacité par rapport aux investissements et au flux de pollution rejeté au milieu récepteur
Les études préalables : une étape fondamentale
Cette étape est fondamentale dans la démarche, puisqu’elle permet d'identifier et d’optimiser les points de référence qui seront instrumentés.
Trois types de points de mesure en réseau sont distingués :
* les points à objectif « entrée » : ils permettent une quantification des apports dans le réseau par temps sec et temps de pluie. Le raisonnement est conduit par bassin de collecte. Par exemple, pour les réseaux séparatifs constituant la « couronne » d’un réseau unitaire, les points de mesure sont choisis de manière à obtenir une quantification des apports par commune.
* les points à objectif « sortie » : ils permettent de quantifier les débits déversés dans le milieu récepteur par temps de pluie. La réflexion doit s'appuyer sur la modélisation des réseaux unitaires : en effet, plutôt que d'instrumenter systématiquement la totalité des rejets, il est préférable de sélectionner les déversoirs d’orage représentant en quantité plus de 70 % des volumes déversés annuellement. Cette démarche est rendue possible par l’annexe II de l’arrêté du 22 décembre 1994. Dans l'exemple de l’agglomération orléanaise, une pré-modélisation hydraulique avec le logiciel Mouse a permis de mettre en évidence les déversoirs d’orage à surveiller.
* les points à objectif « diagnostic-calage-gestion » (ou points intermédiaires) : leur rôle est de quantifier les répartitions de débit en différents points du réseau, de renseigner. Dans le cas d'Orléans, ont été sélectionnés 5 pluviographes, 9 points à objectif « entrée », 5 points à objectif « diagnostic », 4 points à objectif « sortie » (alors qu'il y a près de vingt déversoirs d’orage).
La première remarque que l'on peut faire lorsqu’on entreprend les visites préalables à la définition d'un projet de site est que les réseaux existants ne sont jamais vraiment bien adaptés à l'installation de points de mesure. Des travaux de génie civil, d'installation des capteurs, de connexion avec les réseaux électrique et téléphonique sont donc à prévoir.
Le choix de matériel est conditionné par les conditions hydrauliques :
* pour la mesure des débits transités (points « entrée » et « diagnostic ») en réseau gravitaire, dans la plupart des cas, une mesure conjointe de la hauteur et de la vitesse est conseillée (si la taille de l'ouvrage est importante et qu’aucun régime turbulent n'a été détecté à l’amont, 2 ou 3 cordes de vitesse seront nécessaires, alors que pour les petits diamètres de l’ordre de 500 mm un capteur à effet Doppler peut suffire).
* pour la mesure des déversements dans le milieu récepteur, si la forme du déversoir est bien adaptée, la mesure de la hauteur à l’amont de la lame déversante est préférable. En ce cas, une loi hauteur-débit sera à calculer.
* lorsque le point de mesure est situé au niveau d'une station de refoulement, il est préférable de faire la mesure sur la conduite de refoulement au moyen d'une manchette électromagné-
L’accessibilité du site de mesure pour les opérations de maintenance doit être prise en compte dans les projets de sites.
L’architecture du système d’acquisition
Les centrales d’acquisition sont la plupart du temps dans une armoire de protection implantée sur le trottoir. Les données sont télétransmises à un poste central par l'intermédiaire du réseau téléphonique commuté. Dans un premier temps, la volonté de séparer les outils d'aide à l’exploitation (télésurveillance) et de gestion (diagnostic permanent) peut conduire à avoir deux postes centraux ; cette disposition peut se simplifier par la suite.
L’installation des équipements puis l’étalonnage des sites
Les travaux de mise en place font l'objet d'un appel d’offres, de préférence avec lot unique, où l’entreprise de montage et d’as-
[Photo : L’ossature principale des réseaux de la C.C.A.O.]
semblage est mandataire du groupement. Ce mode de dévolution peut être remplacé par des opérations de conception-réalisation où études préalables et réalisation des travaux font partie du même ensemble. Il est important de signaler ici que l’étalonnage du matériel de mesure par le maître d’œuvre ou un organisme de contrôle est primordial pour valider l’installation des sites.
La maintenance des sites
L’entretien des capteurs nécessite une maintenance préventive dont la période de retour ne doit excéder deux mois ni être inférieure à quinze jours. Une démarche qualité permet de systématiser cette opération et facilite l’acquisition de données fiables.
Des bilans mensuels sont dressés à partir des interventions préventives et un bilan annuel permet d’effectuer le suivi de l’évolution des aménagements sur le réseau d’assainissement.
Les enjeux de la métrologie
Ils sont importants, car l’accumulation de données accessibles et fiables va permettre
- * une meilleure connaissance du fonctionnement du réseau,
- * un suivi de l’impact des aménagements,
- * la compréhension des phénomènes pendant les épisodes pluvieux, en particulier la connaissance des volumes rejetés au milieu récepteur et la possibilité, par des campagnes de prélèvement et la réalisation de pollutogrammes, d’évaluer la quantité de pollution rejetée,
- * la programmation des évolutions du système d’assainissement.
La métrologie permet l’utilisation des acquis et des outils de programmation : des résultats de mesure soigneusement interprétés conduisent à la réalisation d’un modèle numérique calé utilisé en simulation.
En conclusion : des règles à appliquer et des moyens à mettre en œuvre
Il existe des règles pour l’optimisation de l’installation des points de mesure en réseaux
- * faire une étude préalable qui ait une durée et un budget d’exécution suffisants ;
- * vérifier l’adéquation du site de mesure avec le matériel prévu ;
- * faire un bon suivi de l’installation des points pendant l’exécution des travaux.
Il faut se donner les moyens d’exploiter le réseau de points de mesure :
- * faire de la maintenance préventive et curative ;
- * valider et exploiter les résultats des mesures, réaliser des bilans mensuels et annuels.
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