Gestion de la distribution non continue de l'eau potable: Comment rendre résilient un réseau intermittent?

par Assia Mokssit

Projet de thèse en Génie Civil

Sous la direction de Bruno Tassin.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec LEESU - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbain (laboratoire) et de Equipe SIE (equipe de recherche) depuis le 01-07-2017 .


  • Résumé

    Les réseaux urbains de distribution d'eau suivent une configuration globalement constante de par le monde, ils sont dimensionnés dans le but d'amener une eau répondant aux normes et standards d'utilisation en vigueur, de l'unité de production au consommateur. Un foyer, une borne fontaine ou un kiosque disposant d'une connexion au réseau devraient à ce titre assurer l'accès à l'eau. Or, dans de nombreux endroits dans le monde, cet accès n'est pas synonyme de disponibilité d'une eau potable en permanence. En réalité, en raison de contraintes locales ou territoriales variées, de facteurs démographiques, géographiques, sociaux et économiques divers, l'eau n'est pas toujours livrée en continu (Galaitsi, et al., 2016). Le service connaît des coupures planifiées ou non selon les cas. Ce mode d'alimentation, que nous appellerons dans un premier temps régime de distribution en intermittence a été constaté par les distributeurs d'eau au cours des dernières décennies. Ceux-ci ont été amenés à gérer des réseaux à l'approvisionnement intermittent dans des villes comme : Buenos Aires, Amman, Porto Rico, Jakarta, Barranquilla, Cancun, Alger, Jeddah, Mexico, Mumbai, Delhi, etc. (Duccini & Chazerain, 2016). Les difficultés liées à l'eau dans ces villes sont tantôt similaires, et tantôt très contextualisées, selon la nature de l'intermittence, son origine, mais également leurs caractéristiques socioculturelles. L'objectif final du distributeur est toujours, à terme, d'offrir un approvisionnement en continu. L'intermittence, provoque des dysfonctionnements techniques, mais également une injustice d'accès à l'eau et des problèmes de sécurité et de santé. Elle génère ou aggrave les fuites d'eau et les pertes financières de l'exploitant dans des contextes où l'eau est déjà rare (Klingel, 2012), et des gaspillages inutiles et une détérioration de la qualité de l'eau même lorsque la ressource est abondante. La distribution en continu est d'autant plus souhaitée que les réseaux de distribution sont à l'origine soit conçus pour une alimentation permanente en eau pressurisée, ou surdimensionnés du fait de l'intermittence et de la nécessité de faire passer des volumes considérables en quelques heures. Plusieurs études autour de l'optimisation du passage en continu ont été menées, mais en considérant uniquement les moyens à déployer pour atteindre cet objectif de continuité (Ilaya-Ayza, Campbell, Izquierdo, & Pérez-Garcia, 2016). Passer à la distribution en continu n'est pas toujours possible ou facile à atteindre à court terme, pour des raisons de disponibilité de la ressource, de détérioration des infrastructures, ou de contraintes politiques, économiques ou culturelles particulières etc. L'intermittence s'établit donc sur de longues durées, et une gestion optimisée de ce régime d'alimentation devient nécessaire. Dans ce contexte, le travail de thèse vise à mettre en place une approche permettant de définir un fonctionnement robuste (résilient) en mode intermittent. Ce fonctionnement permettrait d'un côté à l'opérateur de mieux gérer son réseau, et à l'utilisateur d'obtenir un service fiable au caractère moins aléatoire. En plus, ce besoin s'affirme au vu des tendances d'évolution de la ressource, de l'évolution démographique et l'urbanisation, qui indiquent que l'intermittence risque bien de s'imposer à une plus grande échelle à l'avenir. Cette approche repose sur quatre piliers : 1. La conception d'un modèle type de réseau intermittent ; 2. Le développement d'objectifs d'amélioration du service par des approches participatives ; 3. La définition d'indicateurs opérationnels et d'analyse de l'intermittence ; 4. La construction d'une stratégie de gestion de l'intermittence. Résultats attendus Dans un contexte où la distribution d'eau intermittente touche et touchera une fraction importante de la population mondiale, cette thèse permettra de produire une démarche cohérente pour l'exploitation et l'amélioration des réseaux intermittents vers un objectif de distribution en continu. Elle assurera le développement d'outils, modèles, indicateurs, processus participatifs, robustes, validés scientifiquement et adaptés aux situations où l'intermittence est rencontrée. Cette démarche pourra être implémentée dans un outil opérationnel à utiliser comme support technique et décisionnel, et pour des fins de communication avec les usagers et les autorités en charge de la gestion de l'eau . Le modèle développé permettra d'enrichir les travaux autour des limites de la modélisation. La thèse alimentera également la réflexion sur la qualité du service de l'eau et la pérennité des approches classiques de gestion des systèmes d'eau potables. Elle proposera une démarche d'évaluation des possibilités et potentialités d'évolution des systèmes de distribution intermittents et permettra d'explorer certaines particularités des réseaux intermittents qui pourraient être exploitées dans d'autres contextes.

  • Titre traduit

    Management of the non-continuous distribution of drinking water: How to make a network under intermittent supply resilient?


  • Résumé

    Urban water distribution networks have a globally constant configuration throughout the world and are designed to bring water that meets the standards of use, from the production unit to the consumer. A house, a fountain or a kiosk with a connection to the network should therefore provide access to water. However, in many parts of the world, this access is not synonymous with the availability of drinking water at all times. In reality, due to various local or territorial constraints, to different demographic, geographic, social and economic factors, water is not always delivered continuously (Galaitsi, et al., 2016). The service knows planned or unplanned cuts, depending on the case. This mode of supply, which we will first refer to as an intermittent distribution regime, has been observed by water distributors over the past few decades. They were led to manage intermittent supply networks in cities such as Buenos Aires, Amman, Puerto Rico, Jakarta, Barranquilla, Cancun, Algiers, Jeddah, Mexico City, Mumbai, Delhi and so on. (Duccini & Chazerain, 2016). Difficulties related to water in these cities are sometimes similar, and sometimes very contextualized, depending on the nature of the intermittence, its origin, but also the socio-cultural characteristics. The ultimate objective of the distributor is always to provide a continuous supply. Intermittence causes technical malfunctions, but also an injustice of access to water and safety and health problems. It generates or aggravates water leakage and operator financial losses in contexts where water is already scarce (Klingel, 2012), and unnecessary waste and deterioration of water quality even when Resource is abundant. Continuous distribution is all the more desirable because the distribution networks are originally designed for permanent pressurized water supply, or oversized due to intermittence and the need to supply large volumes in a short period of time. Several studies have been carried out on the optimization of the switch to continuous supply, but only considering the means to achieve this objective of continuity (Ilaya-Ayza, Campbell, Izquierdo, & Pérez-Garcia, 2016). Switching to continuous distribution is not always possible or easy to achieve in the short term, for reasons of resource availability, deterioration of infrastructure, or specific political, economic or cultural constraints, etc. The intermittence is thus established over long periods of time, and an optimized management of this supply regime becomes necessary. In this context, the thesis work aims to establish an approach allowing to define a robust (resilient) distribution in intermittent mode. This would enable the operator to better manage his network, and the user to obtain a reliable, less random service. Moreover, this need is confirmed in view of the trends in resource development, demographic change and urbanization, which indicate that intermittence is likely to become more widespread in the future. This approach is based on four pillars: 1. The design of a typical intermittent network model; 2. Development of service improvement objectives through participatory approaches; 3. The definition of operational indicators and intermittent analysis; 4. The construction of an intermittent management strategy.