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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

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368

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368368368368368368368368368

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4

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6

66

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644

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28

368

28

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28

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194

32

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32

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32

194

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194194194194194194194194194194194194194194194

368368368368368368368368 25

28

368 25

232828

25

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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

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368368368368368368368368368368 25368368368368368368368368368368368368368368 25368368 2525368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368 25368368368368368

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232323232323 623

2525

28

368 2525368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368368 25368368368368368368368368368 25

28

368368368368368368368368368368368368368368368368 25368

28

368368368368368368368

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368

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3232

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194194194

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194

3232

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32

194

32

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368368

194194194194194194194194194194

9

194

3232

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368

9

32

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9

32

9

194194194

9

194

9

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32

194194194194

32

194194194194194194194194194194194194194194194194194

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

15/09

/2009

12:45

15/09

/2009

13:00

15/09

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13:15

15/09

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13:30

15/09

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13:45

15/09

/2009

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15/09

/2009

14:15

15/09

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15/09

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15:00

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/2009

15:30

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15/09

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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