A tool to help control losses in drinking water networks: dynamic modelling of different components of the leak flow

Le vieillissement des réseaux d’eau potable entraîne une dégradation de la qualité du service. L’importance des enjeux financiers impliqués dans son maintien impose une gestion patrimoniale motivée et maîtrisée. Les fuites, dont les effets sont particulièrement préjudiciables à la ressource, constituent un des indicateurs du niveau de détérioration des infrastructures. Ce travail présente un outil capable de prévoir l’évolution des fuites, intégrant leur croissance naturelle avec le temps et les différents types d’interventions de l’exploitant visant à les réduire. Pour cela, nous disposons de chroniques de débits de fuite et de réparations sur des réseaux sectorisés qui servent au calage du modèle dynamique élaboré, appelé modèle trois états. Il est basé sur la double hypothèse que les fuites apparaissent selon un processus de Yule et qu’elles se transforment avec le temps pour passer par trois états successifs (fuites diffuses, fuites non repérées et casses manifestes). S’appuyant sur l’âge moyen des secteurs, le modèle reconstitue dans un premier temps les différentes chroniques sélectionnées en décomposant le débit de fuite en une part liée aux fuites diffuses et une autre composée des fuites non repérées. Dans un second temps, il permet de suivre l’évolution de ce débit à différents horizons lorsque le secteur est soumis à divers scénarios de gestion. La simulation des effets d’opérations de recherche de fuites ou de renouvellement est rendue possible par la formulation du modèle et peut ainsi orienter les choix et la programmation des interventions du gestionnaire.The degradation of the performance of water networks due to ageing has to be fought. The high financial stakes involved in keeping the quality of service at an acceptable level impose the need for a controlled and motivated management of assets. Leaks, whose effects are particularly detrimental for the resource, are one of the key indicators of the infrastructures deterioration. This study presents a tool to foresee the evolution of leaks, considering both the natural growth in time and the interventions of the operator to reduce them. Leak flows and repair records on District Metered Areas are used to elaborate this tool and calibrate a dynamic model, named the “three states model”. It is based on the double hypothesis that the leaks appear according to a Yule process and that they transform with time to pass through three successive states (background leaks, unreported leaks and manifest bursts). Considering the mean age of the DMAs, the model first restores the selected records by decomposing the leak flow into a part due to the background leaks and another part linked with the unreported leaks. Then, it allows the evolution of the leak flow at several time steps to be followed when various management scenarios are applied to the DMA. The simulation of the benefits of leak-finding or renewal operations is made possible by the model formulation and so can guide the choices and the programming of operator interventions