RÉHABILITATION DES RÉSEAUX DE DRAINAGE URBAIN

RÉHABILITATION DES RÉSEAUX DE DRAINAGE URBAIN

REVUE DE LITTÉRATURE SUR LES PROBLÉMATIQUES DE RÉHABILITATION DES RÉSEAUX DE DRAINAGE URBAIN

Les réseaux d’assainissement au Canada représentent un important héritage qui se chiffre par des millions de dollars. Ces réseaux étant enfouis, on ne s’aperçoit pas rapidement de leur état de détérioration comme c’est le cas pour les autres types d’infrastructures tels que les chaussées. Par conséquent, les réseaux d’égout ont souvent été négligés et leur situation actuelle est très critique. De plus en plus les gestionnaires des villes se préoccupent de la planification de la réhabilitation de leur réseau dans un contexte budgétaire souvent difficile. Pour élaborer des plans d’intervention, les gestionnaires ont besoin de faire l’inventaire de leur patrimoine et de mieux connaitre les niveaux de performance de leurs réseaux. D’un autre côté, la connaissance et le classement des techniques de réhabilitation et de renouvellement qui sont connues pour leur efficacité est primordiale pour sélectionner les méthodes d’interventions les plus appropriées selon le type de défaut à corriger. Une optimisation de la planification des interventions sur le réseau nécessite l’implantation d’outils puissants capables d’intégrer les aspects hydraulique et structural tout en respectant les budgets alloués. 1.2 Les défaillances du réseau d’assainissement 1.2.1 La performance structurale Une conduite de drainage est considérée performante structuralement lorsque sa résistance résiduelle lui permet encore de supporter les charges statiques et dynamiques. La résistance structurale d’une conduite peut être affectée par des défectuosités telles que des fissures, des déformations, des défauts mineurs ou majeurs, des défauts de joints, etc. Des campagnes d’inspection et d’auscultation sont nécessaires afin d’avoir une bonne connaissance de l’état de performance de chaque tronçon dans le réseau de drainage. Au cours des travaux 12 d’inspection des réseaux d’assainissement, un grand nombre d’images issues du système CCTV «Closed Circuit Television » est généralement obtenu. Pour faire le diagnostic, le traitement manuel ne convient pas en raison de la fatigue humaine, la subjectivité, le temps et le coût élevé. Plusieurs projets de recherche ont porté sur l’automatisation de l’analyse de ces images afin de palier à cette problématique (McKim et Sinha, 1999; Moselhi et ShehabEldeen, 2000; Wirahadikusumah et al., 1998). Plus récemment, Yang et Su (2009) ont examiné les problèmes liés à la segmentation des défauts basés sur la morphologie des conduites sur les images vidéo d’inspection. Ils ont également proposé une approche pour meseurer les caractéristiques morphologiques des défauts de conduites à partir des images vidéo. Tout d’abord, ils ont procédé à une segmentation morphologique des images vidéo. Sur la base des résultats de segmentation des images vidéo, la morphologie idéale de quatre défauts typiques des conduites, tels que les bris, les fissures, les fractures, et le joint ouvert, sont définis. Deuxièmement, les images vidéo sur lesquelles les défauts sont segmentés avec succès sont sélectionnées pour faire l’objet de matériel expérimental d’un système de diagnostic. Enfin, la précision de classification et l’utilité du système de diagnostic ont été évaluées. D’autres recherches ont exploré les méthodes de diagnostic de l’état de performance des réseaux d’assainissement. On peut citer Khan et al. (2010) qui ont utilisé les réseaux neuronaux artificiels pour étudier l’importance et l’influence de certaines caractéristiques des conduites d’égout sur leur performance structurale, exprimée en termes de cotes de performance. Au fil du temps, les conduites d’égout subissent des détériorations qui sont d’autant plus rapides que la conduite n’est pas entretenue convenablement et/ou que le sol environnant est problématique. La compréhension de la dégradation du réseau d’assainissement est une condition préalable à tout diagnostic du système. L’ASCE (1994) a fourni une liste exhaustive des facteurs conduisant à une défaillance structurale, y compris le vieillissement , les conditions de sol, les défauts de conception, l’intrusion de racines, ainsi que les mouvements tectoniques et sismiques. Les dégradations structurales du réseau sont le résultat de plusieurs types de défaillances dont la déformation, la déviation latérale, les fissures des conduites et les joints ouverts sont les plus communs. 13 Pour évaluer la détérioration de la performance structurale, Younis et Knight (2010a; 2010b) ont développé un modèle de régression de la détérioration des conduites du réseau d’assainissement. Leur modèle utilise une formulation linéaire généralisée et prend en compte l’effet d’interaction entre les variables explicatives pour les conduites de béton armé et les tuyaux en grès. Ana et al. (2009) ont évalué plusieurs facteurs et ont conclu que plusieurs critères sont peu influents tels que la période de construction, la pente et la profondeur des conduites. Cependant, l’âge, la longueur et le matériau de la conduite ont été identifiés comme les paramètres les plus pertinents pour expliquer l’état de détérioration des conduites des réseaux d’assainissement (Ana Jr et al., 2009). L’évaluation de la performance structurale des conduites d’égouts est autant un art qu’une science et s’appuie fortement sur le jugement éclairé d’ingénieurs expérimentés (WRC, 1995). La cote de performance structurale attribuée à chaque tronçon de conduite permet d’évaluer l’état de la structure de l’égout, en tenant compte de défauts apparents qui sont généralement fournis par l’inspection. La méthodologie proposée par le « Water Research Centre » (WRC, 1995) permet d’attribuer à chaque tronçon l’un des cinq grades ou classifications fondées sur le pire état rencontré à l’inspection(Tableau 1.1). La cote 0 étant l’état sans défauts et 5 indiquant une déformation supérieure ou égale à 10%. Les principaux défauts considérés sont l’effondrement, les déformations, les fissures, les fractures, les pauses et les défauts communs.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE SUR LES PROBLÉMATIQUES DE
RÉHABILITATION DES RÉSEAUX DE DRAINAGE URBAIN
1.1 Introduction
1.2 Les défaillances du réseau d’assainissement
1.2.1 La performance structurale
1.2.2 La performance hydraulique
1.2.3 La performance environnementale
1.3 Méthodes de réhabilitation des réseaux d’égout
1.3.1 Méthodes avec excavation
1.3.2 Méthodes de remplacement en ligne
1.3.3 Méthode de chemisage
1.3.4 Méthode de tubage
1.3.5 Les technologies de revêtement
1.3.6 Limites des technologies
1.4 Les pratiques de gestion optimale
1.5 Méthodologies de gestion de la réhabilitation
CHAPITRE 2 A FUZZY EXPERT SYSTEM FOR PRIORITIZING
REHABILITATION SEWER NETWORK
2.1 Introduction
2.2 Hydraulic Performance
2.2.1 Evaluation of the Hydraulic Performance Index (HPI)
2.2.2 Evaluation of the Hydraulic Performance Impact Index (HPII)
2.2.3 Evaluation of Hydraulic Vulnerability (HV)
2.3 Structural Performance
2.3.1 Evaluation of the internal condition (IC)
2.3.2 Evaluation of the surrounding condition (SC)
2.3.3 Evaluation of site vulnerability (SV)
2.4 Fuzzy expert system
2.5 Case study
2.6 Conclusion
CHAPITRE 3 REHABILTATION PLANNING OPTIMISATION USING BINARY
PROGRAMMING
3.1 Introduction
3.2 Rehabilitation planning optimization
3.2.1 Structural performance as a first objective function
3.2.2 Disruption level as a second objective function
3.2.3 Maintenance costs as third objective function
3.2.4 Construction costs and budgetary constraints
3.2.5 Multi-objective optimization model
3.3 Case Study
3.3.1 Fuzzy integration of structural performance aspects
3.3.2 Structural rehabilitation methods
3.3.3 Multi-objective optimization
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4 LE « GOAL PROGRAMMING » POUR L’OPTIMISATION DE LA
PLANIFICATION DE LA RÉHABILITATION DES RÉSEAUX
D’ÉGOUT
4.1 Introduction
4.2 Modèle d’optimisation
4.3 Performance du réseau d’égout
4.3.1 Performance hydraulique
4.3.1.1 Généralités
4.3.1.2 Fonction de performance hydraulique
4.3.1.3 Prise en compte des conditions avales
4.3.1.4 Modèle de calcul de la mise en charge
4.3.2 Performance structurale
4.4 Méthodes de réhabilitation : coûts et efficacité
4.5 Application
4.5.1 Performance hydraulique
4.5.2 Performance structurale
4.5.3 Optimisation
4.6 Conclusion
CONCLUSION
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES