ARCHIVÉ - Planifier le remplacement des systèmes d'aqueduc vieillissants
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Le 08 février 2008 — Ottawa (Ontario)
Les municipalités canadiennes sont aux prises avec un problème économique de taille : partout au pays, les systèmes d'épuration, d'approvisionnement et de distribution de l'eau attendent d'être rénovés. Une étourdissante facture de plusieurs milliards de dollars! Heureusement, un logiciel créé par les chercheurs du CNRC facilitera la tâche des planificateurs en les aidant à identifier les conduites qui doivent être remplacées en premier. Ainsi, l'argent ira où il servira le mieux.
Selon un rapport de la Fédération canadienne des municipalités daté de novembre 2007, les villes dépenseront 31 milliards de dollars pour rénover l'infrastructure des systèmes d'aqueducs et d'égouts qui parviennent au terme de leur vie utile. Cette estimation inclut le coût de la réfection des conduites principales et des canalisations de distribution en train de se détériorer.
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| La réfection des conduites d'alimentation abîmées ou brisées coûtera cher aux municipalités canadiennes. |
« Remplacer les canalisations vieillissantes est très onéreux », convient Yehuda Kleiner, qui pilote le groupe de recherche sur les services publics souterrains à l'Institut de recherche en construction du CNRC (IRC-CNRC). « On parle d'estimés allant de 160 milliards à un billion de dollars pour l'Amérique du Nord au cours des 20 prochaines années. »
À la fin des années 1990, l'équipe de M. Kleiner a commencé à étudier les tendances historiques des bris de conduites principales. L'idée était de prévoir de tels accidents à l'avenir. « L'inspection visuelle des conduites est une entreprise aussi laborieuse que dispendieuse, déclare-t-il. Le recours à des techniques statistiques pour discerner les tendances est une solution de rechange efficace et bon marché. »
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| Le logiciel D-WARP du CNRC. |
Après six années de recherches, M. Kleiner et son collègue Balvant Rajani, assistés d'Ahmed Abdel Akher et de Solomon Tesfamariam, ont mis au point un logiciel baptisé D-WARP (pour Distribution Water mAins Renewal Planner ou logiciel de planification pour la réfection des conduites) qui aidera les municipalités à mieux planifier et gérer la réfection des aqueducs. D-WARP analyse les bris historiques de conduites pour en extraire les tendances, prévoit les taux de rupture à venir, calcule le coût de la vie utile et propose des scénarios pour planifier les travaux. Le logiciel prend en compte les paramètres temporels comme la température, la teneur en eau du sol, les précipitations et les techniques de « protection cathodique » qui ralentissent la corrosion [lire l'encadré].
Prévenir la corrosion des conduites principales
La corrosion reste la raison première du bris des conduites principales. Elle affecte jusqu'à 70 % de celles posées en Amérique du Nord. « Par bonheur, la corrosion est un processus électrochimique et on peut l'atténuer dans une certaine mesure », affirme M. Klein.
Dans une pile, le courant voyage de l'anode à la cathode. Quand une canalisation en métal se corrode, sa surface ferreuse agit à la manière d'une anode et s'épuise peu à peu. Une façon de l'éviter consiste à transformer le fer de la conduite en cathode – technique qui porte le nom de « protection cathodique ». « Essentiellement, on place un autre métal comme du zinc ou du magnésium près de la canalisation. Ce métal devient l'anode et c'est lui qui s'érode au lieu du fer de la conduite », conclut le chercheur.
« Jusqu'à présent, D-WARP est la première et unique approche permettant aux planificateurs d'envisager des facteurs dynamiques comme le climat et la protection cathodique, estime M. Kleiner. Grâce à D-WARP, les municipalités peuvent intégrer la protection cathodique à leurs prévisions de coût sur la vie utile des systèmes d'aqueduc. »
Parmi les utilisateurs potentiels du logiciel, mentionnons les ingénieurs municipaux, les planificateurs et les ingénieurs conseil. « On peut télécharger D-WARP sur notre site Web et l'essayer gratuitement pendant un an. Nous aimerions éventuellement en céder l'exploitation sous licence à un réalisateur de logiciel », explique M. Kleiner. Pour télécharger une copie du logiciel, il suffit de visiter le site : http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/ui/software/dwarp/index_f.html.
Entre-temps, les chercheurs du CNRC mettent au point des outils complémentaires qui élargiront les fonctions de D-WARP et s'attaqueront à d'autres aspects de la réfection des infrastructures. « Sous sa forme actuelle, D-WARP n'analyse que les groupes de conduites principales, ce qui est plus pratique pour la planification à un échelon élevé, reprend M. Kleiner. À présent, nous échafaudons des stratégies qui établiront quelles canalisations doivent être remplacées les premières, grâce à une aide financière de l'American Water Works Association Research Foundation (AwwaRF). »
Dans le cadre d'une initiative connexe, son équipe a élaboré le prototype T-WARP (pour Transmission Water mAins Renewal Planner, ou logiciel de planification pour la réfection des conduites de distribution), qui est créé pour prévenir la rupture des canalisations en prévoyant la rapidité avec laquelle elles se détériorent. « Les bris sont tolérables jusqu'à une certaine fréquence pour les petites canalisations, reprend le chercheur, mais pas pour les conduites principales, dont la rupture entraînera des conséquences majeures, entre autres le coût des travaux, les fuites d'eau, de sérieux problèmes de circulation, voire d'importants dommages aux bâtiments voisins et à l'environnement. » Le projet est coparrainé par l'AwwaRF et neuf compagnies de services publics du Canada, des É.-U. et d'Australie.
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| Le bris d'une conduite principale a parfois de lourdes répercussions comme l'illustre cette photo prise en 1999, à Gatineau (Québec). Photo, gracieuseté : service d'incendie de Gatineau |
Enfin, les chercheurs étudient l'incidence de la détérioration des conduites sur la qualité de l'eau. On espère ainsi développer un modèle informatique baptisé Q-WARP qui identifiera les causes probables de contamination de l'eau potable par les canalisations et servira à établir quelles mesures doivent être adoptées en priorité pour remédier à une telle situation. Il peut en effet y avoir contamination de l'eau avec la corrosion de divers éléments du réseau, la lixiviation de produits chimiques, la prolifération de microorganismes à l'intérieur des conduites ou d'autres motifs.
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