GENERALITES SUR LA MODELISATION ET LES RESEAUX D’AEP

Généralités sur la modélisation d’un réseau d’adduction d’eau potable

Définition de la modélisation La modélisation définit l’organisation des principaux éléments du système à prendre en compte. Il est doté d’une finalité qui induit un ensemble d’activités et de fonctions. Le système peut être composé de sous-systèmes qui ont leurs propres finalités, structures et fonctions. La structure est constituée par les composantes et les relations entre ces composantes. (Repetti, 2004) La modélisation des systèmes est un acte qui peut avoir différentes finalités, à savoir : mieux formuler, identifier et comprendre un problème complexe, étudier le fonctionnement dynamique d’un système pour le faire évoluer ou encore simuler une stratégie d’action (Allain, 2001). La modélisation rend intelligible une réalité, un phénomène perçu complexe (Le Moigne, 2006). Un modèle hydraulique est une représentation de la réalité d’un système d’AEP c’est-à-dire une simplification de la réalité. C’est aussi une représentation mathématique du réseau d’AEP permettant la simulation de son fonctionnement hydraulique. Il regroupe les différents équipements et ouvrages qui constituent un réseau, à savoir : les conduites, les vannes et appareils de régulation, les pompes, les réservoirs et les interconnexions. La modélisation constitue une démarche de recherche suivie et approfondie non destructive qui lorsqu’elle est menée dans des meilleures conditions, permet : – De connaître et comprendre le fonctionnement hydraulique du réseau en situation actuelle et prochaine dans le cadre d’une étude de diagnostic, afin de déterminer ses points faibles et de planifier les améliorations nécessaires dans le court terme ; – De coordonner et valider, par les responsables de la distribution, les petits travaux en vérifiant l’adéquation et la consistance. – Du point de vue exploitation, d’étudier les situations critiques liées à l’indisponibilité d’une ressource, d’ouvrages de pompage ou de stockage, ou d’une conduite maîtresse, ou de rechercher les dispositions les mieux adaptées pour parvenir à un contrôle adéquat de la pression de distribution tout en réduisant les coûts d’exploitation. D’autre part, de concevoir, dimensionner et planifier les aménagements rendus nécessaires par l’évolution des consommations ou de la réglementation en matière de sécurité (Choux, 1990). Un modèle est basé sur une représentation schématique du réseau sous forme de nœuds et de tronçons : – Un tronçon correspond à un élément de conduite de caractéristiques homogènes connecté avec un ou plusieurs tronçons par un nœud. Chaque tronçon est constitué de deux nœuds à ces deux extrémités ; – Un nœud est une jonction entre deux ou plusieurs conduites. Il peut aussi correspondre à un changement de caractéristiques d’une conduite (changement de diamètre, de type de matériaux, date d’installation…). L’image suivante illustre les tronçons de conduites et les nœuds dans un modèle d’un réseau d’AEP : Un modèle hydraulique est constitué par une base de données et un logiciel de calcul.

Les bases de données

Il existe de 2 types de données pour la modélisation d’un réseau d’AEP. Il y a les données statiques qui décrivent : – Le réseau : conduites (Longueur, Diamètre, Rugosité, …), les coordonnées et l’altimétrie des nœuds ; – Les ouvrages : pompes, réservoirs, appareils de régulation ; Ces données constituent le modèle physique. Ensuite il y a les données dynamiques comprenant : – Les profils journaliers de consommation des différents usagers considérés (domestiques, industriels, …) – Les règles de contrôle et d’asservissement des pompes, des réservoirs, des appareils de régulation, … I-1-2- Les logiciels de calcul De plus en plus de gestionnaires de réseaux d’eau potable utilisent actuellement des outils de modélisation pour pouvoir mieux concevoir, gérer et prévoir l’évolution des ouvrages hydrauliques et la qualité de l’eau distribuée. Il existe de nos jours de nombreux logiciels permettant de modéliser et de simuler le fonctionnement d’un réseau d’AEP qui sont devenus incontournables à la gestion des réseaux d’eau potable comme les logiciels Aquis, Aquadapt, Eau Synergee, Elyxaqua, Epanet, Finesse, Ganet, WaterCad, H2ONet, InfoWorks… Figure 2: Tronçons de conduites avec les nœuds Partie I- Généralités sur la modélisation et les réseaux d’AEP Page | 18 Mémoire de fin d’étude- Hydraulique

Présentation du logiciel WATERCAD

Le logiciel WATERCAD V8i est un programme puissant pourtant facile à utiliser qui aide les ingénieurs à analyser les systèmes de pompage complexes et les réseaux de conduites. C’est une application qui permet aux ingénieurs de mieux comprendre leurs réseaux de pompage et de tuyauterie, leur permettant ensuite de concevoir des systèmes sûrs et économiques. WATERCAD V8i est basé sur la technologie à l’origine créée par GENIVAR (autrefois Environmental Hydraulics Group Inc.). Il a été ensuite amélioré par des spécialistes dans le domaine de l’hydraulique urbaine avec la collaboration de l’entreprise Bentley. Le logiciel WATERCAD est un logiciel de simulation du comportement des systèmes de distribution d’eau, d’un point de vue hydraulique mais également d’un point de vue qualité de l’eau. C’est une application qui permet de modéliser le comportement hydraulique et la qualité de l’eau dans les réseaux de distribution. Pour gérer leurs infrastructures, de nombreux services publics, services municipaux et bureaux d’étude font confiance à WATERCAD, un outil fiable et économique qui facilite la prise de décision. Du contrôle des systèmes de lutte contre les incendies à l’analyse de l’eau, de la consommation énergique et à la gestion des coûts, WATERCAD aide à analyser, concevoir et optimiser les réseaux de distribution d’eau. Ce logiciel est assez simple d’utilisation et offre de bonnes performances de calcul. Il permet de calculer les réseaux de distribution d’eau potable, tant en mode statique qu’en mode dynamique. Il donne le débit de chaque conduite, la pression à chaque nœud et la qualité de l’eau. Il permet de simuler divers fonctionnements de réseaux d’adduction et de distribution d’eau potable. Le module hydraulique utilise un moteur de calcul propre qui permet d’apporter une analyse sur les réseaux d’eau. Il permet également d’effectuer des simulations sur des durées plus ou moins longues pour analyser le comportement dynamique. Les fonctionnements en période de pointe et en consommation moyenne sont différenciés par le changement de la courbe de modulation qui représente le modèle de consommateur. C’est un outil qui permet une gestion globale des transferts d’eau et une simulation de la distribution de pointe.