Modelling the deterioration of water mains and planning their renewal

The effective planning of water distribution system renewal requires accurate quantification of the structural deterioration of water mains. As typical water distribution systems comprise hundreds and even thousands of buried pipes, direct inspection of all of them is often prohibitively expensive. Identifying water main breakage patterns over time is an effective and inexpensive alternative to measure the structural deterioration of a water distribution system. National Research Council of Canada is developing a prototype computer application to help model the deterioration rates of water mains and subsequently plan their renewal.The analysis of water main breakage patterns considers time-dependent factors such as temperature, soil moisture (rainfall deficit), main replacement rates and cathodic protection (CP) strategies, including hotspot CP as well as methodical retrofit CP. The influence of each of these factors on pipe breakage rate can be quantified to (a) identifythe ?true? background deterioration rates of buried water mains, and (b) project the impact of various operational strategies on future breakage rates. Once the background ageing rates of water mains are known, their life cycle costs can be evaluated. As well, the future impact of various operational strategies on these life cycle costs can be assessed. Subsequently, strategies can be fine-tuned to achieve maximum efficiency in resource allocation.Pour planifier efficacement le renouvellement des r\ue9seaux de distribution d'eau, il faut pouvoir quantifier avec pr\ue9cision la d\ue9t\ue9rioration structurale des conduites. Comme les r\ue9seaux de distribution sont g\ue9n\ue9ralement form\ue9s de centaines, voire de milliers, de conduites enfouies, il en co\ufbterait beaucoup trop cher d'inspecter directement toutes les conduites. Une solution de rechange nettement plus efficace et \ue9conomique consiste \ue0 \ue9tablir les configurations de rupture des conduites au fil du temps pour \ue9valuer la d\ue9t\ue9rioration structurale du r\ue9seau de distribution. Le Conseil national de recherches du Canada travaille \ue0 la mise au point d'un prototype de logiciel qui permettra de mod\ue9liser la vitesse de d\ue9t\ue9rioration des conduites d'eau et d'en planifier ensuite le renouvellement. L'analyse des configurations de rupture des conduites tient compte de divers facteurs chronologiques comme la temp\ue9rature, l'humidit\ue9 du sol (d\ue9ficit pluviom\ue9trique), le taux de remplacement des conduites et les strat\ue9gies de protection cathodique (PC), dont la protection cathodique des zones sensible et la protection cathodique install\ue9e en rattrapage. On peut quantifier l'incidence de chacun de ces facteurs sur le taux de rupture des conduites afin a) d'\ue9tablir la vitesse r\ue9elle historique de d\ue9t\ue9rioration des conduites enfouies et b) de pr\ue9dire l'incidence de diverses strat\ue9gies op\ue9rationnelles sur le taux futur de rupture. Une fois que la vitesse historique de vieillissement des conduites est connue, on peut en \ue9valuer le co\ufbt du cycle de vie. On peut \ue9galement \ue9valuer l'incidence future des diverses strat\ue9gies op\ue9rationnelles sur ce co\ufbt du cycle de vie. On pourra par la suite peaufiner les strat\ue9gies pour obtenir une efficacit\ue9 maximale dans l'affectation des ressources.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye