Poulin, Annie
(2008).
Élaboration de procédures d'intervention en réponse aux contaminations se produisant en réseaux d'eau potable.
Thèse.
Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 348 p.
Résumé
Depuis plusieurs décennies, la gestion, l'analyse et l'opération des infrastructures de distribution
d'eau potable continuent de susciter l'intérêt des ingénieurs et des scientifiques. Ces questions
posent un défi en deux volets dont le premier, à caractère opérationnel, s'intéresse à l'élaboration
de règles et de pratiques visant à assurer qu'une eau saine parvienne en quantité suffisante aux
divers usagers des services d'eau potable. Le second volet, de nature technique, s'intéresse au
développement d'outils analytiques permettant d'assurer et de vérifier la mise en oeuvre adéquate
des mesures opérationnelles (outils de modélisation, technologies pour le maintien et la
vérification de la qualité de l'eau distribuée, etc.).
Récemment, des études ont révélé la vulnérabilité des réseaux de distribution d'eau potable face
à divers incidents mettant en danger la santé des usagers, du fait que ces infrastructures sont
facilement accessibles et peu sécurisées. Les communautés d'experts et de scientifiques se sont
alors penchées sur l'élaboration de pratiques opérationnelles ainsi que de procédures et d'outils
adaptés à ce nouveau contexte de sécurité. Notamment, on s'est intéressé au problème posé par
les contaminations, tant accidentelles qu'intentionnelles, pouvant se produire au sein même de
réseaux d'eau potable, où les barrières résiduelles de défense sont limitées. Parmi les travaux de
recherche réalisés à ce jour, la plupart ont examiné la question de la détection précoce des
contaminations. Des études se sont intéressées au développement d'unités de détection
fonctionnant en temps réel et en continu. Des résultats prometteurs ont été obtenus, bien que des
développements soient encore attendus afin d'améliorer la fiabilité des technologies et leur
spécificité aux diverses classes de contaminants (chimiques, biologiques et radiologiques). En
parallèle, d'autres études se sont penchées sur la localisation optimale d'unités de détection en
réseaux afin de maximiser la protection des usagers, considérant des contraintes sur le nombre
d'unités à installer (en raison notamment des coûts élevés d'acquisition et d'installation). Mais
cette protection de premier plan est sans utilité en l'absence d'outils permettant, en second plan,
d'élaborer des stratégies de gestion des opérations de réponse, en vue d'assurer le retour à
l'opération normale des réseaux de distribution. Suivant les directives opérationnelles émises à
cet égard, une réponse efficace permettra, dans un premier temps, d'isoler une contamination
suite à sa détection, et, dans un second temps, de l'évacuer de façon sécuritaire. Les quelques
études qui ont abordé cette question ont mis l'accent sur les aspects théoriques, en cherchant à
optimiser des combinaisons d'opérations à mettre en oeuvre de façon simultanée sur des réseaux
fictifs. Afin de tenir compte, de façon plus concrète, des considérations pratiques liées à une mise
en oeuvre structurée, efficace et sécuritaire des opérations de réponse, dans le cadre de la présente
thèse, deux procédures heuristiques ont été développées à partir de l'analyse des réseaux réels de
deux municipalités du Québec. Les procédures permettent de systématiser et de structurer la
démarche visant :
(l) en guise de première réponse opérationnelle, à délimiter des secteurs de réseau
potentiellement contaminés et à isoler rapidement ces derniers au moyen de la fermeture des
vannes appropriées;
(2) à évacuer, par la suite, l'eau contaminée des secteurs préalablement isolés au moyen du
rinçage unidirectionnel (RUD).
L'ensemble du processus de réponse est déclenché par la première détection d'une
contamination, à partir de l'un des détecteurs supposés idéaux et localisés de façon optimale au
sein des réseaux d'étude à l'aide d'une approche basée sur la modélisation des écoulements en
régime stationnaire (en conditions de consommations moyennes journalières). À ce stade, en
fonction de la localisation des détecteurs, un ensemble de sources possibles de contamination
peut être identifié. Un secteur potentiellement contaminé, dont l'étendue tient compte, de façon
agrégée, de chacune de ces sources, est alors délimité (toujours sous l'hypothèse de conditions
stationnaires). Ainsi, chaque détecteur détermine un scénario de détection, pour lequel le
calendrier d'opérations peut être élaboré à l'aide des procédures d'isolement et de rinçage. Entre
le moment où surviennent l'isolement d'un secteur contaminé et le rinçage de celui-ci, il est
supposé que (1) l'incident de contamination est confirmé et caractérisé (identification de la
source et de la nature du contaminant, élimination de la source) et (2) des avis définitifs sur la
consommation d'eau sont émis à la population concernée. Les opérations de RUD sont donc
élaborées et validées du point de vue hydraulique sous un scénario de consommations réduites.
Les deux procédures de réponse sont constituées d'un ensemble de règles élaborées à partir de
critères topologiques, opérationnels et hydrauliques. Les règles ont été structurées sur la base de
l'analyse même des scénarios de détection générés pour les deux réseaux d'étude. L'application
détaillée des procédures est démontrée dans la présente thèse au moyen d'exemples spécifiques.
Quant aux résultats généraux, ils révèlent l'utilité des procédures dans une perspective
d'amélioration des caractéristiques de conception des réseaux d'étude, afin, justement, de
favoriser la mise en oeuvre des opérations de réponse.
De par leur structure, les procédures d'isolement et de rinçage se prêteraient à l'élaboration
éventuelle d'un système expert, qui pourrait être ensuite intégré à des logiciels d'analyse et de
gestion de réseaux. Pour ce faire, un important travail visant à automatiser complètement les
procédures devrait d'abord être entrepris. L'automatisation pourrait également permettre
d'appliquer les procédures à des réseaux diversifiés afin de valider et de raffiner celles-ci
davantage. D'autres hypothèses, notamment en ce qui a trait à la détection des contaminants et à
la modélisation des écoulements en réseau, pourraient également être testées. Enfin, dans une
perspective plus globale, des travaux tels que ceux qui sont exposés dans la présente thèse
devraient être intégrés dans le cadre d'études et d'exercices visant à mieux organiser l'ensemble
des opérations et des actions correctives en réponse à d'éventuels incidents de contamination. À
terme, ces considérations tendent à s'inscrire dans le cadre de saines pratiques de gestion,
d'entretien et d'opération des infrastructures de distribution d'eau potable. Ainsi, la vulnérabilité
des réseaux de distribution face à divers incidents de contamination n'en sera que mieux connue
et l'identification de mesures correctives simplifiée.
Type de document: |
Thèse
Thèse
|
Directeur de mémoire/thèse: |
Villeneuve, Jean-Pierre |
Co-directeurs de mémoire/thèse: |
Mailhot, Alain; Delorme, Louis |
Mots-clés libres: |
eau potable; réseau; contamination; procédure; vannes; rinçage; RUD |
Centre: |
Centre Eau Terre Environnement |
Date de dépôt: |
11 févr. 2014 16:46 |
Dernière modification: |
17 mars 2016 17:52 |
URI: |
http://espace.inrs.ca/id/eprint/1932 |
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