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L'écoulement des eaux pluviales et l'infiltration des eaux souterraines dans les systèmes d'assainissement constituent un défi opérationnel permanent pour les gestionnaires. Aujourd'hui, la municipalité de Håbo, en Suède, s'attaque de front à ce défi en adoptant une approche numérique innovante, explique Adam Wooddirecteur des produits de la société d'analyse de l'eau InfoTiles.
Les responsables du service des eaux de Håbo, une petite municipalité située au nord-ouest de la capitale suédoise, Stockholm, ont commencé à discuter avec InfoTiles en 2023, lorsqu'ils ont soupçonné que l'infiltration des eaux usées et l'afflux d'eaux souterraines dans les réseaux d'assainissement (I&I) ajoutaient des volumes massifs nécessitant un transport et un traitement.
Les responsables souhaitaient approfondir l'étude des I&I et avaient besoin de preuves tangibles pour démontrer la nécessité d'investir, mais ils étaient confrontés à des contraintes budgétaires et opérationnelles. En utilisant les données des systèmes de contrôle ainsi que les données météorologiques et l'analyse des réseaux d'eaux usées à l'aide de capteurs in situ, la collaboration a cherché à déterminer quand et où se produisaient les I&I et à décider de la réponse appropriée.
Rassembler des preuves
L'infiltration est l'écoulement d'eaux pluviales dans les canalisations d'eaux usées par des défauts tels que des trous, des fissures, des défaillances de joints et des ruptures de raccordements. L'infiltration se produit lorsque les eaux souterraines pénètrent dans le réseau d'assainissement par des failles dans les canalisations, aggravant ainsi le flux.
Magne Eide, directeur de l'exploitation à InfoTiles, a déclaré : "InfoTiles a entrepris de montrer à la municipalité de Håbo quel serait le coût de l'absence d'entretien de son réseau d'eaux usées pour prévenir les I&I, par rapport à l'investissement d'aujourd'hui. Les gestionnaires de l'eau voulaient comprendre quelles étaient les possibilités d'entretien, afin de pouvoir créer un dossier commercial plus large à présenter pour le financement lors du processus budgétaire de 2025".
Desservant une population d'environ 18 700 habitants, le service des eaux de Håbo traite environ 4 millions dem3 d 'eaux usées par an. InfoTiles a découvert que 18 % de ces eaux sont soumises à l'I&I, ce qui représente 13 millions de couronnes suédoises (environ 1,3 million d'euros) de coûts d'exploitation supplémentaires par an, soit près de 700 couronnes suédoises par habitant (environ 61 euros).
La consommation d'énergie représente une part importante des coûts supplémentaires de traitement et de transport liés au traitement de l'I&I, ce qui signifie que la réduction de la consommation d'énergie représente une économie potentielle sur les dépenses opérationnelles lorsque l'on remédie à l'I&I. La consommation d'énergie supplémentaire représente également une empreinte carbone plus élevée. La consommation d'énergie supplémentaire représente également une empreinte carbone plus élevée, de sorte que l'identification précise et la prévention de l'I&I peuvent aider les services publics à respecter leurs engagements en matière de carbone, y compris les objectifs de zéro net.
Flux composé
Pour de nombreux services publics et municipalités, l'I&I peut représenter en moyenne 20 à 50 % du débit annuel dans les égouts, mais lors de la fonte des neiges et des automnes pluvieux, ce chiffre est beaucoup plus élevé.
Il est largement reconnu que la plupart des I&I sont dues à des infrastructures vieillissantes qui doivent être entretenues ou remplacées, mais certaines sont également causées par des raccordements erronés, tels que l'évacuation des eaux des bâtiments et des toits raccordés aux mauvaises canalisations. Lorsque ces eaux pénètrent dans le réseau d'assainissement, elles peuvent le surcharger, ce qui constitue un risque particulier pendant les périodes de fortes pluies ou d'orages.
Dans le pire des cas, elle peut entraîner le rejet d'eaux usées non traitées dans l'environnement et la pollution des rivières et des mers. Elle augmente également le risque de contamination croisée de l'eau potable, lorsque de l'eau polluée provenant de l'environnement pénètre par des failles dans les canalisations d'eau propre.
L'augmentation de la fréquence et de l'intensité des précipitations due au changement climatique exacerbe le problème, rendant les réseaux d'assainissement de plus en plus vulnérables aux défaillances et exposant l'environnement à des risques accrus. En l'absence de traitement, l'intégrité des canalisations ne fera que se détériorer au fil du temps, ce qui augmentera le volume d'eaux d'infiltration à traiter.
Pour la municipalité de Håbo, l'objectif global de la collaboration avec InfoTiles est de mieux comprendre les causes des flux d'entrée et d'infiltration dans les réseaux d'égouts et de comprendre les options de remédiation et de réduction de l'impact. La municipalité espère que cela aidera les décideurs politiques à mieux comprendre la prise de décision concernant les infiltrations et les infiltrations et montrera comment la collaboration et les solutions numériques peuvent être utilisées comme catalyseurs de changements positifs.
Un repérage précis
Le flux et l'infiltration augmentent les coûts d'exploitation des eaux usées car l'eau excédentaire doit être pompée, traitée et rejetée.
La plateforme InfoTiles utilise les données du système de contrôle SCADA ainsi que les données de l'Institut météorologique suédois pour analyser les précipitations historiques et le comportement des réseaux d'assainissement par temps sec et par temps de pluie. Par exemple, comment et quand l'eau atteint le réseau et comment elle affecte la hauteur des pompes.
Les capteurs placés aux points critiques du réseau peuvent collecter des données telles que les précipitations, les seuils problématiques de volume de pluie ou les variations saisonnières de sensibilité. Ces données alimentent un tableau de bord central et ces mesures détaillées peuvent ensuite être analysées par les gestionnaires de l'eau.
En utilisant les informations fournies par les stations de pompage en temps réel, le modèle calcule le volume total et excessif transporté, ce qui permet aux gestionnaires de voir non seulement les tendances liées aux conditions météorologiques, mais aussi les coûts qui en résultent, tant en termes de traitement que de dépenses d'énergie.
Une fois les zones problématiques identifiées, la zone de recherche peut être réduite à l'aide d'appareils compacts de l'internet des objets (IoT) au sein de la même plateforme.Certaines stations de pompage ont des entrées multiples ou de longs réseaux de canalisations en amont. En mesurant sélectivement différentes branches, il est possible d'identifier exactement où l'eau entre et s'infiltre ou d'exclure les zones qui ne posent pas de problème.
Preuve positive
Håbo exploite 38 stations de pompage, dans un réseau où plusieurs petites stations de pompage alimentent des stations plus importantes avant que les eaux usées ne soient finalement acheminées vers le traitement.
InfoTiles et la municipalité de Håbo ont déterminé que les pompes les plus proches des stations de traitement recevaient le plus grand volume net d'eau, ce qui signifie que l'afflux le plus important se produisait dans les parties du réseau directement liées aux pompes les plus importantes.
Grâce à ces informations, les responsables de Håbo sont partis à la recherche de dommages dans les zones identifiées et ont pu rapidement confirmer les résultats de l'analyse. L'inspection visuelle a permis de découvrir d'importantes brèches dans les canalisations. À un endroit, les eaux de surface drainées des terres agricoles voisines pénétraient à haute pression dans les canalisations d'eaux usées, provoquant des volumes importants et continus d'eaux usées et d'infiltrations.
Sara Frid, responsable de la stratégie en matière d'eau et d'assainissement à la municipalité de Håbo, a déclaré : "Les nouvelles informations sur les infiltrations d'eau, telles que les volumes, les sources probables et les coûts qui en découlent, ont vraiment incité nos opérateurs à se lancer dans la chasse aux infiltrations. Dès les deux premières semaines, nous avons trouvé des dommages sur nos canalisations d'eaux usées que nous pouvions réparer pour réduire les volumes et économiser les coûts de traitement.
Désormais, les gestionnaires de l'eau peuvent non seulement utiliser les données pour identifier les zones qui ont le plus besoin d'être entretenues et réparées, mais aussi constater les résultats de leur travail en réduisant les volumes d'afflux et d'infiltration.
La réduction continue des volumes totaux d'I&I reste une priorité pour la municipalité de Håbo.
Grâce à la solution InfoTiles , ils ont pu prouver que les investissements dans l'entretien des eaux usées ne sont pas seulement une question de risque et de coût pour l'environnement, mais qu'en fait, la réduction des volumes entraînera finalement une réduction des coûts de traitement à long terme.