Décembre 2011

Groupe MERLIN

GESTION PATRIMONIALE

Groupe MERLIN Une tradition d’innovations au service des hommes

Indépendance - Expériences - Expertises - Proximité

Groupe MERLIN

GESTION

PATRIMONIALE

Définition d’un

programme de

renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Démarche proposée

Une démarche inspirée des travaux de recherche CARE-W

• Une analyse statistique de prévision des casses ou de vieillissement des canalisations en fonction de l’historique des interventions.

• Une analyse de criticité qui évalue l’importance d’un tronçon dans un réseau. Il détermine pour chaque tronçon, la perte en eau à l’aval si une casse survenait.

• Une analyse multicritère qui, à partir des résultats précédents et en prenant en considération d’autres éléments (matériau, ratio coût réparation / renouvellement, type de population desservie, trafic, opportunité de travaux,…), permet d’établir une hiérarchisation du renouvellement.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Démarche proposée

Décembre 2011

Groupe MERLIN

La gestion patrimoniale des réseaux d’AEP

Les apports des modèles prédictifs dans le processus de décision :

• Evaluer un indicateur technique dans le futur à partir

d’observations passées

• Tester des scénarios

• Choisir les conduites à renouveler

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Les données patrimoniales et d’environnement

Le réseau est subdivisé en tronçons.

Le tronçon est l’objet élémentaire d’étude.

La canalisation du tronçon est caractérisée par : Le matériaux

La longueur

La date de pose et éventuellement la date de renouvellement

Le diamètre, la nature des joints

L’environnement : pression, nature du sol, densité de branchements, position sous trottoir ou sous chaussée, trafic

Ces caractéristiques déterminent les covariables attachées à un tronçon

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Les données relatives aux incidents

Sur la base des différents incidents observés au cours d’une période d’observation doit être recherché l’historique des casses.

Ces casses doivent être obligatoirement reliées au tronçon de conduite.

Les informations suivantes doivent être recueillies : Date de l’intervention, localisation

Type d’incidents : fuite sur branchement, fuite sur joint, Cause présumée de l’incident, fait générateur de l’intervention (casse : spontanée, recherchée, provoquée)

Données complémentaires : état de la canalisation, impact de l’incident (durée et coût de la réparation, dégâts, perturbations… )

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Modèle de prévision de casse

A partir des données précédentes un modèle statistique détermine pour chaque tronçon du SIG le nombre probable de casses à un horizon de temps donné.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Données

Tronçons Casses

Modèle (Leyp)‏

Résultats

Paramètres Validation Prévisions

Données obligatoires : Identifiant Longueur Date de pose Date mise hors service (Matériau)‏ (Diamètre)‏

Données additionnelles: Pression Type de sol Type de surface Type de joint Revêtement …

Données obligatoires : Identifiant Date de casse (réparation)‏

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Tronçon 1

Période d'enregistrement des casses du réseau

Tronçon 2

Période d'observation t

Fenêtre d'observation T1 Pose

Pose Fenêtre d'observation T2

Tronçon 3

Fenêtre d'observation T3

Pose Hors service

Période de calage Période de validation

Période de prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Importation Exploration Création Construction Calage Validation Prévision

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel CASSES

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel Criticité criticité hydraulique

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Logiciel Criticité

• Une efficacité moindre de CRITICITE pour les réseaux fortement maillés

• Des évaluations à pondérer avec résultats d’une modélisation mathématiques ( modèle EPANET, PORTEAU … )

Décembre 2011

Groupe MERLIN

La Criticité hydraulique potentielle

On est capable aujourd’hui d’évaluer la criticité hydraulique potentielle de chaque tronçon du SIG s’il on dispose d’un modèle EPANET dont la topologie est calée sur celle du SIG :

• Ceci en effectuant au moyen d’une macro Excel pilotant EPANET autant de simulations qu’il est possible d’enlever un tronçon au modèle et en sommant les consommations des nœuds à pression négative.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Stratégie de renouvellement . Analyse multicritères

• La stratégie de renouvellement doit viser à

– à pérenniser les infrastructures de distribution

– à assurer l’alimentation de son territoire avec le plus de

fiabilité possible, au moindre impact et au meilleur cout .

une infrastructure d’alimentation en eau potable n’ayant pas

pour objectif premier d’être conçue et exploitée à la seule fin de

limiter les casses de conduite il faut introduire une analyse

multicritères permettant de hiérarchiser les travaux en fonction

de l’ensemble ces objectifs.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Définition des critères, en concertation avec le maître d’Ouvrage,

• des critères d’impact

(criticité hydraulique, indice linéaire de pertes, matériau, fiabilité vis-à-vis des abonnés prioritaires, impact de surface, perturbation du trafic routier, coût des travaux, ratio réparation/renouvellement…),

• des critères d’opportunités

à priori indépendants mais pouvant influencer la décision de renouveler le tronçon : travaux prévus sur le secteur(renforcement AEP, travaux de voirie ), extension urbaine future….

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Définition des critères

Exemple de critères d’impact :

• Ratio réparation/renouvellement

• Perturbation du trafic routier

• Indice linéaire de perte

• Indice linéaire de criticité hydraulique

Besoin d’établir des tableaux de prix et de durée d’intervention suivant le matériau et le diamètre

Besoin d’établir des tableaux de prix moyens de renouvellement

Besoin d’évaluer les secteurs à trafic routier important

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Définition des critères

Exemple de critères d’opportunité :

• Travaux prévus sur le secteur (travaux de voirie …),

• Renforcement pour extension urbaine future ou aménagements découlant du diagnostic hydraulique…

Besoin d’estimer « de manière globale » les travaux

envisagés sur les 5 prochaines années

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Choix et Pondération des critères

Il est alors nécessaire d’estimer l’importance de chacun de ces critères vis à vis du renouvellement.

Ceci peut être réalisé par la pondération de ceux ci

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Analyse multicritères et Hiérarchisation des tronçons vis-à-vis du renouvellement

• l’agrégation de ces critères ( normalisation puis pondération) permet d’établir une note pour chacune des canalisations.

• Les résultats de cette réflexion statistique permettront d’orienter et de hiérarchiser le programme de renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

concaténation des tronçons

La liste des tronçons éligibles issue de la hiérarchisation des tronçons vis-à-vis de l’analyse multicritères comporte très souvent de très nombreux tronçons de faible longueur si bien qu’il est difficile d’assimiler cette liste à un programme de travaux réaliste. Il n’est pas envisageable, sauf cas particulier, d’ouvrir un chantier pour renouveler des tronçons de faible longueur (0,5 ml à 10 ml) et ceci pour deux raisons principales : - tout chantier comporte des couts fixes (installation de chantier) ce qui renchérit notablement les prix linéaires d’un tel renouvellement - toute ouverture de chantier génère une gêne pour les riverains, les multiplier n’est donc pas souhaitable.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Identification des chemins à risque

Les chantiers de renouvellement doivent donc avoir, sauf cas particulier, une longueur minimum, celle-ci peut être évaluée entre 100 et 250 ml. Il faut identifier les chemins les plus à risque qui après hiérarchisation constitueront les chantiers de travaux de renouvellement.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Définition du programme de travaux de renouvellement des conduites de distribution

La confrontation des gains attendus du programme de travaux et de son impact sur le prix de l’eau permet de proposer un rythme de renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Conclusions

De l’intérêt de lancer une étude de gestion patrimoniale des réseau AEP .

• Récupérer et évaluer la qualité de la connaissance de son patrimoine

• Evaluer et optimiser les programmes de renouvellement au regard de ses objectifs .

• Identifier en fonction de ses objectifs les améliorations à apporter au SIG afin d’augmenter la pertinence de la démarche

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Etudes déjà réalisées

Schéma Directeur d’AEP Nevers :

• Intégration de la démarche précédente afin d’établir le programme de renouvellement des canalisations

Communauté Urbaine de Lille :

• Audit des outils mis en œuvre par le concessionnaire (E.D.N.)

• Confrontation avec l’outil CASSES CRITICITE ANALYSE MULTICRITERES

• Définition du prochain programme quinquennal

S.E.D.I.F.

• Hiérarchisation des conduites à renouveler

• Probabilité de casse des tronçons

• Concaténation pour établissement d’un programme de renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

S E D I F

Syndicat des Eaux d’Ile-de-France

• 8 065 km de conduites d’eau potable de DN 40 à DN 2000

• 142 communes de sept départements de la région parisienne

• 4 millions d’habitants (550 000 abonnés) des communes concernées

Décembre 2011

Groupe MERLIN

SEDIF

Décembre 2011

Groupe MERLIN

SPECIFICITES DE LA MISSION :

• Vérification et la mise en forme des données

• Pré-analyse des données (statistiques descriptifs) pour identifier les paramètres les plus pertinents

• Analyse au moyen du logiciel « CASSES » utilisant le modèle « LEYP »

• Comparaison des casses observées depuis 2009 et les prévisions effectuées entre 2006 et 2009

• Évolution du nombre de casses prévu selon les différentes stratégies de renouvellement

• Concaténation de tronçons adjacents pour identifier les chemins à risque

• Analyse de la pertinence et conseil à la collectivité pour l’établissement du programme 2012 de renouvellement des canalisations de distribution (20 km environ de canalisations)

S E D I F Gestion patrimoniale des réseaux :

Hiérarchisation des conduites de distribution à renouveler

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Nombre de casses prévu : (2008 - 2010) : 2 444

Nombre de casses observé : (2008 - 2010) : 2 967

S E D I F Fonte grise

Décembre 2011

Groupe MERLIN

600

700

800

900

1000

1100

1200

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

0/0

0,5/0

0,75/0

1/0

1,25/0

1,5/0

0/0,5

0/0,75

0/1

0/1,25

0/1,5

S E D I F Evolution nombre de casses sur conduites en

fonte grise en fonction des stratégies de renouvèlement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

S E D I F Prévisions de casses 2011 – 2013

(triées par NCP décroissant)

21100897 FG 235 10 0.7496 3.1918 0.7794 3.3099 0.8061 3.4324

61900174 FG 283.2 8 0.6235 2.2031 0.6518 2.2967 0.6776 2.3942

32400101 Autre 364.85 3 0.6070 1.6648 0.7288 1.9934 0.8738 2.3966

60101629 Acier 219.16 7 0.5988 2.7341 0.6364 2.8977 0.6729 3.0723

20300550 FG 383.15 6 0.5072 1.3247 0.5307 1.3823 0.5523 1.4424

40200002 FG 381.46 5 0.4959 1.3010 0.5237 1.3701 0.5500 1.4428

11301454 FG 255.58 7 0.4820 1.8873 0.5017 1.9 589 0.5193 2.0331

61000064 FG 355 6 0.4760 1.3418 0.4954 1.3926 0.5128 1.4454

300007340 Acier 296.25 4 0.4692 1.5850 0.5064 1.7060 0.5439 1.8372

51200642 FG 206.94 7 0.4227 2.0440 0.4313 2.0797 0.4376 2.1160

32100725 FG 341 5 0.4223 1.2392 0.4408 1.290 1 0.4577 1.3430

60101861 FG 235.67 6 0.3939 1.6725 0.4076 1.7258 0.4194 1.7808

43200391 Autre 188.24 3 0.3931 2.0899 0.4464 2.3665 0.5052 2.6857

60601348 FG 366.85 4 0.3837 1.0465 0.4002 1.0887 0.4152 1.1326

52101892 FG 491.95 4 0.3783 0.7695 0.3981 0. 8076 0.4167 0.8476

ID Matériau Longueur Nb Casses

1995 2010

NCP

2011

TCP

2011

NCP

2012

TCP

2012

NCP

2013

TCP

2013

Décembre 2011

Groupe MERLIN

S E D I F 4 études vendues une cinquième en préparation

1 ère mission en 2011, pour établir la hiérarchisation des conduites de diamètre inférieur ou égal à 300 mm à renouveler en utilisant un modèle de prévisions de casses calé avec les casses observées sur la période 1996 à 2010 puis en établissant des programmes de travaux constitués par agrégation des tronçons de conduites les plus vulnérables au sein de chemins critiques ; cette démarche a été menée dans la continuité des approches mises en œuvre par VEOLIA en 2009. Puis, début 2012, pour établir le programme de renouvellement de l’année 2013, le modèle a été repris avec le même jeu de covariables, mais avec mise à jour de la base de données tronçons et prise en compte des casses enregistrées en 2011. Fin 2012, une réflexion a été menée afin de cerner le cadre et la méthodologie d’élaboration d’un programme pluriannuel de renouvellement qui a débouché sur la préparation d’un programme triennal. Pour ce faire, et compte tenu du basculement de l’exploitant sur un nouvel outil SIG et de la modification de la base tronçons (augmentation de plus de 30% du nombre de tronçons), une nouvelle hiérarchisation des tronçons et des chemins critiques à renouveler sur la base du taux de casses prévisible a été établie début 2013. A cette occasion s’est posé le problème de la formalisation de la stratégie du renouvellement des conduites de distribution vis-à-vis : - du critère d’âge moyen affiché, - de l’impact sur l’évolution du taux de casses des programmes effectifs de travaux de renouvellement y compris la part réalisée par le délégataire , - de l’impact de la hiérarchisation sur la base du seul taux de casses sur la répartition en diamètre des conduites dont le renouvellement est préconisé.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

S E D I F

Impact des critères sur la nature des travaux de renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

• 4 175 km de conduites d’eau potable de DN 40 à DN 800

• Alimentation d’environ 1 Million d’habitants à travers 62 communes

Communauté urbaine de Lille

Décembre 2011

Groupe MERLIN

SPECIFICITES DE LA MISSION :

• Diagnostic des 2 Outils d’aide à la décision développés par le concessionnaire en 2004 et en 2009 ayant conduit chacun à des préconisations divergentes (seulement 20 % de résultats communs)

• Analyse critique des hypothèses de calcul, des méthodes et des résultats

• Mise en place d’un nouvel outil sur la base des logiciels «CASSES » et «CRITICITÉ » développés par le CEMAGREF suivi d’une analyse multicritères

• Après comparaison des résultats obtenus par ces trois outils, mise en place à L.M.C.U. du nouvel outil

• Etablissement sur ces bases du programme pluriannuel de renouvellement optimisé et chiffré

Analyse et comparaison des résultats fournis par les outils existants pour l’élaboration du programme de renouvellement des conduites d’eau potable, mise en place d’un nouvel outil et établissement du prochain programme quinquennal de renouvellement

Communauté urbaine de Lille

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Analyse des outils du délégataire

Les écarts entre les deux outils s’expliquent et proviennent :

• de la différence des jeux de données ( évolution de la base de données)

• de la prise en compte de la criticité dans l’outil 2

• de la comparaison d’une fin de programme (6 à 10 ans pour l’outil 1) avec un début de programme ( 1 à 5 ans pour l’outil 2).

S’il sera possible de comparer les performances des outils de prévision de casse des différentes approches.

Les programmes de travaux resteront tributaires de la définition et de l’importance accordée aux critères sur la base desquels le maitre d’ouvrage souhaitera définir son choix.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

LMCU : préconisations

• Substitution du logiciel CASSES aux modèles de prévision actuellement utilisés (supériorité de CASSES en terme de performances et de souplesse d’utilisation démontrée )

• Au regard des objectifs assignés au délégataire diminution du poids de la criticité afin de privilégier l’efficacité du programme de renouvellement vis-à-vis de la bonification du rendement du réseau .

Risque = taux de casse x (0,8+0,2 x criticité potentielle)

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Points sensibles

Axes stratégiques

non oui

Bâtiments sensibles

Trafic léger

Trafic moyen

Trafic lourd

0,3

0,7

0 1

0,2

0,6

1

Centres médico-sociaux

Lieux de vie collective

Dialysés particuliers

0,2

oui non

0 1

Hôpitaux / Cliniques

Industries

sensibles Bâtiments spécifiques

1 0,9 0,7

0,5

0,3

Détails des trois catégories de bâtiments suivants :

Décembre 2011

Groupe MERLIN

impact de l’introduction de la criticité sur l’évolution des casses

Décembre 2011

Groupe MERLIN

NEVERS

AGGLOMERATION DE NEVERS

• 800km de conduites d’eau potable

• 10 communes

• 70 000 habitants

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Résultats de modélisation du logiciel CASSES

Détermination des covariables explicatives :

Matériau : Le nombre casses pour les matériaux autre que

fonte est très faible classification des tronçons en « fonte »

ou « autre »

Le taux de casses pour les petits diamètres est beaucoup plus

important le diamètre sera sans doute retenu dans le

modèle comme covariable significative.

Pas de tendance simple au vieillissement comme pour la

majorité des réseaux (taux de casses est + élevé durant la

période de reconstruction après la 2nde guerre mondiale)

Le classement d’âge des conduites a été effectué par décennie

de pose

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Résultats de modélisation du logiciel CASSES

Résultats de calage

Le diamètre est une covariable significative

Le log de la longueur est une covariable significative

La Fonte est une covariable significative

Les périodes 1900-1930, 1940-1950, 1980-1990,2000-2010 et les

années 1960 et 1970 sont des covariables significatives

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Résultats de modélisation du logiciel CASSES

L’établissement de la cartographie des taux de casses en

fonction du linéaire global sur l’ADN permet dans un

premier temps d’identifier les tronçons « à risque »

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Renouvellement patrimonial – Critères d’impact retenus

une série de critères d’impact :

Ratio réparation/renouvellement

Perturbation du trafic routier

Indice linéaire de perte

Indice linéaire de criticité hydraulique (en fonction des résultats de CRITICITE)

Etablissement des tableaux de prix et de durée d’intervention suivant le matériau et le diamètre

Etablissement des tableaux de prix moyens de renouvellement

Evaluation des secteurs à trafic routier important

4 critères d’impacts proposés

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Définition des critères d’impact

Les critères d’impact tiennent systématiquement compte du coût de renouvellement afin de ramener l’intérêt du renouvellement du tronçon à son coût

Etant donné le caractère fortement maillé des réseaux (criticité potentielle très faible), la criticité hydraulique du tronçon intègre les résultats de la modélisation EPANET

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Renouvellement patrimonial – Critères d’opportunité retenus

Travaux prévus sur le secteur (travaux de voirie, RD),

Renforcement pour extension urbaine future ou aménagements découlant du diagnostic hydraulique…

2 critères d’opportunité proposés

à priori indépendants mais pouvant influencer la décision de renouveler le tronçon

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Renouvellement patrimonial – Création de l’outil d’analyse

Un fichier Excel intégrant

les données de base de chaque tronçon

les résultats de CASSES

les résultats EPANET et CRITICITE

les bases de prix

Possibilité d’export des résultats complets ou choix d’un montant de renouvellement annuel

L’export des résultats permet d’affiner le poids des tronçons en fonction du linéaire total ou du montant global de renouvellement

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Renouvellement patrimonial – Poids des critères retenus

Critère d'impact global Somme Pondérée

RRRi PTRi ILPi ICHi Total

Poids des critères 0.2 0.35 0.1 0.35 1

Le trafic routier et l’importance hydraulique du tronçon ont les poids les plus importants

Critère d'Opportunité Global Somme Pondérée

TPSi RENFi Total

Poids des critères 0.5 0.5 1

Les critères d’opportunités ont un poids équivalent

Calcul du score Global Somme Pondérée

CIGi COGi Total

Poids des critères 0.8 0.2 1

Les critères d’impacts restent prépondérants dans la note globale

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Renouvellement des réseaux

• L’utilisation de l’outil permet de stabiliser le nombre de casses sur le

patrimoine de l’ADN (courbe rouge)

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Etudes en cours

Syndicat de la montagne noire

• Dans le cadre d’un schéma directeur

• Hiérarchisation des conduites à renouveler sur la base des probabilités de casse des tronçons établies par le logiciel CASSES

DINAN (CODI)

• Etude pour la mise en place d’un outil de définition des programmes de renouvellement des conduites de distribution intégrant la mise en œuvre du logiciel CASSES .

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Etudes en cours

SERPN ( siaep sud Rouen)

• Audit des pratiques en matière de gestion de la connaissance patrimoniale.

• Analyse des données disponibles afin de définir le programme de travaux de renouvellement au moyen du logiciel CASSES et des approches multicritères préconisées par CARE-W

• Préconisations afin de préparer la mise en œuvre de tels outils

Décembre 2011

Groupe MERLIN

Etudes en cours

Syndicat du Bas Languedoc :

• Audit de la connaissance patrimoniale

• Implémentation de la base tronçons du SIG notamment en terme d'âge de chacun des tronçons du SIG ( ceci permet par ailleurs, de répondre aux obligations de la réalisation du descriptif détaillé imposé à l’échéance fin déc. 2013 par le décret du 27 janvier 2012)

• Reconstitution de l’historique des casses

• Mise en œuvre de CASSES et d’une analyse multicritères afin de définir un programme pluriannuel de renouvellement des conduites du Syndicat

• Transfert des outils au Syndicat et formation des agents.

Décembre 2011

Groupe MERLIN

FIN