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FORUM HYDREOS SEPTEMBRE 2011
Gestion dynamique des réseaux d’assainissement par temps de pluie :
l’exemple de Granville au travers du projet MARECLEAN
– François DEBERLES – Hugues RAVENEL Georges POTTECHER
Anne GOBERT
MARE CLEAN
Les enjeux de la qualité des eaux littorales dans l’Ouest Cotentin
• Baignade 38 plages (42 % du département) Tourisme : 115 millions € par an
• Conchyliculture 15 zones de production (huîtres,
moules et palourdes) Conchyliculture : 85 millions € par an 1ère région de production en France
• Pêche recréative 6000 pêcheurs à pied
SMBCG
SMPC
Département de la Manche
Granville
MARE CLEAN
Le projet européen MARECLEAN
• Outil novateur pour la protection des eaux côtières, né : De la volonté des acteurs locaux de préserver un espace fragile De la volonté de poursuivre un engagement de long terme pour
l’amélioration de la qualité de l’eau (STEP de Granville, sécurisation des postes de refoulement, extension des réseaux d’assainissement, aménagement et entretien des rivières, mise aux normes des bâtiments d’élevage)
De l’évolution de la réglementation européenne sur le classement des eaux de baignade et des zones conchylicoles
• Ampleur du projet Porteur : SMBCG Associé à 10 partenaires 39 mois 1.6 millions d’euros
UE
AESN
MARE CLEAN
Place de la gestion dynamique des réseaux d’assainissement dans le projet
• Hiérarchisation des sources de contamination dysfonctionnements des réseaux d’assainissement en zone
urbaine = 2ème source importante
Zone rurale (Côte des Havres)
-> estimation de la criticité technique et environnementale de chaque poste de relèvement
Zone urbaine (Baie de Granville / Jullouville
-> mise en place d’une gestion dynamique
MARE CLEAN
Le système d’assainissement de l’agglomération de Granville
• 12 communes
• 1 station d’épuration principale (72 000 EH)
• Un réseau séparatif
• sur réseau eaux usées : 46 postes de refoulement 7 bassins tampon 22 trop-pleins et 1 déversoir
vers les fleuves côtiers ou la mer
• Des entrées d’eaux pluviales dans le réseau d’eaux usées
MARE CLEAN
La gestion dynamique des réseaux : principes
• 1) Optimiser le remplissage des bassins -> Utilisation de la structure
en cascade des bassins et action sur le pompage
• 2) Déplacer les volumes déversés -> Utilisation des seuils de
sensibilités des embouchures
GOUPY
GOELANE
MALLOUET
SCISSY
HACQUEVILLEPONTJACQUES
LAFFONT
STEP
Sensibilité
Faible
Moyenne
Forte
Très forte
MARE CLEAN
La gestion dynamique des réseaux : principes
• 3) Evaluer les impacts dans chaque situation spécifique -> Modélisation en temps réel de l’ensemble du système
d’assainissement
Modélisation
0
1000
2000
3000
4000
Sc01 Sc02 Sc03 Sc04 Sc05 Sc06 Sc07 Sc08 Sc09 Sc10 Sc11 Sc12
Volu
me
déve
rsé
(m3)
0
1000
2000
3000
4000
Coût
glo
bal d
e dé
vers
emen
t (sa
ns u
nité
)
Evaluation des impacts
Consignes de fonctionnement
Données du réseau Pluie à venir
Système d’assainissement
MARE CLEAN
La gestion dynamique des réseaux : principes
• 4) Prendre en compte la pluviométrie locale : 3 sources de données Pluviomètres locaux : mesure de l’intensité réelle au temps
présent Données antilope : Fusion des données des radars et des
pluviomètres -> spatialisation de la pluie au temps présent Données PIPEC : prévision de pluie pour une heure, par pas
de 5 minutes, sur chaque commune -> prédiction de la pluie pour le temps futur
MARE CLEAN
La gestion dynamique des réseaux : mise en œuvre dans le cadre du projet MARECLEAN
• Choix d’un site test
• Définition des scenarii et des modalités de hiérarchisation
• Création d’un outil de pilotage de la modélisation
• Evolution des automatismes et des télécommunications
• Analyse des risques
• Retour d’expérience
MARE CLEAN
Choix d’un site test
• Critères de choix Pertinence hydraulique Facilité de mise en place des
télécommunications
• Site retenu 4 bassins en cascade
Sensibilité
Faible
Moyenne
Forte
Très forte
GOUPY
GOELANE
MALLOUET
SCISSY
HACQUEVILLEPONTJACQUES
LAFFONT
STEP
MARE CLEAN
Définition des scenarii
• 3 groupes de scenarii Gestion locale Gestion sur temps Gestion sur niveaux distants
• 1 point commun Seul l’arrêt des pompes est
piloté par l’outil Consigne de démarrage et
débit restent des paramètres locaux
GOELANE
MALLOUET
SCISSY
LAFFONT
Scénario 1
Gestion locale
Scénario 7
Arrêt forcé puis gestion locale
GOELANE
MALLOUET
SCISSY
LAFFONT
¼ h
¼ h
Scénario 9
Gestion sur niveaux distants
GOELANE
MALLOUET
SCISSY
LAFFONT
MARE CLEAN
Hiérarchisation des scenarii
Sc.1
Sc.7
Sc.9
Volume déversé à Mallouet
1500 1600 1700 1800 1900 2000
Sc09
Sc07
Sc01
Coût de déversement
Coeff de sensibilité
+ prise en compte des volumes déversés à Goelane, Laffont et
Scissy
Comportement du réseau
0 200 400 600 800 1000
Sc09
Sc07
Sc01
Volume déversé (m3)
Interprétation des résultats
MARE CLEAN
Outil de pilotage : collecte des données
• SOFREL S500 Collecte des données
(niveaux, débits, pluies)
• Serveur Météo-France Création des fichiers radar et
PIPEC Dépôt sur site ftp
• poste central LERNE Collecte (toutes les 15
minutes) : des données des Sofrel des données Météo-
France
Mise à disposition (toutes les 15 mn)
Temps réel
Fréquence fixe : 15 min
variable
MARE CLEAN
Outil de pilotage : simulations
• SOFREL S500 Collecte des données
(niveaux, débits, pluies)
• Logiciel de pilotage temps réel Lecture et validation des
données métrologiques Interprétation des
données Météo-France Lancement et exploitation
des simulations
• Serveur Météo-France Création des fichiers radar et
PIPEC Dépôt sur site ftp
• poste central LERNE Collecte (toutes les 15
minutes) : des données des Sofrel des données Météo-
France
Mise à disposition (toutes les 15 mn)
Temps réel
Fréquence fixe : 15 min
variable
MARE CLEAN
Outil de pilotage : émission des consignes et alarmes
• SOFREL S500 Collecte des données
(niveaux, débits, pluies)
• Logiciel de pilotage temps réel Lecture et validation des
données métrologiques Interprétation des données
Météo-France Lancement et exploitation
des simulations Mise à disposition des consignes Gestion des alarmes
• Serveur Météo-France Création des fichiers radar et
PIPEC Dépôt sur site ftp
• poste central LERNE Collecte (toutes les 15
minutes) : des données des Sofrel des données Météo-
France
Mise à disposition (toutes les 15 mn)
Temps réel
Fréquence fixe : 15 min
variable
MARE CLEAN
Outil de pilotage : application des consignes
• SOFREL S500 Collecte des données
(niveaux, débits, pluies) Gestion du pompage en
fonction des consignes (arrêt forcé ou gestion locale)
Retour automatique en gestion locale si problème
• Logiciel de pilotage temps réel Lecture et validation des
données métrologiques Interprétation des données
Météo-France Lancement et exploitation
des simulations Mise à disposition des consignes Gestion des alarmes
• Serveur Météo-France Création des fichiers radar et
PIPEC Dépôt sur site ftp
• poste central LERNE Collecte (toutes les 15
minutes) : des données des Sofrel des données Météo-
France
Mise à disposition (toutes les 15 mn)
Temps réel
Fréquence fixe : 15 min
variable
MARE CLEAN
Postes locaux
Parefeu
BT Laffont
BT Scissy BT Mallouet
BT Goelane
STEP
Sofrel S550
Sofrel S550
Sofrel S550
Sofrel S550
LP
LP
LP
Réseau Veolia Eau
VEOLIA
RTC RTC
RTC
RTC LERNE V1
Evolution des automatismes et des télécommunications : situation initiale
MARE CLEAN
Postes locaux
Parefeu
BT Laffont
BT Scissy BT Mallouet
BT Goelane
STEP
Sofrel S500
Sofrel S500
Sofrel S500
Sofrel S500
LP
LP
LP
Réseau Veolia Eau
ADSL
LERNE V2
ADSL VPN Partner: Accès à distance au PC Modélisation depuis IRH
ADSL
IRH
VEOLIA
Météo France
Collecte automatique des données sur serveur FTP Météo
Et recopie sur serveur Lerne
PC
SI Rouen
PC Modélisation
- collecte données Lerne et Météo France -Dépôt fichier consignes - Envoi de mail à IRH en cas d’alertes
Evolution des automatismes et des télécommunications : architecture finale
MARE CLEAN
Analyse des risques liés au système
• Les exploitants se sont inquiétés de voir une « boite noire piloter les installations »
• L’analyse des réserves et risques liés à un tel système a conduit à mettre en place des sécurités :
• Risque 1 : automatismes centralisés L’IRH a retenu 12 scénarii possibles: Dans tous les cas, les scénarii se résument à choisir parmi 3 solutions :
gestion locale du pompage (scénario 1 : fonctionnement de base) arrêt du pompage gestion du pompage locale sur seuil d’un autre site
La marche d’une pompe n’est jamais pilotée directement par le modèle ou Lerne : la gestion locale est privilégiée, ou stoppée en cas de besoin.
Ce principe élimine les risques d’un automatisme centralisé mal maîtrisé (commande d’une pompe au mauvais moment par exemple).
MARE CLEAN
Analyse des risques liés au système • Risque 2: pertes de communications entre les systèmes
• Risque 3 : mauvais enchainement de scénario Le basculement d’un scénario à un autre pourrait engendrer des
dysfonctionnements ou des débordements => L’analyse des enchainements possibles n’a pas révélé de risques
• Risque 4 : consigne non applicable Que se passe t-il si un site ne peut pas respecter une consigne ? (pompage
forcé par exemple) => Envoi d’une alarme vers Lerne pour impossibilité d’appliquer la
consigne sur le site concerné
Risques Solutions associées
Perte de communication entre Lerne et BT Mallouet Tous les sites basculent en mode de gestion locale (= scénario 1 = état initial) + alarme sur Lerne
Perte de communication entre un site et BT Mallouet
Le site bascule en mode de gestion locale Alarme sur Lerne
Décentraliser l’intelligence des automatismes : chaque poste Sofrel connaît les automatismes à appliquer en fonction du scénario demandé => ce n’est pas Lerne qui envoie les consignes de marche/arrêt des pompes
Perte de communication entre Lerne et PC modélisation
Création d’une durée d’application d’un scénario : Si le Modèle n’envoie pas de nouvelle consigne, alors le scénario en cours va dépasser sa période d’application : Lerne envoie la consigne scénario 1 (gestion locale) à l’expiration du délai.
MARE CLEAN
Analyse des risques liés au système
• Réserve principale des exploitants : En cas de débordement, comment savoir si c’est « normal », c’est-à-dire prévu par le modèle comme étant la meilleure solution ?
Pour les exploitants Veolia : il est nécessaire de connaître le scénario en cours
et les débordements attendus sur les bassins choisis : En effet, sans information claire sur le scénario en cours et ses conséquences, les exploitants pourraient engager des actions contraires aux conséquences acceptées par le modèle dans le scénario choisi.
=> Le modèle donnera une « note de risque de débordement
pour chaque bassin » pour le scénario préconisé : Sur Lerne, l’exploitant aura accès :
au numéro du scénario en cours, sa durée d’application la note de risque de débordement par bassin sa durée restante l’historique des scénarii demandés
MARE CLEAN
Retour d’expérience
• Comportement du système Fonctionnement informatique : opérationnel Fonctionnement hydraulique : aucune pluie importante entre
juillet et novembre 2009 -> choix systématique du scenario « gestion locale »
MARE CLEAN
Retour d’expérience
• Pertinence des prévisions météorologiques Pluviomètres locaux : indispensables
Classe d'intensité de pluie à l'instant T (comparaison entre la valeur
PIPEC de Donville et la valeur mesurée à Goelane)
368368368368368368368368368368368
194
368
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368368368368368368368368368
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25368368368368368368368368368368368368368368368368368368 2525 1
4
368 25
6
66
232328 6
644
368368
28
368
28
368368368368368368368368368
28
368368
194
32
194194194194194194194194194194194194194194
32
194194194194194
32
194
323232
194194194194194194194194194194194194194194194
368368368368368368368368 25
28
368 25
232828
25
2328
368368
64 6
5
2323
46
2328
368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368
6
2
5
232328 23
368
28
368368
28
368368368368368368368
282828
368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368 25
628
25
23 1
4
2828
368368368
4
5
2
5
23
51
368368368
23
25368368 25368368368368368368368368368368368368368368368368368
232323 6
4
194194194194194
368368368368368368
28
368368368368368368368368368368368368 1
999
28
368368368368368368368368368368368368368368368
28
368
282828
368368
194194194194194194194194194194194194194194194194194194194
368368368368368368368368368368 25368368368368368368368368368368368368368368 25368368 2525368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368 25368368368368368
28
25
232323232323 623
2525
28
368 2525368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368 25368368368368368368368368368 25
28
368368368368368368368368368368368368368368368368 25368
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368368368368368368368
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368
194194194194194194194
323232
194194194194194194194194194
32
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3232
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368368368368368368368368
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3232
194
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194194194194194194194194194194194194
32
194
32
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9
194
3232
194
368
9
32
194194194194194194194194194194194194194
9
32
9
194194194
9
194
9
194194194194194
3232
194194194194194194
32
194194194194
32
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32
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194194194194194194194194
0
1
2
3
4
5
-1 0 1 2 3 4 5
classe_pipec_donville
clas
se_g
oela
ne
Classes PIPEC
0 : valeur manquante
1 : temps sec
2 : pluie faible
3 : pluie moyenne
4 : pluie intense
Temps de pluie non annoncé (267)
Temps sec non annoncé (27) Temps sec annoncé (5265)
Temps de pluie annoncé (48)
MARE CLEAN
Retour d’expérience
• Pertinence des prévisions météorologiques Spatialisation : importante
MARE CLEAN
Retour d’expérience
• Pertinence des prévisions météorologiques Prévisibilité : les pluies sont anticipables, mais leurs
caractéristiques sont mal prédites
0
5
10
15
20
25
15/09
/2009
11:30
15/09
/2009
11:45
15/09
/2009
12:00
15/09
/2009
12:15
15/09
/2009
12:30
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/2009
12:45
15/09
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13:00
15/09
/2009
13:15
15/09
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13:30
15/09
/2009
13:45
15/09
/2009
14:00
15/09
/2009
14:15
15/09
/2009
14:30
15/09
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14:45
15/09
/2009
15:00
15/09
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15:15
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15/09
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15:45
15/09
/2009
16:00
15/09
/2009
16:15
Inte
nsité
(mm
/h)
goelane intensitéhyétogramme prédit à 11:30hyétogramme prédit à 11:50hyétogramme prédit à 12:05hyétogramme prédit à 12:20hyétogramme prédit à 12:35hyétogramme prédit à 12:55hyétogramme prédit à 13:10hyétogramme prédit à 13:20hyétogramme prédit à 13:35hyétogramme prédit à 13:50hyétogramme prédit à 14:05hyétogramme prédit à 14:20hyétogramme prédit à 14:35hyétogramme prédit à 14:50hyétogramme prédit à 15:05
Pluie du 15 septembre 2009
MARE CLEAN
Retour d’expérience
• Investissements En matériel
Limités par le choix du site test Concernent
L’installation de 2 liaisons ADSL-VPN L’achat de 2 PC
En personnel Mise en place du protocole ADSL sur le LERNE Développement informatique sur le LERNE pour les échanges
d’information avec le logiciel de pilotage Création du logiciel de pilotage Création d’automatismes dans les SOFREL Création de protocoles d’échanges entre Météo-France et le
logiciel de pilotage
MARE CLEAN
Conclusion : les bénéfices de la gestion active
• Une modélisation dynamique… Prévisions de pluie locales et spatialisées Conditions initiales dans le réseau recalées en temps réel sur
les mesures Réduction des incertitudes de la modélisation par utilisation sur
une courte durée, réitérée à intervalle régulier
• … pour une gestion optimisée Meilleur remplissage des bassins Réduction des volumes déversés Déplacements des volumes déversés
• Des aménagements limités Télécommunications : passage en mode ADSL Programmation : satellites, logiciel de télégestion, logiciel de
pilotage