LE SYNDICAT DES EAUX ET DE L’ASSAINISSEMENT ALSACE-MOSELLE (SDEA)

Rendement cible

L’un des objectifs du diagnostic est d’apporter des éléments d’appui à l’exploitation du réseau en vue d’une amélioration du rendement jusqu’à 85%.Si ce seuil correspond à une tendance nationale, il figure parmi les objectifs principaux du SDEA au titre de sa politique environnementale.
En complément à ces définitions, le décret 201297 relatif à l’élaboration des descriptifs détaillés des réseaux des services publics d’eau détermine la méthode de définition des seuils planchers des rendements. Celle s’appuie sur un seuil de rendement minimal de 65%, majoré de 20% de l’Indice Linéaire de Consommation.
Ainsi, le seuil plancher pour Saverne Marmoutier s’établirait à : 65 % + 16,3% x 0,2 = *:8B.
Depuis 2003, les résultats observés se situent bien au dessus de cette valeur, confortant les conclusions des indicateurs précédents.

Les équipements du réseau de distribution

1831 équipements de lutte contre les incendies sont installés sur le réseau ce qui correspond à 917 poteaux incendies, 732 poteaux auxiliaires, 178 hydrants et 4 citernes incendies.
Les consignes des divers équipements ainsi que le schéma de comptage sont présentées respectivement dans les Annexes 3 et 4.

Equipements de sectorisation

Par ailleurs, dans le cadre du renforcement de sa politique de lutte contre les fuites, le périmètre a engagé un programme de sectorisation visant à assurer un suivi plus précis de son réseau de distribution.
L’engagement a été porté sur la construction de regards ou l’utilisation d’ouvrages existants à équiper de compteurs, ou de débitmètres couplés à des équipements de transmission de données.
Le projet de sectorisation est visible sur le schéma de comptage (cf. Annexe 4). Les équipements numérotés à partir du n° 114 ne sont pas encore en place sur le réseau mais seront déployés à l’automne 2017. Cela correspond à la pose de 10 nouveaux compteurs et débitmètres télégérés et à la mise en place de la télégestion sur 34 équipements qui sont déjà présents sur le réseau. Toutes les données sont alors centralisées à l’aide du progiciel de télégestion : maestro, ce qui permet d’avoir rapidement une vision des anomalies qui peuvent apparaître sur le réseau et d’en faciliter la localisation.

BILAN BESOINS / RESSOURCES 

Les besoins en eau d’un périmètre ne dépendent pas seulement du volume d’eau desservant les abonnés, mais aussi des pertes dans le réseau et des volumes d’eau non comptabilisés comme pour l’arrosage public ou bien pour réaliser des essais sur le réseau. Dans cette partie :
Dans un premier temps, la situation actuelle sera décrite ainsi que l’évolution des paramètres qui ont un lien direct avec les besoins en eau.
Ensuite, une extrapolation de ces données est effectuée pour estimer les besoins futurs en suivant la méthodologie décrite dans le paragraphe correspondant.
Enfin, cette partie s’achève sur un bilan besoins / ressources de l’état actuel et à un horizon fixé à 2040.
Les données démographiques sont basées sur les statistiques de l’INSEE (Institut National de la Statistique et des Études Économiques). L’évolution du nombre d’abonnés et des consommations annuelles est issue du progiciel Packvolume, outil spécifique au SDEA qui permet de visualiser tout ce qui concerne la gestion des abonnés, des volumes et des tarifs par territoire et par commune.

METHODOLOGIE

Le SDEA a constaté une diminution des ventes d’eau sur un certain nombre de périmètres au cours de ces dernières années. Celle-ci a conduit à une analyse plus fine des facteurs influençant les modes de consommations et à procéder à un ajustement de la méthode de calcul des besoins futurs. Cette méthode s’articule autour des éléments suivants :
Une étude statistique de l’évolution de la population ; celle-ci permet de projeter une situation démographique du périmètre à l’horizon 2040.
Un complément de données issues de documents d’urbanisme et d’études proposant des perspectives d’évolution de la population (SCoT, INSEEQ)
Des données sur l’évolution des besoins moyens annuels des populations ; cette évolution est associée aux changements des modes individuels de consommation, l’évolution des technologies ou des normes (vers des habitats passifs)
L’utilisation de ressources alternatives (récupérateur d’eau pluviale, etcQ) et l’adaptation au réchauffement climatique reste difficile à prévoir.

SITUATION ACTUELLE

Ressources actuelles

La capacité théorique installée des ressources est aujourd’hui de 17 276 m3/j en considérant une durée journalière de pompage de 20 heures et les sources à leur débit d’étiage. Le détail des ressources est présenté en Annexe 1.

Evolution de la population

La population du périmètre de Saverne Marmoutier s’élève à 37 710 habitants d’après le recensement de 2014. Cette dernière a connu une évolution positive à partir d’une population qui était de 28 351 habitants en 1954. Cet accroissement est visible sur la Figure 4.

Evolution de la consommation

La consommation d’eau du périmètre de Saverne Marmoutier est essentiellement liée aux consommateurs domestiques. Cependant, les gros consommateurs ont un impact non négligeable sur le réseau puisqu’ils correspondent à environ 22% de la consommation totale.
L’Agence de l’Eau considère comme gros consommateur tout abonné dépassant une consommation annuelle de 6 000 m3/an. Le choix a été fait, ici, de ne considérer que les gros consommateurs dépassant les 10 000 m3 /an car il a été estimé que les consommations inférieures impactent peu le modèle.

Coefficients de pointe

Le coefficient de pointe journalière correspond au rapport des besoins en eau de la journée de pointe et les besoins en eau de la journée moyenne.
L’évolution du coefficient journalier de pointe k1 est représentée dans la Figure 8. Pour une vision plus précise de l’évolution des consommations, le coefficient issu du rapport annuel (production du jour de pointe / production journalière moyenne) a été recalculé en déduisant les pertes (cf. Figure 8). L’absence de télégestion ne permet d’obtenir que des estimations des besoins de pointe, déterminés par l’exploitant. Les pertes ne sont pas prises en compte dans le calcul mais les consommations industrielles le sont. Il n’est pas possible d’effectuer le calcul par secteur car seule la production globale est connue et la sectorisation incomplète ne permet pas d’estimer sa répartition.
La détermination des consommations journalières de pointe se fait à partir des valeurs significatives observées au cours des 10 dernières années. Ainsi, la journée de pointe retenue est celle de 2006 où la valeur maximale de k1 est observée (1,85). Ce coefficient est calculé à partir des consommations domestiques et industrielles. Pour une meilleure représentation de la répartition des consommations, un coefficient de pointe purement domestique (k1 domestique) est déterminé :
Les hypothèses suivantes sont posées concernant les coefficients de pointe des gros consommateurs :
k1 brasserie est calculé à partir des données relevées lors de la campagne de mesure qui a eu lieu entre le 29 avril 2017 et le 12 mai 2017 sur le site de la brasserie. L’évolution des consommations journalières de la brasserie est présentée en Annexe 6. Le coefficient journalier de pointe de la brasserie est de ‘8(.k1 mars est calculé à partir des données journalières de rejet du SDEA. Il est de ‘8+;..
La consommation de pointe de la piscine est de +22 et correspond au remplissage des bassins qui ont lieu deux fois par an.

SITUATION FUTURE

Ressources futures

La capacité théorique installée prévue à l’avenir est un peu plus faible qu’aujourd’hui (16 516 m 3 /j) en raison de l’abandon du forage de Stambach remplacé par le forage de Ramsthal 3. Les détails des ressources futures sont présentés dans l’Annexe 1.

Consommations individuelles

La définition des besoins en eau futurs de la population s’établit par une anticipation des besoins individuels liés à l’évolution des comportements de consommation d’eau potable.
L’analyse de l’évolution des consommations individuelles à l’échelle du périmètre complet permet la détermination de la consommation moyenne globale en 2040, utilisée dans le bilan besoins/ressources.
Cette évolution est aussi étudiée à l’échelle des familles afin d’obtenir des valeurs futures plus représentatives des différents secteurs. Les familles de consommation 2 et 5 (cf. 2.2.4), représentent 73% du volume consommé sur le périmètre. De part ce poids, elles sont considérés comme représentatives des groupes 1 et 3(pour la famille 2) et du groupe 4 (pour la famille 5). Ainsi, une seule valeur de consommation individuelle moyenne est retenue pour les 3 premières sections et une autre pour les sections 4 et 5.
Une baisse des consommations individuelles est observée ces dernières années (cf. Figure 9) mais contrairement à ce qui est observé sur d’autres secteurs du département comme le périmètre de la Moder (AZMAOUI, 2016) ou celui du Kochersberg (HOAREAU, 2014), la stabilisation des consommations n’a pas débuté dans la région de Saverne.

CAPACITE DE STOCKAGE

Le périmètre de Saverne Marmoutier contient un nombre important de réservoirs (cf. Tableau 7). Ce parc d’ouvrages de stockage correspond à un volume utile total de12 200 m3 . A l’aide de l’estimation des besoins moyen et de pointe pour aujourd’hui comme pour 2040, il est possible de déterminer les coefficients de stockage.
Le Tableau 20 montre que les réservent sont suffisamment importante d’un point de vue global du périmètre. Les chiffres ne sont pas représentatifs de ce qui peut se passer localement. Une étude complémentaire resterait à mener pour vérifier la bonne répartition des capacités de stockage.

MODELISATION 

GENERALITES

La modélisation d’un réseau d’alimentation en eau potable permet, par une représentation plus ou moins détaillée de la réalité, de simuler le fonctionnement du réseau et des ouvrages. Cette simulation constitue une aide précieuse à la compréhension du fonctionnement actuel du réseau et permet d’étayer les propositions d’aménagements futurs. Le modèle peut également être utilisé afin de simuler des scénarios de dysfonctionnements sur les ouvrages, de fonctionnements alternatifs (changement de ressource, travaux sur une station de traitement, etcQ) ou des ruptures d’alimentation et de proposer des modes de fonctionnement dégradés adaptés.
Le logiciel Porteau permet de modéliser des réseaux de distribution ou de transport d’eau sous pression. Il est développé par l’Unité Réseaux, Epuration et Qualité des Eaux de l’Institut de Recherches en Sciences et Technologies pour l’Environnement et l’Agriculture (IRSTEA). Il propose trois modules de calcul :
ZOMAYET : calculs successifs représentant la dynamique du réseau,
OPOINTE : calcul ponctuel avec les débits de pointe horaire,
QUALITE : évaluation des temps de séjour et de transfert de substances conservatives ou non.
Le module Zomayet est principalement utilisé au cours de cette étude. Le module Qualité est aussi utilisé.
Deux éléments de base constituent un modèle Porteau:
Les O: Ils en existent trois types.
o Les nœuds « ressources » représentant des forages, des plans d’eau ou des sources.
o Les nœuds « réserves » représentant des ouvrages de stockage (réservoirs, bâche).
o Les nœuds « ordinaires » représentant des points de consommation. Les profils de consommation ainsi que le nombre de consommateurs leurs sont affectés.
Ils représentent les canalisations et relient les nœuds entre eux. Les renseignements qui leurs sont appliqués sont : la longueur, le matériau, la rugosité (coefficient k) et l’année de pose.
De nombreux équipements hydrauliques peuvent ensuite être attribués aux nœuds et aux tronçons. Ces singularités (stabilisateurs de pression, vannes, pompes, etcQ) et leur consignes de fonctionnement permettent de mieux représenter le fonctionnement réel du réseau.
La conception d’un modèle passe par trois étapes principales :
La collecte d’informations relatives au réseau.
La construction de l’ossature du réseau (Ressources, réservoirs, canalisations et équipement).
Le calage du modèle à l’aide de données réelles mesurées (pressions, débit, niveau d’eau, etcQ).
Dans le cadre de ce diagnostic du réseau de distribution d’eau potable du périmètre de Saverne Marmoutier, le SDEA a souhaité disposer d’un modèle du réseau AEP. La création complète d’un modèle assemblant tout le périmètre a été décidée. Le modèle permettra de simuler le fonctionnement actuel du réseau du périmètre, ainsi que tester l’impact des travaux d’amélioration proposés sur :
La gestion des transferts d’eau entre les différents secteurs.
La sollicitation des ressources.
La logique d’exploitation des ouvrages.
Le contrôle de la qualité des eaux dans le réseau et dans les ouvrages.

CONSTRUCTION DU MODELE

Tracé du réseau

L’objectif d’un modèle de réseau AEP est de reproduire fidèlement le fonctionnement du réseau et non sa géométrie exacte. Dans le cas de ce diagnostic, un modèle global permettant d’observer la distribution intercommunale est créé. Les portions de réseau n’ayant pas de réel impact hydraulique sur ce fonctionnement général ne sont pas représentées. L’architecture du modèle global correspond donc à une représentation simplifiée du réseau où ne seront pas pris en compte, sauf exception :
Les réseaux intracommunaux secondaires.
Les tronçons de DN inférieur à 100 mm.
Les antennes ne desservant qu’un petit nombre d’abonnés.
L’import des éléments structurants du réseau dans le modèle a été réalisé manuellement au fil de l’eau. Le modèle compte *); Dans un premier temps, des hypothèses ont été posées pour l’affectation des rugosités aux canalisations (cf. Annexe 9). La structure du modèle est présentée en Annexe 10. Le modèle a été créé sur un fond de plan IGN au 1/25 000 afin de mieux figurer la géographie du périmètre.
Comme l’étude s’intéresse principalement à la partie « distribution » du réseau, les ressources (forages et sources) ont été modélisées de façon simplifiée (cf. Annexe 11).

AFFECTATION DES CONSOMMATIONS ET DES FUITES

Afin que le modèle reflète au mieux le fonctionnement réel du réseau, les consommations sont réparties selon les trois paramètres suivants :
Volume total distribué, Courbe de consommation adéquate reflétant la répartition temporelle réelle des consommations, Répartition géographique des consommations cohérente avec l’urbanisation du secteur modélisé.

Consommations domestiques

Deux paramètres sont renseignés dans la création de chaque type de consommation :
La courbe de consommation sur une journée.
Le volume consommé par un abonné sur une journée.
La courbe de consommation retenue pour la globalité du périmètre de SaverneMarmoutier a été visualisée sur le progiciel d’exploitation Maestro et représentent l’évolution du débit distribué depuis le réservoir de Wolschheim en destination de cette même ville et de Maennolsheim. C’est la seule courbe donnée par le logiciel qui corresponde à une courbe de consommation « pure ».
Cette évolution de débit comprend donc la consommation domestique et les fuites. Ces dernières (supposées constantes) sont ôtées de la courbe afin d’obtenir le profil de consommation de la Figure 10.

ABANDON DU FORAGE DE STAMBACH AU PROFIT DE RAMSTHAL 3

L’abandon du forage de Stambach est envisagé pour 2018 2019. Le puits de Ramsthal 3 prendra le relais avec une mise en route qui pourrait avoir lieu fin 2018. Comme Stambach alimente le réservoir du HautBarr et que Ramsthal 3 dessert celui du Col de Saverne, le fonctionnement hydraulique du réseau sera modifié. A l’appui de la modélisation, cette partie concerne l’étude de ces changements.

Points sensibles

Les simulations montrent que le réservoir du HautBarr est sollicité à hauteur de 2 900 m3/j en jour moyen et 3 400 m3 /j en jour de pointe. Or, sa capacité d’alimentation est de l’ordre de 2 700 m3/j, ce qui est insuffisant. Si la desserte en eau des abonnés est tout de même assurée par la prise en charge des volumes manquants par les réservoirs du Col de Saverne et celui du Tannenwald (cf. Figure 22 et Figure 23), le réservoir du HautBarr ne fonctionne plus correctement et se vidange complètement.

Table des matières

INTRODUCTION 
1. DESCRIPTION DU CONTEXTE DE L’ETUDE 
1.1. LE SYNDICAT DES EAUX ET DE L’ASSAINISSEMENT ALSACE-MOSELLE (SDEA)
1.2. LE PERIMETRE DE SAVERNE-MARMOUTIER
1.2.1. Description du périmètre
1.2.2. Projets récents sur le périmètre
1.3. FONCTIONNEMENT DU RESEAU
1.3.1. Ressources
1.3.2. Distribution
1.4. INDICATEURS DE PERFORMANCE DU RESEAU
1.4.1. Indice linéaire de consommations
1.4.2. Indice linéaire de pertes
1.4.3. Rendement du réseau
1.4.4. Rendement cible
1.4.5. Les équipements du réseau de distribution
1.4.6. Equipements de sectorisation
1.4.7. Les réservoirs
1.4.8. Qualité des eaux
1.4.9. Volumes caractéristiques
2. BILAN BESOINS / RESSOURCES 
2.1. METHODOLOGIE
2.2. SITUATION ACTUELLE
2.2.1. Ressources actuelles
2.2.2. Evolution de la population
2.2.3. Evolution du nombre d’abonnés
2.2.4. Evolution de la consommation
2.2.5. Coefficients de pointe
2.2.6. Valeurs caractéristiques de la situation actuelle
2.3. SITUATION FUTURE
2.3.1. Ressources futures
2.3.2. Consommations individuelles
2.3.3. Projection de la population
2.3.4. Projection du nombre d’abonnés
2.3.5. Rendement futur
2.3.6. Projection du besoin moyen
2.3.7. Estimation des coefficients de pointe
2.4. BILAN BESOINS / RESSOURCES
2.5. CAPACITE DE STOCKAGE
3. MODELISATION 
3.1. GENERALITES
3.2. CONSTRUCTION DU MODELE
3.2.1. Tracé du réseau
3.2.2. Paramétrage des équipements
3.3. AFFECTATION DES CONSOMMATIONS ET DES FUITES
3.3.1. Consommations domestiques
3.3.2. Consommations industrielles
3.3.3. Fuites
3.4. CALAGE DU MODELE
3.4.1. Méthode de calage
3.4.2. Choix de la journée de calage
3.4.3. Marnage des réservoirs
3.5. RESULTATS DES SIMULATIONS
3.5.1. Simulation en jour moyen
3.5.2. Simulation en jour de pointe
4. ANALYSE DES MODES DE FONCTIONNEMENT 
4.1. SECURISATION DU RESEAU DE DISTRIBUTION
4.2. ABANDON DU FORAGE DE STAMBACH AU PROFIT DE RAMSTHAL
4.2.1. Points sensibles
4.2.2. Propositions d’aménagements
5. DIAGNOSTIC PATRIMONIAL DU RESEAU 
5.1. PRINCIPE DE L’ETUDE
5.2. OUTIL D’ANALYSE MULTICRITERE
5.3. ANALYSE DES DONNEES DU RESEAU
5.3.1. Matériaux
5.3.2. Age du réseau
5.3.3. Diamètres
5.3.4. Recensement des ruptures
5.4. PRATIQUES ACTUELLES DE LA GESTION PATRIMONIALE
5.5. RESULTATS DE L’ANALYSE MULTICRITERE
5.5.1. Résultats bruts
5.5.2. Analyse des résultats
6. PROPOSITIONS D’AMENAGEMENTS 
CONCLUSION 
BIBLIOGRAPHIE 
ANNEXES

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