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ECOLE NATIONALE DUGENIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENTDE STRASBOURGSOCIETE D’AMENAGEMENTURBAIN ET RURALModélisation, diagnostic et optimisation del’exploitation de réseaux d’eau potable :Exemple du Syndicat du Vignoble (Loire Atlantique)Mémoire présenté pour l’obtention : du diplôme d’ingénieur de l’ENGEESLuc VINCENT Juillet 2008

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT- 2 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTRemerciementsParce que l’apport d’une expérience professionnelle dépend en grande partie des relations établiesavec le personnel, je tiens tout particulièrement à remercier :M. Gorioux, chef du centre de La Baule, M. Lafay, responsable du service « projets et moyenscommuns » ainsi que M. Laurent, mon maitre de stage pour leur accueil et leurs conseils,M. Bondu et M Durault ainsi que toutes les personnes de terrain pour leur connaissance del’exploitation et du fonctionnement du réseau du Vignoble et pour leur sympathie,Dominique Vasselin, Damien Lehembre et Philippe Doassans pour avoir facilité mon travail parleurs conseils et une aide technique très précieuse,Enfin, l’ensemble des personnes du centre de La Baule avec lesquelles j’ai eu l’occasion detravailler, pour leur accueil et leur gentillesse.- 3 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTRésuméFace à la dégradation des rendements sur le SIAEP du vignoble, géré selon un contratd’affermage par la SAUR, le réseau d’eau potable du secteur (plus de 1150km) a été modélisé àl’aide du logiciel Aquasoft afin d’identifier d’éventuels problèmes, d’établir un diagnostic et deproposer des solutions.Cet état des lieux a permis de mettre en évidence des zones sensibles en termes de forteset de faibles pressions, expliquant la difficulté des agents de terrain à gérer les pertes en eau, ledébit de fuite étant en effet directement lié à la pression de service. De ce fait, des solutions ontété proposées et testées à l’aide du modèle hydraulique afin de limiter les pertes tout en assurantun service satisfaisant chez l’abonné, avec des pressions comprises entre 25 et 65mce.Parallèlement, le contrat arrivant à échéance en 2010, dans une démarche commerciale,un modèle d’évolution des besoins dans le futur, à l’horizon 20 ans, a été crée. Ce modèle a pourbut de déterminer les futures insuffisances du réseau et les futures zones sensibles en termes depression. Là encore, des solutions seront proposées et qui, là encore, viseront à assurer unservice satisfaisant à l’abonné.Les propositions de travaux qui découlent de cette étude (pose de stabilisateurs depression, de vannes et de compteurs de télégestion, renforcement de conduites) seront priorisées,chiffrées et présentées par le groupe SAUR à la fin du mois de juillet 2008 au Syndicat.- 4 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAbstractResults of the year 2007 on the Vineyard SIAEP, managed by SAUR, were less good thanthe year before. That is why the drinking water supply network of this field (around 1150km) hasbeen modeled with software called Aquasoft, in order to identify problems, to establish a diagnosisand to give solutions to it.This inventory of fixtures has pointed out sensitive areas in terms of low and highpressures, which explain the difficulties to manage water losses, because leakages are directlyrelated to the operating pressure.Then solutions were proposed and tested by the hydraulic model with the aim to have everywherean operating pressure ranged between 2.5 and 6.5 bars.Moreover, considering that the contract is almost at its end, so for commercial reasons,another hydraulic model has been created with a simulation of the water needs of the VineyardDrinking water supply network in 20years. A diagnosis has also been established and solutionshave also been given in order to get a better operating pressure.All the proposals resulting from this (installation of pressure stabilizers, valves, watermeters and new pipes) will be ranged by importance, the cost of every each one will be calculatedand all these proposals will be submitted by SAUR to the Vineyard SIAEP in the end of July 2008.- 5 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTSommaireListe des sigles et abréviations :....................................................................................................................- 8 -Liste des figures et tableaux :........................................................................................................................- 9 -Introduction .................................................................................................................................................- 11 -1. Présentation .........................................................................................................................................- 12 -1.1 Présentation du groupe SAUR.....................................................................................................- 12 -1.1.1 Le groupe.............................................................................................................................- 12 -1.1.2 Le centre Loire-Atlantique ..................................................................................................- 13 -1.2 Présentation de l’étude ................................................................................................................- 14 -1.2.1 Le Syndicat Intercommunal d’Adduction en Eau Potable du Vignoble.....................................- 14 -1.2.2 Résultats d’exploitation du réseau étudié...................................................................................- 16 -1.2.3 Fonctionnement hydraulique du réseau......................................................................................- 18 -2. Modélisation : méthodologie...............................................................................................................- 22 -2.1 Construction du modèle.....................................................................................................................- 22 -2.1.1 Préambule...................................................................................................................................- 22 -2.1.2 Création de l’armature................................................................................................................- 22 -2.1.3. Répartition des consommations.................................................................................................- 23 -2.1.4. Définition des équipements présents.........................................................................................- 23 -2.2 Campagne Hydraulique.....................................................................................................................- 23 -2.3 Calage Hydraulique...........................................................................................................................- 24 -2.3.1. Calage des débits.......................................................................................................................- 24 -2.3.2. Calage des pressions..................................................................................................................- 25 -3. Exploitation du modèle .......................................................................................................................- 26 -3.1 Hypothèses de création du modèle....................................................................................................- 26 -3.2 Limites du modèle.............................................................................................................................- 27 -3.3 Evolutions et perspectives.................................................................................................................- 27 -3.3.1. Etude statistique sur les consommations ...................................................................................- 27 -3.3.2. Données du SDAEP ..................................................................................................................- 28 -3.3.3. Hypothèses de création des modèles .........................................................................................- 28 -3.4 Anomalies constatées ........................................................................................................................- 29 -3.4.1. Difficultés de calage : Haute-Goulaine .....................................................................................- 29 -3.4.2. Mesure anormale de pression : ZA du Pâtis, la Haye-Fouassière .............................................- 29 -4. Diagnostic hydraulique du jour moyen de pointe 2008.......................................................................- 31 -4.1 Diagnostic des pressions ...................................................................................................................- 31 -4.1.1. Faibles pressions........................................................................................................................- 32 -4.1.2. Fortes pressions .........................................................................................................................- 35 -4.2 Diagnostic des vitesses et des grandeurs associées ...........................................................................- 44 -4.2.1. Répartition des vitesses .............................................................................................................- 44 -4.2.2. Répartition des pertes de charges linéaires................................................................................- 44 -4.2.3. Autonomie des réservoirs..........................................................................................................- 46 -4.2.4. Durée de fonctionnement des organes de pompage ..................................................................- 46 -5. Diagnostic hydraulique du jour moyen de pointe 2028.......................................................................- 47 -5.1 Diagnostic des pressions ...................................................................................................................- 47 -5.1.1. Faibles pressions........................................................................................................................- 47 -5.1.2. Fortes pressions .........................................................................................................................- 53 -5.2 Diagnostic des vitesses et grandeurs associées ................................................................................- 59 -5.2.1. Répartition des vitesses .............................................................................................................- 59 -5.2.2. Répartitions des pertes de charges linéaires ..............................................................................- 60 -5.2.3. Autonomie des réservoirs..........................................................................................................- 61 -5.2.4. Durée de fonctionnement des organes de pompage ..................................................................- 61 -5.3 Conclusion du diagnostic ..................................................................................................................- 62 -6. Scenarii................................................................................................................................................- 63 -6.1 Renforcement de la conduite d’alimentation du château d’eau du Butay (Château-Thébaud) ........- 63 -- 6 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTListe des sigles et abréviations :GEREMI : Gestion des REseaux par Moyens InformatiquesHMT : Hauteur Manométrique TotaleIGN : Institut Géographique NationalILP : Indice Linéaire des PertesJdp : Jour de Pointemce : Mètres de colonne d’eauNet&GIS : Networks & Geographical Information SystemsNGF : Nivellement Générale de FrancePdc : Perte de chargeSAUR : Société d’Aménagement Urbain et RuralSIAEP : Syndicat Intercommunal d’Adduction en Eau PotableSMCSELA : Syndicat Mixte des Collectivités du Sud Est de la Loire AtlantiqueUDI : Unité de Distribution Indépendante- 8 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTListe des figures et tableaux :Figure 1 : Carte des centres de la région ouest..................................................................................- 13 -Figure 2 : Localisation du secteur du Vignoble.................................................................................- 14 -Figure 3 : synoptique global du réseau................................................................................................- 1 -Figure 4 : Logger posé sur poteau incendie.........................................................................................- 1 -Figure 5 : exemple de courbe de calage de débit...............................................................................- 25 -Figure 6 : exemple de courbe de calage de pression .........................................................................- 25 -Figure 7 : Courbe de consommation type retenue pour le modèle....................................................- 26 -Figure 8: Copie d'écran du logiciel Winfluid de l'enrgistrement de la ZA du pâtis ..........................- 29 -Figure 9 : Carte des pressions du secteur de Coursay .......................................................................- 31 -Figure 10 : Carte des pressions du secteur de Saint Julien de Concelles ..........................................- 31 -Figure 11 : Carte de la répartition des pressions de la zone desservie par ........................................- 32 -Figure 12 : Carte détaillée de la répartition des pressions de la zone desservie par..........................- 33 -Figure 13 : Courbe de marnage de la bâche de la Chalousière..........................................................- 33 -Figure 14 : Marnage de la bache ( à gauche) et du château d'eau (à droite)......................................- 34 -Figure 15 : Carte des pressions du bourg de Maisdon sur Sèvre.........................................................- 1 -Figure 16 : Carte des pressions à la Chapelle Basse Mer..................................................................- 35 -Figure 17 : Carte des pressions à la Chapelle Basse Mer après améliorations..................................- 36 -Figure 18 : Enregistrement des pressions à la Station d'Epuration du Loroux-Bottereau.................- 36 -Figure 19 : Enregistrement des pressions au lieu-dit de la Bazillère au Landreau............................- 37 -Figure 20 : Carte des pressions du Loroux-Bottereau et du Landreau en heure creuse ....................- 37 -Figure 21 : Carte des pressions : secteur du Loroux-Bottereau et du Landreau après améliorations- 38 -Figure 22 : Carte des pressions du bourg de Saint Fiacre sur Maine ................................................- 38 -Figure 23 : Carte des pressions du secteur de Château-Thébaud ......................................................- 39 -Figure 24 : Carte des pressions du secteur de Haute-Goulaine .........................................................- 40 -Figure 25 : Carte des pressions du secteur de Haute-Goulaine après modifications.........................- 40 -Figure 26 : Carte des pressions du secteur de la Croix-Moriceau.....................................................- 41 -Figure 27 : Carte des pressions du sud de la Chalousière .................................................................- 42 -Figure 28 : Carte de pressions du secteur du Pont Grenouiller .........................................................- 43 -Figure 29 : Répartition des vitesses dans les conduites du réseau du Vignoble................................- 44 -Figure 30 : Répartition des pertes de charge linéaire dans le réseau du Vignoble ............................- 44 -Figure 31 : Carte des pertes de charge linéaires sur le secteur du Loroux-Bottereau .......................- 45 -Figure 32 : Carte des pertes de charge linéaires du secteur de la Chalousière ..................................- 45 -Figure 33: Carte des pressions du village de Barbechat (à gauche) et Haute-Goulaine ( à droite) ...- 47 -Figure 34 : Carte des pressions du secteur du Loroux-Bottereau......................................................- 48 -Figure 35 : Allure de l'évolution d'un point du Loroux-Bottereau ....................................................- 48 -Figure 36 : Carte des pressions du secteur de Saint Hilaire de Clisson.............................................- 49 -Figure 37 : Carte des pressions de Maisdon sur Sèvre......................................................................- 50 -Figure 38 : Carte des pressions détaillée de Maisdon -sur-sèvre en 2028.........................................- 50 -Figure 39 : Carte de spressions globales et détaillées du secteur alimenté par .................................- 51 -Figure 41 : Courbe de fonctionnement de la station de surpression du Brochet...............................- 52 -Figure 40 : Courbe de marnage de la bâche de la Chalousière, à gauche, ..........................................- 1 -Figure 42 : Carte des pressions du bourg de Saint Fiacre .................................................................- 53 -Figure 43 : Carte des pressions du bourg de Chpateau-Thébaud ......................................................- 53 -Figure 44 : Carte des pressions du secteur de la Croix Moriceau .....................................................- 54 -Figure 45 : Carte des pressions du secteur ..........................................................................................- 1 -Figure 46 : Carte des pressions du nord de la Chapelle Basse Mer...................................................- 55 -Figure 47 : Carte des pressions du secteur du Loroux-Bottereau......................................................- 56 -Figure 48 : Carte des pressions du secteur de Haute-Goulaine .........................................................- 57 -Figure 49 : Carte des pressions du secteur du Landais......................................................................- 58 -Figure 50 : Répartitions des vitesses dans les conduites du réseau du Vignoble ..............................- 59 -Figure 51: Répartition des pertes de charge linéaires en 2028..........................................................- 60 -Figure 52 : Courbe de la variation de la pdc linéaire de la conduite d'alimentationdu chateau d'eau du Butay...................................................................................................................- 1 -- 9 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTFigure 53: Carte schématique de la zone concernée..........................................................................- 63 -Figure 54 : Courbe de marnage actuelle du château d'eau du Butay.................................................- 64 -Figure 55 : Courbe de marnage du Château d'eau du Butay, canalisation actuelle, dans 20 ans ......- 64 -Figure 56 : Courbe de marnage du réservoir du Butay dans 20 ans, avec la canalisation renforcée.- 65 -Figure 57: Carte schématique de la zone concernée..........................................................................- 66 -Figure 58 : Courbe de marnage de la grande Bâche de la Bazouinière, en jour de pointe moyen 08- 67 -Figure 59 : Courbe de marnage de la grande Bâche de la Bazouinière, en jdp moyen 2028 ............- 67 -Figure 60 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière, en jdp moyen 2028 et avec lacanalisation renforcée sur toute sa longueur .....................................................................................- 68 -Figure 61: Carte schématique du fonctionnement envisagé de la zone.............................................- 70 -Figure 62 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière en jour de pointe moyen 08.- 71 -Figure 63 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière en jdp moyen 2028..............- 72 -Figure 64: Fonctionnement hydraulique schématique du secteur de Saint Julien de Concelles .......- 73 -Figure 65 : Carte des pressions secteur de St-Julien de Concelles en jdp moyen, h de pointe, 2028- 74 -Figure 66: carte des pressions du secteur du Pont Grenouiller stabilisé ...........................................- 75 -Figure 67 : Fonctionnement schématique de l'adduction du château d'eau de Coursay....................- 76 -Figure 68 : Allure des pressions dans la conduite d'alimentation/distribution..................................- 76 -Figure 69 : Courbe de marnage du reservoir de Monnières Coursay................................................- 77 -Figure 70 : Pression à l'aval immédiat du Chateau d'eau de Coursay en distribution arrive.............- 77 -Figure 71 : Fonctionnement hydraulique schématique de la zone située au sud du feeder...............- 78 -Figure 72 : Carte des pressions dans la zone située au sud du feeder ...............................................- 79 -Tableau 1 : résultats d'exploitations du réseau ..................................................................................- 16 -Tableau 2 : Bâches et réservoirs du réseau du Vignoble...................................................................- 20 -Tableau 3 : Très gros consommateurs (supérieure à 10 000m3/an)..................................................- 23 -Tableau 4 : Campagne de mesure et matériel utilisé.........................................................................- 24 -Tableau 5 : Evolution des consommations du SIAEP du Louroux-Botterau....................................- 27 -Tableau 6 : Autonomie des réservoirs...............................................................................................- 46 -Tableau 7 : Durée de fonctionnement des organes de pompage .......................................................- 46 -Tableau 8 : Evolution relative des vitesses dans les canalisations ....................................................- 59 -Tableau 9: Evolution relative des pertes de charge linéaires.............................................................- 60 -Tableau 10 : Evolution comparative de l'autonomie des reservoirs ..................................................- 61 -Tableau 11: Etude comparatives : durées de fonctionnement des organes hydrauliques du réseau..- 61 -Tableau 12: Principaux critères et valeurs observés dans la situation actuelle. ...............................- 64 -Tableau 13: Principaux critères et valeurs observés dans 20 ans avec la canalisation actuelle .......- 65 -Tableau 14 : Principaux critères et valeurs observés en 2028 et avec la canalisation renforcée.......- 65 -Tableau 15 : Principaux critères&valeurs observés : canalisation actuelle et jdp moyen actuel.......- 67 -Tableau 16: Principaux critères & valeurs observés :canalisation actuelle et en jdp moyen 2028 ...- 68 -Tableau 17 : Principaux critères & valeurs observés en jdp moyen 2028 : canalisation renforcéesur toute sa longueur..........................................................................................................................- 68 -Tableau 18 : Vitesses avec une capacité de pompage supérieure......................................................- 69 -Tableau 19 : Principaux critères et vitesses observés sur le réseau en jour de pointe moyen 2008 ..- 71 -Tableau 20 : Principaux critères et vitesses observés sur le réseau en jour de pointe moyen 2028 ..- 72 -Tableau 21 : Principaux critères et vitesses observés dans le réseau en jour de pointe moyen,heure de pointe, 2028 ........................................................................................................................- 74 -- 10 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTIntroduction« Quel est le comportement d’un réseau lors d’un jour de pointe ? »«Un poteau incendie à cet endroit assurera-t-il une pression et un débit suffisants à n’importe quelle heureet à n’importe quelle période de l’année ? »« Cette commune pourrait –elle être alimentée par le réseau de ce syndicat ? »« Quelles seraient les conséquences du Bypass de tel ouvrage ? »Voici quelques exemples de questions auxquelles l’exploitant de réseau d’eau potable estsouvent confronté et auxquelles il est difficile d’apporter une réponse précise en ne s’appuyant quesur des observations empiriques. C’est pour répondre à ce genre de problématiques que les outilsde modélisation ont été développés.Ce rapport présente donc l’étude de modélisation qui a été réalisée sur le réseau suSyndicat Intercommunal d’Adduction en Eau Potable du Vignoble (Loire-Atlantique) dont SAUR estl’exploitant. Ce réseau, situé dans la deuxième ceinture nantaise, composé de 22 communes pourun linéaire total de plus de 1150km, connait en effet des baisses de rendements significatives etquelques problèmes de pressions de service.De plus, le contrat d’affermage arrivant bientôt à son échéance, SAUR souhaitant naturellementêtre reconduit, le groupe a donc proposé d’établir un diagnostic de la situation actuelle du réseaumais aussi de la situation future, à échéance vingt ans.Dans le présent rapport se trouvent donc une présentation de l’étude menée, laméthodologie employée pour la construction du modèle et ses différentes étapes, les diagnosticsqui découlent de la modélisation, des propositions d’améliorations et des scénarii de modificationde l’architecture du réseau.Il est enfin à noter que dans ce rapport ne se trouvent pas de plans détaillés ou de plans desectorisation du réseau étudié mais uniquement des synoptiques de ce réseau et des copiesd’écran du logiciel de modélisation, conformément à la demande formulée par le groupe SAUR.- 11 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT1. Présentation1.1 Présentation du groupe SAUR1.1.1 Le groupeLe groupe Saur (Société d’Aménagement Urbain et Rural) est un leader historique de lagestion déléguée de services pour les collectivités locales dans les domaines de l’eau et de lapropreté en France. Il est de plus un des acteurs de référence sur le marché de l'ingénierie et de laconstruction d’ouvrages liés au traitement de l’eau. Depuis sa création en 1933, le Groupe a connuun fort développement en passant du rang d’opérateur local à celui d’acteur national etinternational reconnu. Il a élargi sa base de clients, au-delà des collectivités locales, aux clientsindustriels.Le Groupe est aujourd’hui réparti en quatre entités :Saur : Opérateur de gestion déléguée de services d’eau et d’assainissement, dessert en eaupotable et traite les eaux usées de 5,5 millions de clients dans plus de 6 700 communes etagglomérations, dont celles de Nîmes, Brive et Royan pour les plus importantes.Coved : Filiale "propreté" du groupe Saur, Coved maîtrise l'ensemble de la chaîne des métiers dunettoiement, de la collecte, de la valorisation et du traitement des déchets. Elle assure auxcollectivités et aux industriels le respect des normes environnementales en vigueur et la traçabilitédes déchets collectés. Avec 2 700 collaborateurs, Coved dessert plus de 5 millions d’habitants enFrance.Stereau : Filiale ingénierie du Groupe, assure la conception et la construction d’importantesstations d’épuration et d’usines de production d’eau potable pour de vastes agglomérationscomme celles de Lyon, Saint-Etienne ou Paris-Région Parisienne (Les Grésillons).Saur international : Producteur et distributeur d'eau potable et d'électricité sur quatre continents,Saur International contribue au confort quotidien de 42 millions de consommateurs dans 17 pays.Avec ses 15 000 collaborateurs, Saur International intervient soit dans le cadre d'une délégationcomplète des services d'eau et d'électricité, soit par le biais d'assistance technique, de conseil etde travaux.Joël Séché est le Président du groupe depuis juin 2008, Olivier Brousse le directeur général.- 12 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT1.1.2 Le centre Loire-AtlantiqueFigure 1 : Carte des centres de la région ouestLe centre Loire-Atlantique, appartenant à la région ouest (Figure 1 : Carte des centres de la régionouest), est divisé en cinq secteurs d’activité : activités diverses (service aux industriels…), TE(travaux d’exploitation) et trois secteurs géographiques : Nord Loire, Sud Loire, et La Baule,secteur d’intervention de la SEPIG (Société des Eaux de la Presqu’Ile de Guérande), filiale localede SAUR. Ces centres s’occupent de la gestion d’eau potable et d’eaux usées. Tous sontcoordonnés par le centre de La Baule.Le centre de La Baule dans lequel je suis affecté comporte six services :- Clientèle,- Travaux Liés à l’Exploitation (essentiellement branchements et raccordements),- Distribution (réseaux),- Maintenance,- Production d’eau potable et assainissement (usines),- Service Projet et Moyens communs.Ce centre permet de réunir des compétences pointues utilisées sur l’ensemble de la Loire-Atlantique.Lors de ce stage, j’étais affecté au service Projet et moyen communs, dirigé par Alexandre Lafay.C’est un service dont le client est interne, au service des autres services. Il peut aussi bien avoirdes missions qui concernent tous les secteurs et mettre en place des connaissances et desmoyens au service de tous, que s’intéresser à des projets pointus dans un secteur particulier.Mon tuteur de stage, Jean Laurent, rattaché au Service Projet et Moyens communs, est chargédes études concernant la gestion des problèmes hydrauliques dans le cadre de travauxd’aménagement ou de l’exploitation au quotidien.- 13 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT1.2 Présentation de l’étude1.2.1 Le Syndicat Intercommunal d’Adduction en Eau Potable duVignobleLe réseau étudié ici est celui du Syndicat Intercommunal d’Adduction en Eau Potable (SIAEP) duVignoble.Le fonctionnement de ce syndicat est assez particulier car il regroupe en fait trois autres syndicatspour la compétence eau potable :• Le SIAEP de la région de Vertou, comprenant 4 communes.• Le SIAEP de la région du Loroux-Bottereau, comprenant 10 communes• LE SIAEP de la région de Clisson, comprenant 8 communes.Communes dusecteur duVignobleFigure 2 : Localisation du secteur du VignobleLe SIAEP du Vignoble comporte donc 22 communes de la seconde couronne de l’estnantais et possède un réseau d’eau potable de près de 1150km de long.On trouve ainsi sur le syndicat de la région de Vertou les communes de :• Haute-Goulaine• La Haye-Fouassière• Saint-Fiacre• Château-ThébaudOn trouve ainsi sur le syndicat de la région du Loroux-Botterau les communes de :• Saint-Julien de Concelles• La Chapelle Basse-Mer• Barbechat• Le Loroux Bottereau• Le Landreau• La Remaudière• La Boissière du Doré• La Regrippière- 14 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT• Vallet• MouzillonOn trouve ainsi sur le syndicat de la région de Clisson les communes de :• La Chapelle-Heulin• Le Pallet• Monnières• Maisdon sur Sèvre• Gorges• Saint-Lumine de Clisson• Saint Hilaire de Clisson• GétignéLa ville de Clisson, bien qu’intercalée entre Gétigné et le reste du syndicat ne fait pas partie duSIAEP du Vignoble et ne sera donc pas étudiée.L’exploitation de ce réseau est attribuée à un délégataire privé par un contrat d’affermage.La SAUR possède l’exploitation de ce réseau depuis le 1 er janvier 1996 pour une durée 15 ans. Lecontrat arrive donc à échéance le 31 décembre 2010.La présente étude de ce secteur n’est pas une nécessité contractuelle, elle émane de la volontéde l’exploitant pour différentes raisons :• Une raison technique en rapport aux rendements en dégradation sur leSIAEP de la région du Loroux-Bottereau, afin de proposer des solutionsefficaces pour améliorer le rendement du réseau.• Une double raison commerciale, qui vise tout d’abord à démontrer latechnicité du groupe SAUR aux élus du Syndicat en leur présentant uneétude de modélisation de réseau. L’étude cherche également à anticiper surle renouvellement du contrat en montrant que le groupe réfléchit déjà à longstermes pour le secteur et propose des solutions pour anticiper sur les futursproblèmes. Ainsi, un programme de travaux priorisé sera tiré de cette étudeet sera ultérieurement présenté au Syndicat.L’objectif de l’étude est donc tout d’abord de réaliser un modèle du réseau de du syndicatdans sa globalité puis d’établir un diagnostic hydraulique de la situation actuelle du réseau, puis dela situation future (dans 20 ans) et de proposer des solutions afin d’améliorer les rendements duréseau et d’anticiper sur de futurs problèmes.- 15 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT1.2.2 Résultats d’exploitation du réseau étudiéAu cours de l’année 2007, les rendements se sont dégradés sur deux des trois syndicats, celui dela région du Loroux-Bottereau et celui de la région de Vertou : [5] [6] [7]ContratSecteurRendement primaire(V facturé / V mis endistribution)- 16 -Indice linéaire de pertes decharges (m3/j/km)2006 2007 2006 20074403 Loroux-Bottereau 81% 77% 1,8 2,24412 Région de Vertou 80% 76% 2,7 3,44422 Région de Clisson 77% 84% 2,0 1,3Tableau 1 : résultats d'exploitations du réseauAujourd’hui, le coût d’un m3 d’eau est important du fait : [1]• Des coûts d’investissements (réserves, stations de pompage, traitement,stockage, distribution…)• Des coûts de fonctionnement (frais énergétiques de pompage, de traitement,de surpression, de refoulement…)Une partie de cette eau n’étant pas utilisée, les pertes ont donc un coût financier. De plus, outre lemanque à gagner certain qu’elles constituent, elles peuvent avoir les effets suivants :• Chute de pression chez l’abonné• Entrée d’impuretés dans le réseau• Dégradation du sous-solLa gestion des pertes en eau constitue de ce fait l’une des préoccupations principales desexploitants de réseau, le pourcentage de perte en eau pouvant varier de 10 à 50%. Le plus grandvolume des pertes n’est généralement pas causé par des fuites importantes mais par des fuites defaibles débits et donc non visibles. En effet, ces fuites ne causant aucun désagrément pour leconsommateur, elles ne sont pas signalées et peuvent durer des mois voire des années. [2]La sectorisation des réseaux est un outil qui permet de mieux gérer les pertes en eau. Unebonne sectorisation passe avant tout par des vannes fermées en bon état et des compteurs desectorisation dont la métrologie est maitrisée. Elle est organisée sur la base des différentesressources en eaux et des différents étages de pression. Elle permet un suivi annuel des volumesmis en distribution et des incidents que le réseau subit, ainsi que le suivi des volumes journaliersmis en distribution et des débits de nuit. Le linéaire de conduites ne doit pas être trop importantpour un secteur de manière à pouvoir évaluer en deux ou trois nuits, par des fermetures de vannessuccessives, le débit nocturne et en déduire le débit de fuite. Il est souhaitable de se limiter à unlinéaire d’une quarantaine de kilomètres pour chaque secteur. [3]La sectorisation du réseau n’est pas directement la cause de ces faibles ratios, puisqued’une part, tous les imports et les exports du syndicat sont pourvus de compteurs. De plus, la posed’un nouveau compteur sur la commune de Château-Thébaud (4412) est imminente. La longueurdes secteurs, délimitant des Unités de Distribution Indépendante n’est pas excessive, inférieure laplupart du temps à 40km linéaires.Cependant, faute de moyen, aucune campagne de recherche de fuites n’a pu êtreeffectuée et on note que le nombre de casse conduite reste sensiblement le même, le nombre defuite subit globalement une baisse, mais ce sont les casses sur branchements qui augmentent demanière importante. On peut également constater que les vieilles conduites en amiante-cimentsont la source principale des fuites sur le réseau.La pression excessive pourrait être la cause de ces fuites. Les contrats imposent en effetune pression au robinet chez l’abonné d’au moins un bar, mais on estime que pour un service

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTconfortable, la pression doit se trouver comprise entre 25 et 65 mce. En dessous, l’usager pourraitse plaindre d’un manque de pression, au-delà, la pression pose des problèmes chez leconsommateur (d’où l’utilisation fréquente de réducteurs de pression pour protéger les installationshydrauliques) mais aussi pour le réseau. Ainsi une étude du groupe South East Water [4] enAngleterre aboutit à la relation :Q = C 1 S 1 P 0.5 + C 2 S 2 P 1.5 + C 3 S 3 P 2.5Où Q est le débit de fuite, les Ci des coefficients constants, Si les surfaces de trous (suivant le typede trous) et P la pression de service. (cf. Annexe 2)Ce qui indique donc que plus la pression de service est élevée et plus le débit de fuite seraimportant.L’obtention d’une carte des pressions mettant en évidence les zones sensibles en termes de fortesou faibles pressions permettra ensuite de confirmer cette hypothèse et, le cas échéant, derechercher des solutions et de les tester à l’aide du modèle hydraulique.Par abus de langage, on appellera désormais « pression » le terme « Pression – Pressionatmosphérique ».- 17 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTMauvesLa ChapelleBasse-MerRéservoir et station de surpression del’EspéranceBarbechatRéservoirdu PâtisUsine de productionde Basse GoulaineSaint Juliende ConcellesDN 300Bâche de laBazouinièreLe Loroux-BottereauLa Boissière duDoréRéservoir duBois BrûléHaute-GoulaineRéservoir desBrandièresLa RemaudièreLe LandreauStation de Surpression de laBoissière du DoréDN 800La Haye-FouassièreDN 500La Chapelle-HeulinLe PalletValletRéservoir de laChalousièreLa RegrippièreSaint Fiacresur MaineMonnièresStation desurpression duBrochetMouzillonChâteau-ThébaudMaisdon surSèvreGorgesRéservoirde CoursayClissonSt. Luminéde ClissonSt. Hilaire deClissonRéservoir duButayAigrefeuilleSphères des PégersRéservoirBâcheCommune du SyndicatStation deSurpressionCommune hors du syndicatFigure 3 : synoptique - 19 - global du réseau

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTInventaire technique des ouvrages en présence sur le réseauHuit réservoirs assurent la distribution en eau sur l’ensemble du réseau :Nom Type LocalisationBois BrûléBazouinièrePâtisEspéranceChalousièreBrandièresCoursayLa Boissièredu DoréCapacitéNominale- 20 -Cote SolCote radierCote troppleinChâteau Bassed’eauGoulaine1000 46 71 76Bâche Le Loroux- 500 56.6 55.1 60.6Bâche Bottereau 1500 56.6 55.1 60.6Château La Chapelled’eau Basse Mer500 74 104 111Châteaud’eauBarbechat 1000 87 103 111Bâche 500 72 69 73Château Valletd’eau500 72 126 132Bâche 5000 58 55.3 65.3La HayeChâteauFouassière 2000 58 98 108.3d’eauChâteaud’eauBâchesMonnières 1000 61 80 88La Boissièredu Doré200 71 70.1 72.9CharpraieChâteaud’eauGétigné 500 96 117 125Médrie Bâche Gétigné 120 69 70 73.5Tableau 2 : Bâches et réservoirs du réseau du Vignoble• La station de reprise de la BazouinèreCette station de pompage a été mise en service en 1958. Elle est composée de deux bâches,l’une de 500m3 et l’autre de 1500m3. L’eau arrive depuis l’usine de production de Basse-Goulainepar deux conduites d’alimentation qui fonctionnement en adduction-distribution selon le niveau dela grande bâche, tout en alimentant la commune de Saint Julien de Concelles. L’eau est ensuiterefoulée depuis les bâches vers les réservoirs du Pâtis et de l’Espérance par des pompes aveccomme point de fonctionnement : 140m3/h et 73 de HMT. Ces pompes sont asservies au niveaudu château d’eau de l’Espérance et de ce fait, la conduite reliant les Bâches de la Bazouinière à ceréservoir fonctionne en adduction/distribution et alimente également les communes du Loroux-Bottereau et du Landreau.• Le château d’eau du PâtisCe château d’eau a également été mis en service en 1958. Il possède un volume utile de 500m3.L’eau provient de la bâche de la Bazouinière. Son autonomie est légèrement inférieure à 1journée. Une vanne électrique pilote son alimentation et il alimente gravitairement une partie descommunes du Loroux-Bottereau, du Landreau et de la Chapelle Basse Mer.• Le château d’eau de l’EsperanceCe réservoir a été mis en service en 1982. Son volume utile est de 1000m3 pour une autonomieun peu inférieure à la journée. Le niveau du remplissage du château d’eau commande ledémarrage des pompes de la station de reprise de la Bazouinière. Le réservoir de l’Espérance estégalement équipé d’une station de surpression qui alimente les communes de la Remaudière etde la Boissière du Doré. Le groupe de pompage est composé de deux pompes identiques, àvitesse variable, et d’une pompe jockey qui assurent une pression de 27mce aux points les plushauts du réseau desservis.

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT• La station de surpression de la Boissière du DoréCette station alimente uniquement le bourg de la Boissière du Doré. Elle est constituée d’unebâche de 300m3 et de trois pompes à vitesse variable qui assurent une pression de 5,5bars àl’intérieur du bourg.• Le château d’eau du Bois-BrûléCe réservoir a une capacité de 1000m3 et est alimenté par le feeder de 800mm qui rejoint l’usinede production de Basse-Goulaine aux sphères des Pégers. Il assure l’alimentation de la communede Haute-Goulaine.• Le réservoir des BrandièresCe réservoir est composé d’une bâche de 5000m3 et d’un château d’eau de capacité 2000m3.L’installation a deux modes de fonctionnement : Remplissage direct du château d’eau par l’usine de Basse-Goulaine Remplissage de la bâche par l’usine de production et reprise locale pour leremplissage du château d’eau.Ces deux possibilités sont gérées par une vanne motorisée ouvrant le remplissage de la bâche. Leréservoir alimente les communes de la Haye Fouassière, de Saint Fiacre et de Château-Thébaudainsi qu’un feeder de 500mm qui part vers la Vendée.• Le réservoir de la ChalousièreCe réservoir est composé d’une bâche de 500m3 et d’un château d’eau de 500m3. L’eau provientdu château d’eau des Brandières et, selon les pressions, a été accélérée par la Brochet ou non. Ilalimente une partie des communes de Vallet, de Mouzillon et de la Regrippière.• Le réservoir de CoursayCe château d’eau a une capacité de 1000m3 et alimenté gravitairement par le château d’eau desBrandières. L’isolement est possible sans spécifications particulières, le réseau étant alors sous lapression imposée par le réservoir des Brandières. Ce réservoir alimente gravitairement lescommunes de Saint Hilaire de Clisson, Saint Lumine de Clisson et une partie de Gorges.• La station du BrochetC’est un accélérateur de débit. Le passage de l’eau se fait par bypass en dehors des consignes defonctionnement. La station s’enclenche lorsque la bâche de la Chalousière est en niveau bas etque la pression du bourg de Vallet est inférieure à 2,7bars. Elle s’arrête lorsque la bâche est pleineet que la pression du bourg est égale à 5,6bars.On notera cependant que cette station n’est pas beaucoup utilisée, son temps de fonctionnementpour 2007 est inférieur à 350h.• Le réservoir de la CharpraieCe réservoir de capacité 500m3 alimente gravitairement le bourg de Gétigné. Son alimentation estassurée par la station de surpression de la Médrie.• La station de surpression de la ChatrieCette station est équipée d’une bâche de 140m3 et de deux pompes de points de fonctionnement25m3/h et 55m de HMT. Elle se déclenche quand la cuve du château d’eau de la Charpraie est enniveau bas et se désenclenche lorsqu’elle est en niveau haut.- 21 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT2. Modélisation : méthodologie2.1 Construction du modèleLa construction du modèle hydraulique constitue l’étape cruciale de tout travail demodélisation. De sa capacité à représenter la réalité dépendra la qualité des résultats que l’onobtiendra.2.1.1 PréambuleAvant de modéliser un réseau, la première étape consiste en une approche de terrain. Lacollecte des informations auprès des agents d’exploitation, la découverte des particularités duréseau, de ses organes hydrauliques et de leurs fonctionnements sont des éléments quipermettent de mieux cerner les problèmes qui se posent dans l’exploitation et qui pourront seposer lors de la modélisation ou lors du diagnostic du réseau.Cette étape permet également de vérifier la correspondance parfaite entre les plans et lefonctionnement réel du réseau. Elle permet d’apporter ainsi des précisions sur desfonctionnements compliqués ou des informations sur des travaux en cours qui n’ont donc pasencore été reportés sur les plans.Lors de cette étape, on vérifie également les vannes dites « fermées ». Il est en effetindispensable de comprendre le fonctionnement hydraulique du réseau et d’identifier :• Les Unités de Distribution Indépendantes (UDI) : les sous-réseaux indépendantshydrauliquement. Le service cartographie de la SAUR met à jour chaque année des plansde sectorisation de ses réseaux. On ne construira pas de modèle hydraulique par UDI,puisque l’objectif de l’étude est d’obtenir un modèle global du fonctionnement hydrauliquedu Syndicat.• Les conditions aux limites de chaque UDI : réservoirs, pompages, exports…2.1.2 Création de l’armaturePour l’ensemble du réseau, on cherche à obtenir les nœuds représentatifs :• Jointure de plusieurs tronçons• Changement de diamètre de conduite• Gros consommateursIl existe un logiciel qui convertit les informations contenues sur les couches de plan du service decartographie en langage Aquasoft. Grace à logiciel, il est possible de disposer rapidement del’armature du réseau avec les nœuds interessants, les canalisations du réseau, leurs diamètres etle type de celles-ci.Grace au logiciel CartoExplorer3, logicel de l’IGN, il est également possible d’obtenir rapidementles altitudes des nœuds (précision de 2,5 mètres, les courbes de niveau étant espacées de 5m).Il convient alors de vérifier l’exactitude des données importées, notamment en termes de diamètredes conduites.On ne modélisera pas les canalisations dont le diamètre est inférieur à 80mm, sauf en cas demaillage hydraulique. On considérera que leur influence sur le réseau n’est pas perceptible.- 22 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT2.1.3. Répartition des consommationsLes consommations annuelles sont répertoriées dans le logiciel SAPHIR, logiciel interne dela branche clientèle du groupe SAUR. Une suite de tris effectués sous Excel permet d’obtenircommune par commune, rue par rue, les différentes consommations du syndicat. On les renseignecomme des consommations domestiques, auxquelles seront affectées une courbe deconsommation, déterminée lors de la phase de calage.On ne renseignera pas les gros consommateurs (consommation annuelle supérieure à5000m3) comme des consommations domestiques. En effet, leur impact sur le réseau estfondamental. On pourra leur affecter une courbe de consommation journalière différente de cellecorrespondant à une consommation domestique.Consommateur Commune Consommation (m3/an) 2007Nestlé Vallet 306 987SARL SEGAP Vallet 18 714SUBILLEAU Antoine Vallet 13 576VAL Nantais Saint Julien-de-Concelles 14 985Piscine Le Loroux-Bottereau 12 621LU La Haye Fouassière 136 305Bric Fruit Château Thébaud 75 984Sautejeau La Chapelle Heulin 12 652Kappa France Gétigné 18 194Tableau 3 : Très gros consommateurs (supérieure à 10 000m3/an)Afin de vérifier la bonne répartition des consommations, on compare la totalité des volumesannuels facturés par commune avec les consommations annuelles renseignées sous Aquasoftpour cette commune.2.1.4. Définition des équipements présentsL’insertion des différents équipements de distribution ou de régulation nécessite au préalable uneparfaite compréhension du mode de fonctionnement du réseau.On considère alors que l’usine de production de Basse-Goulaine est équivalente à un plan d’eauinfini. On fait figurer les réservoirs, les pompes, les stabilisateurs de pressions et les vannesfermées.2.2 Campagne HydrauliqueUne campagne hydraulique de trois semaines a été réalisée sur le terrain afin de confronterle modèle à la réalité. Elle consiste en une mesure sur au moins 24h des pressions et des débitsen différents points du réseau. Les mesures concernant une même UDI ont été réalisées en mêmetemps.On mesure en particulier : [9]• Les débits entrants et sortants des réservoirs• Les débits des stations de production et de surpression• Les hauteurs d’eau des réservoirs• Les pressions aux points stratégiques du réseau.- 23 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTPour cela, le matériel suivant a été utilisé :Hauteurs d’eau des RéservoirsDébits de pompesDébits de compteurs de sectorisationPressionsTélégestion eGEREMITélégestion eGEREMITélégestion eGEREMILocation de 16 loggers Vista+ chez HydrekaTableau 4 : Campagne de mesure et matériel utiliséLa télégestion et notamment l’outil interne eGEREMI a donc permis de suivre tous les échangesd’eau à travers le syndicat. (cf. Annexe 3)Les 16 capteurs de pression, loués à l’entreprise Hydreka, ontété placés au niveau de points stratégiques :• Zone surpressée• Gros diamètres• Points hauts• Points bas• Bouts de ligneAu total, cette campagne a permis d’obtenir desenregistrements de pression sur 82 endroits du Vignoble, soit aumoins deux enregistrements par UDI.2.3 Calage HydrauliqueUne fois le réseau saisi sous Aquasoft et la campagne hydraulique terminée, un calage dynamiquesur 24h a été accompli. Cette étape permet de comparer le modèle saisi et les mesures de terrainafin de vérifier : [11]• La fiabilité de la structure du réseau (vannes fermées, maillages…)• La fiabilité des pertes de charge (rugosité des canalisations)• La répartition des consommations• La forme et les côtes des réservoirs• La validité des règles d’asservissement• La répartition temporelle de la consommationOn procède pour cela par différents calages. (cf. Annexe 1)2.3.1. Calage des débitsIl faut au préalable rentrer le profil de consommation domestique et les profils deconsommations industrielles correspondant au jour de calage. Les consommations renseignéessous Aquasoft étant celles du jour moyen, il faut leur appliquer un coefficient afin de retrouver laconsommation du jour moyen.Pour prendre en compte les fuites sur le réseau, il faut alors ajuster les consommationssaisies à l’aide de coefficients afin de retrouver une consommation totale qui soit égale au volumemis en distribution. On obtient alors le type de résultat suivant :- 24 -Figure 4 : Logger posé sur poteau incendie

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTFigure 5 : exemple de courbe de calage de débitOn estime que le calage est validé pour un écart inférieur à 15%2.3.2. Calage des pressionsLa simulation sur 24 heures permet d’obtenir les variations de pressions en tout nœud du réseausur une journée. Le modèle est alors modifié pour correspondre à la réalité.Le calage des pressions peut alors être décomposé en deux étapes : [10]• Calage statique : en comparant à deux moments précis de la journée, à l’heurecreuse et à l’heure de consommation maximale, on compare les pressionsmodélisées et les pressions observées sur le terrain. Il est alors possible de jouersur la topographie pour obtenir les mêmes pressions.• Calage dynamique : on modifie la rugosité ou le diamètre des conduites afin de fairecorrespondre les pertes de charge réelles à celles calculées par le logiciel. Lespressions doivent alors se correspondre quelle que soit l’heure de la journée.On estime que le calage est validé pour un écart de pression inférieur à 4mce.On obtient le type de résultat suivant :Figure 6 : exemple de courbe de calage de pression- 25 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT3. Exploitation du modèle3.1 Hypothèses de création du modèle• Les canalisations d’un diamètre inférieur à 80mm n’ont été modélisées qu’en cas demaillages, car, à l’échelle du réseau, leur influence hydraulique n’est pas perceptible. Autotal c’est plus de 72 % du linéaire du réseau qui a été modélisé, soit environ 900km deconduites.• L’altitude des nœuds a été évaluée à 1m au dessous du niveau du sol, lui-même connu à2.5 mètres près par les cartes IGN.• Les consommations utilisées correspondent aux consommations facturées. Elles sontissues du fichier client 2006/2007.• Les consommations du modèle ont été calées grâce aux débits journaliers enregistrés parles compteurs de sectorisation. Ceux-ci, en effet, mesurent toute l’eau qui transite, ycompris les fuites. Ces dernières ont donc été reparties en appliquant un coefficient decorrection homogène aux consommations d’une unité de distribution indépendante.• La région du Vignoble n’étant pas saisonnière, on considère qu’il n’est pas utile de créer unmodèle différent pour l’hiver et pour l’été.• Le profil de consommation appliqué aux consommations est une moyenne pondérée de laconsommation des secteurs de La Saltière, de la Brigolière et du Moulin de la Chartrie. Onpeut considérer ces compteurs comme représentatifs de la consommation de particulierscar ils n’alimentent aucun château d’eau ni aucun gros consommateurs.Profil type de consommationCoefficient de consommation21.81.61.41.210.80.60.40.200 4 8 12 16 20 24HeuresProfil type deconsommationFigure 7 : Courbe de consommation type retenue pour le modèleIci, le coefficient d’heure creuse est pour 4h de 0.31Le coefficient d’heure de pointe est pour 9h de 1.73• Le modèle utilisé est calé sur la base d’une journée moyenne de printemps (mars 2008). Ilconvient donc d’appliquer un coefficient multiplicateur de l’ensemble des consommationsde 1,22 à ces volumes pour simuler une journée moyenne de pointe estivale conformémentaux valeurs du SDAEP.• Les feeders du SMCSELA qui traversent le territoire du SIAEP du Vignoble ont étémodélisés.- 26 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT3.2 Limites du modèle• Toutes les sources d’import pour le Vignoble sont modélisées sous forme de plan d’eau àcote fixe. Les variations de pression du Feeder de 800mm de diamètre entre les sphèresdes Pègers et l’usine de Basse-Goulaine ne sont donc pas modélisées, par exemple.• Les pompes sont modélisées selon leur point de fonctionnement (débit, HMT) commel’association en série d’un limiteur de débit et d’une pompe à la courbe horizontale (HMTfixe, quel que soit le débit).• La précision retenue pour le calage est de 4mce pour les pressions et de 15% pour lesdébits.• Les ventes d’eau du Syndicat sont modélisées sous forme de « consommation autre », etles valeurs sont celles du jour retenu pour le calage.• Le comportement des gros consommateurs LU et Nestlé (respectivement 136305 et275762 m3 pour l’année 2007) ne sont pas bien connus : leur profil de consommation n’estpas constant. Le calage des zones comprenant ces gros consommateurs est de ce fait plusincertain, notamment pour Nestlé.• Le secteur de l’île chaland, sur la commune de Haute-Goulaine, n’est pas modélisé car ilne représente que 500m de réseau et se trouve en dehors de l’alimentation principale.3.3 Evolutions et perspectivesLe thème de l’étude est le diagnostic hydraulique du réseau d’eau potable du Vignoble.L’outil modélisation permettra de comparer les situations actuelles et futures (2028).3.3.1. Etude statistique sur les consommationsOn dispose du relevé des consommations facturées pour le secteur du Vignoble : ici ex-syndicatdu Loroux-Bottereau :Année 2002 2003 2004 2005 2006 2007Volumeannuelconsommé(m3) 1584180 1715887 1703985 1781635 1799310 1751303Evolution (%) 8.31 -0.69 4.56 0.99 -2.67Tableau 5 : Evolution des consommations du SIAEP du Louroux-BotterauSi on considère une évolution k constante des besoins sur le Vignoble, on obtient :Conso 2002 * k 5 = Conso 2007k = (Conso 2007/ Conso 2002) 1/5Application numérique : k= 2%Néanmoins, les années 2006 et 2007 étant particulièrement pluvieuses, les consommationsretenues sont peut-être à exclure. De ce fait, on surestimera légèrement le coefficient d’évolutionretenu pour le fixer à :k= 2,5%- 27 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAvec une hypothèse de 2,5% par an, on obtiendrait donc :1,025 20 = 1,64Soit une hausse globale des besoins de 64% dans 20 ans.3.3.2. Données du SDAEPLe Syndicat Départemental d’Alimentation en Eau Potable de Loire-Atlantique a fait réaliseren 2000 une étude afin d’obtenir quelques projections d’évolution quant à la démographie et auxbesoins du Vignoble. (cf. Annexe 7)De cette étude, on peut apprendre que les projections démographiques pour le secteurdonnent une hausse de 24,5% entre 2000 et 2020. De même, cette étude conclue sur le fait queles besoins en eau à l’horizon 2020 auront augmenté de 31% par rapport aux besoins de 2000.Conformément à la demande du SDAEP, on prendra comme hypothèse ces éléments jusqu’en2020 puis on réduira ensuite de moitié la croissance démographique par la suite.Ce qui donne :De 2000 à 2020 un taux d’augmentation des besoins en eau de 1,4% par anDe 2020 à 2028 un taux d’augmentation des besoins en eau de 0,7% par anSoit une augmentation globale des besoins en 2028 de :1,014 12 * 1,007 8 = 1.25Soit une hausse globale des besoins d’ici 20ans de 25% pour le secteur du Vignoble.L’étude indique également un coefficient de jour moyen de pointe de 1.22Ce sont ces valeurs qui seront observées par la suite, bien qu’elles semblent être faibles.3.3.3. Hypothèses de création des modèlesLes consommations du modèle « dans 20 ans » seront donc celles du modèle calé pourmars 2008 (période de la campagne de mesures), multipliées par un coefficient correcteur de 1,25.De plus, on se placera en situation de jour moyen de pointe et on multipliera les consommationspar un coefficient de 1.22. On lui opposera le modèle de jour de pointe moyen 2008.Le coefficient retenu a été appliqué sans distinction entre les différents types deconsommations (domestiques ou industrielles) et à tous les nœuds du projet, gros consommateursinclus. La répartition des consommations n’a pas été modifiée, et donc on ne tient pas compte del’implantation de futurs gros projets.Outre ces hypothèses sur les consommations, on formule également l’hypothèse suivantesur la station de production de Basse-Goulaine : les pompes de refoulement en service au momentdu calage du modèle avaient comme point de fonctionnement : 65m d’Hauteur ManométriqueTotale pour un débit de 255 m 3 /h. Elles viennent d’être renforcées et ont désormais commecaractéristique : 95m d’Hauteur Manométrique Totale et de 350 m 3 /h de débit. Les scenariiprésentés tiennent compte de ces travaux.- 28 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT3.4 Anomalies constatées3.4.1. Difficultés de calage : Haute-GoulaineAfin de retrouver les valeurs de pression obtenues lors de la pose des loggers sur cesecteur (entre le 19 et le 21 mars 2008), notamment lors des heures de pointe, j’ai été obligé desimuler une perte de charge singulière en sortie du château d’eau du Bois Brûlé. Celle-ci pourraitêtre liée à une rugosité très élevée sur ce secteur par rapport aux autres secteurs, ou à une erreurde mesure ou de calage ou à une vanne qui serait restée entrouverte.Comme l’eau de ce secteur a la même origine que pour le reste du secteur du Vignoble, larugosité ne devrait pas varier sensiblement. J’ai donc pris le parti de ne pas modéliser cette pertede charge singulière lors de ce diagnostic l’attribuant à une vanne mal ouvertes.Un contrôle sur le terrain pourrait valider cette hypothèse3.4.2. Mesure anormale de pression : ZA du Pâtis, la Haye-FouassièreLe logger placé sur le poteau incendie de la zone artisanale du Pâtis de la Haye-Fouassière du 19 au 21 mars présente un enregistrement très particulier :Figure 8: Copie d'écran du logiciel Winfluid de l'enrgistrement de la ZA du pâtisOn note un pic très marqué et très long, qui atteint 21.4 bars, pendant une durée de plus de 4h.On peut cependant s’interroger sur la véracité d’un tel enregistrement puisque :• sur les capteurs placés sur la même zone à la même période, aucune perturbationdes enregistrements n’est décelable.- 29 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT• Le réseau à cet endroit est de classe 16 bars : une telle variation de pression auraitnécessairement induit des fuites, or aucune fuite n’a été observée sur le secteur àcette période.• Le réseau desservant ce secteur est stabilisé, comme on le note sur le reste del’enregistrement.• Les appareils de mesure employés sont des capteurs VistaPlus loués à l’entrepriseHydreka dont la gamme de fonctionnement est comprise entre 0 et 20 bars. Lesvaleurs supposées atteintes seraient donc en dehors de cette gamme.Néanmoins, la proximité d’un gros consommateur comme l’usine LU peut autoriser des doutes.Aussi, placer un logger de pression sur une plus grande période (deux semaines par exemple)permettrait de vérifier l’inexactitude de cet enregistrement et l’absence de coups de bélier sur leréseau.- 30 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4. Diagnostic hydraulique du jour moyen de pointe 20084.1 Diagnostic des pressionsMême si contractuellement, les seules limites de distribution de pression sont de garantir unminimum de 1 bar de pression chez l’abonné, on estime que pour un service confortable, lapression délivrée doit être comprise entre 2,5 et 6,5 bars.On peut noter que, de ce point de vue, le réseau fonctionne globalement bien, comme parexemple toute la zone qui est alimentée entre l’usine de production de Basse-Goulaine et la bâchede la Bazouinière, comme le secteur de Haute-Goulaine ou comme la zone alimentée par leréservoir de Coursay.Figure 9 : Carte des pressions du secteur de CoursayFigure 10 : Carte des pressions du secteur de Saint Julien de Concelles- 31 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.1. Faibles pressionsPour observer les pressions les plus faibles, on se place à l’heure de pointe, c’est-à-dire 9h.Deux zones seulement du réseau sont soumises à des pressions résiduelles inférieures à 2.5bars.4.1.1.1. Fonctionnement de la Chalousière.Lors de la campagne de mesure, le château d’eau de la Chalousière se trouvait en travaux pourréfection de cuve et de ce fait l’ensemble fonctionnait comme une surpression, avec deux pompesà vitesse variable identiques. On obtient alors la répartition des pressions suivante :Figure 11 : Carte de la répartition des pressions de la zone desservie parle château d'eau de la Chalousière- 32 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTPlus précisément, on obtient cette répartition :Zones de trèsfaibles pressionsFigure 12 : Carte détaillée de la répartition des pressions de la zone desservie parle château d'eau de la ChalousièreLa simulation indique très clairement que les zones situées sur les points hauts de Vallet sont lespremières à souffrir d’un manque de pression lors des jours de pointe mais aussi lors d’un grostirage sur le nord du bourg de Vallet et sur la zone industrielle.On peut également observer le comportement de la bâche :Figure 13 : Courbe de marnage de la bâche de la Chalousière- 33 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTEn temps normal, les pompes fonctionnent selon un point de fonctionnement fixe, couplées auChâteau d’eau.On obtient alors la même répartition des pressions que précédemment, ce sont les courbes demarnage de la bâche et du réservoir qui changent :Figure 14 : Marnage de la bache ( à gauche) et du château d'eau (à droite)du réservoir de la ChalousièreLa situation n’est guère confortable en termes de réserve d’eau : le château d’eau ne se remplitplus et la succession de deux jours de pointe moyens pourra poser problèmes.On peut s’inquiéter de la capacité du château d’eau dans le futur, car si les besoins augmentent, lapression desservie aux habitants des points hauts (Moulin Bondu, les Tuileries, les Roseaux…)risque encore de chuter peut-être même jusqu’à l’absence d’eau.4.1.1.2. Maisdon-sur-Sèvre.En jour de pointe moyen, la pression baisse dans le centre bourg et devient insuffisante auxheures de pointe.La pression des nœuds « roses » estaux alentours de 23-24 mètres decolonne d’eau.Ce n’est donc pas alarmant.Néanmoins, cette zone sera àsurveiller attentivement dans le futur,car les besoins augmentant, lapression risque de diminuer encore.Figure 15 : Carte des pressions du bourg de Maisdon sur Sèvre- 34 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.2. Fortes pressionsA l’inverse, il existe sur le secteur quelques endroits où, du fait des contraintes topographiquesou des contraintes hydrauliques, la pression excède 6,5 bars. Pour les observer, on se place auxheures creuses, c'est-à-dire lorsque la demande est la moins importante (ici à 4h) et que lapression statique est la plus importante.4.1.2.1. Nord de la Chapelle Basse Mer.Dans cette zone alimentée gravitairement par le château d’eau de l’Espérance, on trouve despressions anormalement élevées, de presque 10 bars, quelle que soit l’heure de la journée.Figure 16 : Carte des pressions à la Chapelle Basse Mer• Proposition d’amélioration :On distingue deux zones sensibles sur cette carte : tout le nord du bourg et une partie du sud dubourg, desservie par un autre compteur, provenant du château d’eau du Pâtis.Concernant le sud, il pourrait être envisageable d’étendre le secteur de la cour du chêne jusqu’aulieu dit du Gressin, en augmentant d’un bar la pression de consigne du stab aval qui régule cesecteur.Pour le nord, la pose d’un stabilisateur de pression pourrait être envisagée ainsi qu’unemodification des vannes fermées actuelles. Toute la partie du bourg dont les pressionsapparaissent en rose sur la carte pourrait être alimentée par le château d’eau du Pâtis tandis quele nord, aux pressions plus faibles serait alimenté par le réservoir de l’Espérance par le DN200 surlequel on aurait posé un stab aval avec une pression de consigne de 40mce.- 35 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTOn obtiendrait alors :Stab AvalVannes ferméesFigure 17 : Carte des pressions à la Chapelle Basse Mer après améliorationsSoit une chute de pression de près de deux bars sur le réseau.4.1.2.2. Bourgs du Loroux-Bottereau et du Landreau.On observe sur ces deux communes un grand secteur avec des pressions comprises entre 6,5 et8 bars, voire même dans certains points bas des pressions encore supérieures:Figure 18 : Enregistrement des pressions à la Station d'Epuration du Loroux-Bottereau- 36 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTFigure 19 : Enregistrement des pressions au lieu-dit de la Bazillère au LandreauStabilisateur duMoulin de laChartrieVanne ferméeFigure 20 : Carte des pressions du Loroux-Bottereau et du Landreau en heure creuse• Proposition d’amélioration :La situation du bourg du Loroux-Bottereau pourrait s’améliorer par l’agrandissement du secteurstabilisé de l’Aubinière et l’incorporation des points bas comme la station d’épuration.Concernant le Landreau et toute la zone de forte pression comprise entre les deux communes, lapose d’un réducteur de pression sur le piquage principal pourrait être envisagée en lui fixant unepression de consigne de 40mce.- 37 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTOn obtiendrait alors :Régulateur depression,P consigne = 40mceVanne ferméePoint HautFigure 21 : Carte de spressions du secteur du Loroux-Bottereau et du Landreau après améliorationsCette modification permettrait de diminuer la pression sur le réseau d’un bar et demi environ.On note cependant qu’il est impossible de déplacer la vanne fermée au Landreau sous peine depriver le point haut d’eau.4.1.2.3. Bourgs de Saint-Fiacre sur Maine.La situation encaissée de cette commune et les contraintes d’adduction à l’aval entraînent despressions très élevées sur la partie sud du bourg :Figure 22 : Carte des pressions du bourg de Saint Fiacre sur Maine- 38 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT• Proposition d’amélioration :Du fait des contraintes altimétriques des zones à l’aval, il n’est pas possible de stabiliser laconduite de DN250 qui traverse le bourgCependant, il est possible et souhaitable de reprendre les branchements des clients concernés surune conduite parallèle qui elle sera stabilisée et qui assurera les raccordements futurs.4.1.2.4. Bourg de Château Thébaud.On observe le même genre de problèmes dans les points bas de Château-Thébaud :Figure 23 : Carte des pressions du secteur de Château-ThébaudLà encore, du fait des contraintes à l’aval comme l’alimentation de Bric Fruit ou la vente d’eau versAigrefeuille, la mise en place de stabilisateur de pression est impossible.- 39 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.2.5. Nord de Haute-Goulaine.Sur le nord de la commune, on observe des pressions élevées, aux alentours de 75 mce.Vanne de sectorisation,ferméeZones de fortespressionsFigure 24 : Carte des pressions du secteur de Haute-Goulaine• Proposition d’amélioration :Une série de manœuvres de vannes permettrait d’adjoindre cette zone problématique au secteurde Cahérault (Saint Julien de Concelles) qui est un secteur stabilisé et d’abaisser la pression deprès de 1,5bar. Ceci permettrait également de raccourcir la longueur du secteur de Haute-Goulaine et faciliterait donc la recherche de fuites éventuelles.On obtiendrait alors :Vanne ouverteVanne de sectorisationferméesFigure 25 : Carte des pressions du secteur de Haute-Goulaine après modifications- 40 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.2.6. Secteur de la Croix-Moriceau.Ce secteur présente des pressions élevées, de l’ordre de 7 bars en ses points bas.Zone de fortespressionsStabilisateur de pressionaval (P= 29mce)et points sensiblesFigure 26 : Carte des pressions du secteur de la Croix-MoriceauOr, il est impossible d’agir directement sur la pression de consigne du stabilisateur, sans quoi lespoints directement à l’aval de celui-çi seraient en manque de pression lors des périodes dedemande importante.Cependant, des possibilités de maillages par Haute-Goulaine ou par la Maillardière pourraient êtreenvisagées tout comme la pose d’un réducteur de pression si l’on choisit de garder cetteconfiguration en cul-de-sac.- 41 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.2.7. Secteur de la Chalousière vers ClissonDeux compteurs de vente d’eau sont alimentés par le château d’eau de la Chalousière : lecompteur de la Brebionnière et le compteur de la Dourie. Or, il existe un château d’eau alimentégravitairement à l’aval immédiat de ce dernier compteur. De ce fait, les pressions en amont sontimportantes, allant jusqu’à 90mce par endroits :Compteur de LaBrebionnièreCompteur de LaDourieFigure 27 : Carte des pressions du sud de la ChalousièreLà encore, du fait des contraintes à l’aval, l’alimentation du château d’eau de la Dourie imposeune forte pression. Tant que ce château d’eau sera alimenté de la sorte, rien ne pourra êtreentrepris pour diminuer la pression sur cette zone.Il est néanmoins envisageable de limiter la zone de fortes pressions en maillant différementle secteur. On pourrait, par exemple, alimenter toute la branche allant à la Brebionnière par lesecteur stabilisé de Mouzillon, ce qui présenterait également l’avantage de diminuer la zoned’influence du château d’eau de la Chalousière. Ceci nécessiterait peut-être de baisser la pressionde consigne du stabilisateur de pression situé à l’aval de la Brebionnière.- 42 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.1.2.8. Cas des piquages sur les feeders.Sur le réseau, plusieurs secteurs sont piqués directement sur les feeders du SMCSELA sans êtrestabilisés. De ce fait, leurs pressions est égale à celle des feeders, qui est une pression trèsélevée, supérieure à celle souhaitée.Ainsi, tout le secteur alimenté par le compteur du pont grenouiller, traversant Monnières pouralimenter gravitairement le château d’eau de Coursay présente des pressions très élevées,dépassant localement 10 bars.FeederMonnièresCoursayFigure 28 : Carte de pressions du secteur du Pont GrenouillerTant que le remplissage du réservoir de Coursay sera assuré gravitairement par le feeder de500mm qui part des Brandières, la situation du bourg ne pourra être améliorée. Il faudrait pourcela que Coursay soit alimenté par l’autre feeder de 500mm, qui sert actuellement de secours, ouque le château d’eau dispose d’un groupe de pompage. Ce scénario sera développé dans la suitede ce rapport.On trouve également ce genre de problèmes sur les piquages de DN250 qui alimentent la stationdu Brochet (en amont de la Boisselière et de la Barboire). Là encore, aucune amélioration ne serapossible tant que le mode d’alimentation de Vallet restera en l’état. Un scénario sera développéplus tard dans ce rapport simulant un changement d’alimentation de Vallet.Ce même genre de problèmes est observé sur les secteurs de Gorges chemin de la tour, desGuisseaux, du Landais, du Musée et de Saint-Michel bourg. Tous ces secteurs sont alimentésdirectement par le feeder de 500mm et ne sont pas stabilisés.• Proposition d’amélioration :La pose de stabilisateurs de pression aval (ou du moins de réducteur de pression) sur tous lessecteurs de Gorges chemin de la tour, du Landais, du Musée et de Saint Michel Bourg réglés à40mce permettrait de diminuer de manière significative la pression de ses secteurs.- 43 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.2 Diagnostic des vitesses et des grandeurs associées4.2.1. Répartition des vitessesOn considère généralement que les phénomènes de sédimentation ou de dégradation de laqualité de l’eau dus à des temps de séjour trop importants risquent d’apparaître pour des vitessesinférieures à 0.1m/s, et qu’au contraire, des vitesses élevées, supérieures à 2m/s éprouvent larésistance des conduites en créant des phénomènes d’érosion ou entraînent des problèmes dequalité des eaux en remettant en suspension des particules.Il est donc intéressant de suivre les vitesses d’écoulement d’un réseau, ce qui permet d’anticipersur les problèmes de qualité des eaux, de temps de séjour et de surdimensionnement de réseau.En se plaçant en jour de pointe, heure de pointe, on obtient les résultats suivants :Repartition des vitesses0.15.417.5>2m/s0,4 à 2 m/s0,1 à 0,4 m/s

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTOn observe principalement un secteur qui pose problème, avec une perte de charge linéaire quien heure de pointe dépasse les 10 mm/m. C’est la conduite qui alimente le bourg du Loroux-Bottereau par la Brigolière. UN renforcement de cette canalisation serait donc souhaitable.Conduite avec fortespertes de chargelinéairesFigure 31 : Carte des pertes de charge linéaires sur le secteur du Loroux-BottereauSur le secteur desservi par le château d’eau de la Chalousière par exemple, qui est un secteurayant des problèmes de faibles pressions, on observe des pertes de charge élevées. Unrenforcement serait là encore souhaitable.Figure 32 : Carte des pertes de charge linéaires du secteur de la Chalousière- 45 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT4.2.3. Autonomie des réservoirsIl est intéressant également d’observer l’autonomie des réservoirs en jour de pointe :NomCapacité Nominale V sortie simulé (m3) Autonomie(m3)Bois Brûlé 1000 650 37 heuresBazouinière 2000 2300 22 heuresPâtis 500 550 1 jourEspérance 1000 925 1 jourChalousière 1000 1050 1 jourBrandières 7000 11000 16 heuresCoursay 1000 700 35 heuresBoissière du Doré 300 100 3 joursCharpraie 500 125 4 joursTableau 6 : Autonomie des réservoirsLes réservoirs ont pour la plupart une autonomie correspondant à la consommation d’un jourmoyen. Seuls les deux réservoirs de tête, les bâches de la Bazouinière et surtout le château d’eaudes Brandières présentent des autonomies insuffisantes.Concernant les Brandières, l’autonomie est très certainement surévaluée car il manque desconsommations à l’aval du syndicat. On serait plus proche de la demi-journée, voire moins. Cecis’explique par l’énorme zone d’influence de ce réservoir [12]. Il serait souhaitable à court termed’envisager l’augmentation de sa capacité de stockage.Sites4.2.4. Durée de fonctionnement des organes de pompageCapacité Nominalemaximale (m3/h)Volume jour depointe (m3)Temps defonctionnementthéorique (h)Refoulement Basse-350 4350 12.5Goulaine vers le LorouxReprise Bazouinière 280 2300 8Surpression Espérance 17.5 135 8Station Boissière du Doré 16 75 5Reprise Chalousière 140 900 6.5Surpression Brochet 200 2000 10Surpression Médrie 25 0 0Surpression Garrotières 14 36 25Reprise Brandières 1520 11000 7.5Tableau 7 : Durée de fonctionnement des organes de pompageLe temps de fonctionnement des organes hydrauliques en jour de pointe moyen est tout àfait acceptable : aucun ne semble arriver en limite de capacité de fonctionnement.N.B. : Il s’agit néanmoins de la capacité maximale de pompage du site (plusieurs pompessimultanément)- 46 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5. Diagnostic hydraulique du jour moyen de pointe 20285.1 Diagnostic des pressions5.1.1. Faibles pressions5.1.1.1. Nouvelles zones touchées• Zones sans réelles conséquencesL’augmentation des besoins en eau dans 20 ans implique une demande croissante des abonnéset donc des baisses de pressions en certains endroits du réseau. Ainsi, on constate localement denouvelles zones de faibles pressions qui apparaissent.On observe ce cas de figure notamment sur les communes de Barbechat et de Haute-Goulaine.Figure 33: Carte des pressions du village de Barbechat (à gauche) et Haute-Goulaine ( à droite).Ici, la baisse de pression existe mais ne se révèle pas alarmante puisqu’en effet, lespressions les plus faibles sont aux alentours de 23mce. On peut expliquer ces variations par laposition altimétrique des points concernés.Ce ne sont donc pas des zones d’actions prioritaires, mais il convient de les surveiller de manièreplus attentive encore.- 47 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT• Zones avec un impact prononcéOn peut noter sur le secteur du Loroux-Bottereau quelques soucis de pression :Zone stabilisée avecdes problèmes depressionFigure 34 : Carte des pressions du secteur du Loroux-BottereauOn peut distinguer deux zones de problèmes de pression sur cette carte :L’une affecte notamment la zone stabilisée, à l’aval du stabilisateur du Moulin de la Chartrie. Enheure de pointe, les pressions chutent en effet jusqu’à 17mce. Il n’y a dans ce cas pas grandchoseà faire sinon déplacer le stabilisateur.Sur l’autre zone, non stabilisée et alimentée par le réservoir du Pâtis, les pressions varient demanière plus sensible :Figure 35 : Allure de l'évolution d'un point du Loroux-Bottereau- 48 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTLes contraintes topographiques et les pertes de charge linéaires et le mode defonctionnement du château d’eau du Pâtis sont à incriminer pour ces faibles pressions.On observe également sur la commune de Saint Hilaire de Clisson l’apparition de faiblespressions :Figure 36 : Carte des pressions du secteur de Saint Hilaire de ClissonOn note ici l’apparition de pressions faibles, inférieures à 25mce en heure de pointe. Onobtient en effet des pressions de 17mce par endroits. Là encore, l’explication réside dans le moded’alimentation du secteur ainsi qu’aux contraintes topographiques des points concernés.- 49 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.1.2. Aggravement de situations connues• Cas de Maisdon-sur-SèvreLes pressions dans Maisdon-sur-Sèvre continuent de descendre et la zone concernée par lesfaibles pressions s’étend :Figure 37 : Carte des pressions de Maisdon sur SèvreFigure 38 : Carte des pressions détaillée de Maisdon -sur-sèvre en 2028- 50 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTLes pressions dans le cas de Maisdon-sur-Sèvre sont liées à la position topographique du bourg età son alimentation gravitaire par le château d’eau des Brandières. Là encore une action sembleêtre difficile à entreprendre. Une alimentation par Coursay ne serait pas pertinente aux vues desdénivelés maximaux, mais on peut estimer qu’une solution serait d’alimenter le bourg par le feederde secours du SMCSELA de 500mm, à l’aide d’un stabilisateur de pression. Ceci reste néanmoinsà valider par un scénario futur.• Cas de la Chalousière :C’est toute la zone, ou presque, alimentée par le château d’eau de la Chalousière qui se trouveavec de très faibles pressions :Bouclage en63mmFigure 39 : Carte de spressions globales et détaillées du secteur alimenté parle château d'eau de la ChalousièreComme on peut le noter ici, c’est une énorme zone qui se trouve soumise à de fortesbaisses de pressions, avec par endroits des pressions inférieures à 1 bar (environ 6mce), ce qui- 51 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTest donc inacceptable, tant en termes de qualité de services que vis-à-vis des risques sanitaires(retour d’eau). Si dans un premier temps, la conduite de DN250 pourrait être renouvelée etrenforcée tout comme le bouclage en 63mm qui pourrait être lui aussi renforcé, c’est tout leprincipe d’alimentation du château d’eau qui doit être repensé.En effet, lors de la simulation, on s’aperçoit que l’installation arrive en limite de fonctionnement :Figure 40 : Courbe de marnage de la bâche de la Chalousière, à gauche,du château d’eau à droiteDe plus, on note que le Brochet fonctionne en permanence en amont :Figure 41 : Courbe de fonctionnement de la station de surpression du BrochettUne idée de scénario à modéliser serait donc d’alimenter directement le château d’eau par unedes conduites en acier de DN250 qui alimentent Vallet, l’autre serait alors conservée pouralimenter, entre autres, Nestlé. Le bourg de Vallet serait alors alimenté par le Château d’eau de laChalousière.- 52 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2. Fortes pressionsPour étudier ces cas, on se place dans le cadre d’un jour de pointe moyen de l’année 2028, enheure creuse, 4h du matin, lorsque la pression statique est maximale dans les canalisations.La carte des zones où la pression excède 6,5 bars n’est pas différente de précédemment : ce sontles mêmes zones qui sont soumises à de fortes pressions.5.1.2.1. Bourgs de Saint Fiacre sur Maine et de Château ThébaudCes cas ne pouvant être repris du fait des contraintes à l’aval (alimentation de Bric Fruit etd’Aigrefeuille), la situation en termes de pressions élevées n’a pas été modifiée.De ce fait, on observe toujours aux mêmes endroits des pressions trop importantes :Figure 42 : Carte des pressions du bourg de Saint FiacreFigure 43 : Carte des pressions du bourg de Chpateau-Thébaud- 53 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2.2. Secteur de la Croix MoriceauSur ce secteur, la pression du stabilisateur aval ne pouvant être baissée pour cause de pointsavec des pressions trop faibles à son aval immédiat, on observe toujours des zones de pressionsélevées, aux alentours de 70mce.Zone de fortespressionsFigure 44 : Carte des pressions du secteur de la Croix Moriceau5.1.2.3. Secteur de la Chalousière vers ClissonLe château d’eau de la Chalousière alimente gravitairement le château d’eau de la Dourie sur lacommune de Clisson, de ce fait, les pressions sur ce secteur sont très élevées.Cette situation demeureraque le château d’eau de laDourie sera alimentégravitairement. S’il étaitéquipé d’un groupe depompage, il serait alorsenvisageable de réduire lapression sur ce secteur.tantFigure 45 : Carte des pressions du secteur- de 54 la - Chalousière vers Clisson

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2.4. Nord de la Chapelle Basse MerDans ce diagnostic 2028, on prendra comme hypothèse la mise en place des stabilisateurs depression.Dans cette zone alimentée gravitairement par le château d’eau de la Chalousière, les pressionsétaient très élevées malgré l’éventuelle mise en place d’un stabilisateur de pression.En 2028, on observe toujours le même phénomène aux mêmes endroits, en dépit de la mise enplace de ce stabilisateur de pression :Point Sensible22

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2.5. Bourgs du Loroux-Bottereau et du LandreauLa zone comprise entre le bourg du Loroux-Bottereau et celui du Landreau avait des pressionstrès élevées, proches de 7,5 bars. La pose d’un réducteur de pression aval permettait de réduire lapression d’environ un bar et demi sur le réseau.On observe que le réglage du stabilisateur est suffisant pour que dans 20 ans, il n’entraîne pas deproblèmes de pressions trop faibles :Stabilisateur de pression aval duMoulin de la ChartrieP consigne = 35mceRéducteur de pressionP consigne = 40mceZone sensibleFigure 47 : Carte des pressions du secteur du Loroux-Bottereauet du Landreau après améliorations en 2028On ne peut pas abaisser la consigne du réducteur de pression, car la zone sensible dusecteur possède des pressions qui varient entre 26mce en heure de pointe et 32mce en heurecreuse. Une baisse de pression de consigne entraînerait à ce niveau des pressions inférieures à2,5bar, ce que nous cherchons à éviter.- 56 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2.6. Cas du nord de Haute-Goulaine.La zone au nord du bourg de Haute-Goulaine est celle qui possède les cotes altimétriques les plusbasses, mais également les pressions les plus fortes. De ce fait, un bouclage différent avait étéenvisagé pour baisser ces pressions à l’aide du stabilisateur aval de Cahérault à Saint Julien deConcelles. On obtiendrait ainsi :Vanne ouverteVannes de sectorisation,ferméesFigure 48 : Carte des pressions du secteur de Haute-GoulaineOn peut noter que cette solution conviendra encore dans 20 ans.- 57 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.1.2.7. Cas particuliers des piquages sur les feedersComme nous l’avons vu précédemment, les piquages sur les feeders sont soumis à de fortespressions. Néanmoins, pour certains d’entre eux la pose de réducteur de pression estenvisageable. Les secteurs de Saint-Michel Bourg, du Musée, du Landais ou de Gorges cheminde la tour sont concernés.Réducteur de pressionConsigne = 40mceFigure 49 : Carte des pressions du secteur du LandaisCependant, pour d’autres zones, il est impossible de réduire la pression pour des causes decontraintes à l’aval : c’est le cas des secteurs du Pont Grenouiller et des piquages de laBoisseliere et de la Barboire. En effet ces piquages alimentent des châteaux d’eau (Coursay et laChalousière).Cependant, lorsqu’on considère le marnage du château d‘eau de la Chalousière en jour de pointemoyen en 2028, on note une très grande insuffisance d’approvisionnement en eau. Il serait doncintéressant de modéliser, dans l’optique d’un scénario futur, un autre mode d’alimentation de ceréservoir : par exemple, contournement de Vallet pour l’adduction du château d’eau et distributionpar celui-ci). Alors, une baisse de pression des piquages sur les feeders pourrait être examinée.Concernant le château d’eau de Coursay, on note que sa capacité commence à décroître et qu’ilserait intéressant de modéliser une alimentation par le feeder de secours de DN500 qui passe àtravers le SIAEP du Vignoble et qui pour l’instant n’est traversé que par un débit sanitaire. Cecipermettrait également de simuler le scénario d’une casse du feeder DN500 principal entre lechâteau d’eau des Brandières et le piquage du Pont Grenouiller.- 58 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.2 Diagnostic des vitesses et grandeurs associées5.2.1. Répartition des vitessesOn considère généralement que les phénomènes de sédimentation risquent d’apparaîtrepour des vitesses inférieures à 0.1m/s, vitesse pour laquelle on constate également unedégradation de la qualité de l’eau due à des temps de séjour trop importants, et qu’au contraire,des vitesses élevées, supérieures à 2m/s éprouvent la résistance des conduites en créant desphénomènes d’érosion ou entraînent des problèmes de qualité des eaux en remettant ensuspension des particules.Il est donc intéressant de suivre les vitesses d’écoulement d’un réseau, ce qui permet d’anticipersur les problèmes de qualité des eaux, de temps de séjour et de surdimensionnement de réseau.En se plaçant en jour de pointe, heure de pointe, on obtient les résultats suivants :Repartiton des vitesses9.9 0.221.568.32m/sFigure 50 : Répartitions des vitesses dans les conduites du réseau du VignobleConséquence logique de l’augmentation des besoins à l’horizon 2028, les vitesses augmententdans les canalisations.Les vitesses supérieures à 2m/s restent ultra-minoritaires dans le réseau et celles inférieures à0.1m/s majoritaires.2008 (%) 2028 (%) Evolution relative(%)V

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.2.2. Répartitions des pertes de charges linéairesL’étude des pertes de charge linéaires corrélées à l’étude des vitesses permet de mettre enévidence des conduites sous dimensionnées.Répartition des pertes de charge linéaires1.11.62.98.3x> 10mm/m5

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.2.3. Autonomie des réservoirsIl est intéressant également d’observer l’autonomie des réservoirs en jour de pointe :NomCapacité Nominale(m3)V sortie simulé (m3) Autonomie2028Autonomie2008Bois Brûlé 1000 750 30 heures 37 heuresBazouinière 2000 2850 17 heures 22 heuresPâtis 500 625 19 heures 1 jourEspérance 1000 1250 18 heures 1 jourChalousière 1000 1300 18 heures ½ 1 jourBrandières 7000 12750 13 heures 16 heuresCoursay 1000 900 26 heures 35 heuresBoissière du Doré 300 120 2 jours ½ 3 joursCharpraie 500 150 3 jours ½ 4 joursTableau 10 : Evolution comparative de l'autonomie des reservoirsLes réservoirs ont pour la plupart une autonomie inférieure à la consommation d’un jour de pointemoyen en 2028.Concernant les Brandières, l’autonomie est très certainement surévaluée car il manque desconsommations à l’aval du syndicat. On serait plus proche de la dizaine d’heure, voire moins. Cecis’explique par l’énorme zone d’influence de ce réservoir.Sites5.2.4. Durée de fonctionnement des organes de pompageCapacitéNominalemaximale (m3/h)Volume jourde pointe (m3)Temps defonctionnementthéorique (h) 2028Temps defonctionnementthéorique (h) 2008Production Basse- 350 5250 15 12.5GoulaineReprise280 2850 10 8BazouinièreSurpression17.5 275 15.5 8EspéranceStation Boissière 16 120 7.5 5du DoréReprise140 600 4.5 6.5ChalousièreSurpression200 2800 14 10BrochetSurpression25 0 0 0MédrieSurpressionGarrotières14 45 3 25Reprise Brandières 1520 12750 8.5 7.5Tableau 11: Etude comparatives des durées de fonctionnement des organes hydrauliques du réseauLe temps de fonctionnement des organes hydrauliques en jour de pointe moyen estacceptable pour la plupart des sites mais risque de poser problèmes pour Basse-Goulaine et pourla surpression de l’Esperance.- 61 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT5.3 Conclusion du diagnosticLe SIAEP du Vignoble malgré un fonctionnement hydraulique assez complexe,(alimentation de la Bazouinière, du château d’eau de la Chalousière) assure des pressionsdesservies chez l’abonné partout supérieures à 1 bar.Cependant, dans un souci de confort de l’abonné, l’objectif est de pouvoir disposer partoutsur le réseau de pressions comprises entre 2,5 et 6,5 bars à n’importe quel moment de l’année, àn’importe quel moment de la journée.Comme nous l’avons vu, les zones où la pression devient inférieure à 2,5 bars en heure depointe, jour de pointe sont très peu nombreuses : elles sont majoritairement localisées au Nord deVallet, dans une zone alimentée par le château d’eau de la Chalousière. Or nous avons égalementconstaté que dans 20 ans, ce Château d’eau se trouverait limité pour assurer les besoins, pourcause d’alimentation insuffisante. La modélisation va également permettre de simuler une autrefaçon d’alimenter ce château d’eau et d’observer alors les pressions à l’aval.Cependant, les zones où les pressions sont élevées et supérieures à 6,5 bars sont plusnombreuses. Pour un bon nombre d’entre elles, la pose de régulateur de pression, de stabilisateurde pression ou même une sectorisation différente à l’aide de manœuvre de vannes permettrait defaire chuter de manière sensible ces pressions.Il existe également quelques zones où la pression ne peut actuellement être réduite pourcause de bon fonctionnement hydraulique de tout le réseau, principalement pour l’alimentationgravitaire de château d’eau. C’est le cas des réservoirs de Coursay, de la Chalousière et de laDourie (même si ce dernier est en dehors du syndicat). L’outil modélisation permettra doncégalement de simuler un changement du mode d’alimentation de ces réservoirs, ce qui permettraitpeut-être de faire chuter les pressions sur les secteurs concernés.- 62 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6. ScenariiA la demande du SDAEP, un certain nombre de scénarii ont été étudiés et sont présentés ici6.1 Renforcement de la conduite d’alimentation du château d’eaudu Butay (Château-Thébaud)Une nouvelle zone artisanale va s’implanter au lieu-dit de Bonne Fontaine (Château-Thébaud) etle SIAEP souhaite envisager le renforcement et le remplacement du tronçon de DN200 d’amiantecimentqui se trouve au niveau du futur emplacement.La canalisation à laquelle appartient le tronçon concerné relie les sphères des Pégers au châteaud’eau du Butay. Le remplissage de ce dernier est piloté par une vanne électrique et donc imposedeux modes de fonctionnement au réseau : en demande ou non.Compteurde Bel-AirVente d’eau des TroisHerminesTronçon àrenouvelerChâteau d’eau du Butay etvente d’eauFigure 53: Carte schématique de la zone concernéeOn envisage dans ce scénario trois cas de figure :• La situation actuelle• La situation dans 20 ans sans aucun renforcement de conduite• Situation dans 20 ans : renforcement de la conduite principale enDN300 fonte jusqu’au niveau du piquage pour la vente d’eau destrois hermines puis en DN250 jusqu’au château d’eau.Pour ces trois cas, on augmentera le niveau d’enclenchement de la vanne électrique d’un mètre.- 63 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.1.1. Canalisation actuelle, jour de pointe moyen 2008Figure 54 : Courbe de marnage actuelle du château d'eau du ButayVolume importé au niveau du compteur de Bel Air (m3) 1350Vitesse maximale dans tronçon de tête (m/s) DN200 0.92Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) DN200 0.78Débit maximal transité par la conduite (m3/h) 105Durée d’alimentation en heure (h) 10.5Nombre de marnages 1,5Volume mis en distribution par le Château d’eau du Butay 1075Tableau 12: Principaux critères et valeurs observés dans la situation actuelle. La canalisation actuelle est suffisante pour les besoins actuels.6.1.1. Canalisation actuelle, jour de pointe moyen 2028Figure 55 : Courbe de marnage du Château d'eau du Butay avec la canalisation actuelle, dans 20 ansVolume importé au niveau du compteur de Bel Air (m3) 1760Vitesse maximale dans tronçon de tête (m/s) DN200 0.98Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) DN200 0.78Débit maximal transité par la conduite (m3/h) 110- 64 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTDurée d’alimentation en heure (h) 16Nombre de marnages 1Volume mis en distribution par le Château d’eau du Butay 1345Tableau 13: Principaux critères et valeurs observés dans 20 ans avec la canalisation actuelle La canalisation montre ses insuffisances. Le marnage du réservoir n’est pas complet et ladurée pendant laquelle il est en alimentation est très importante. Les pertes de charge linéaires dela conduite sont très importantes, (>15mm/m, cf diagnostic).Un renforcement est souhaitable6.1.3. Canalisation renforcée, jour de pointe moyen 2028Figure 56 : Courbe de marnage du réservoir du Butay dans 20 ans, avec la canalisation renforcéeVolume importé au niveau du compteur de Bel Air (m3) 1780Vitesse maximale dans tronçon de tête (m/s) DN300 0.78Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) DN250 1.00Débit maximal transité par la conduite (m3/h) 200Durée d’alimentation en heure (h) 7Nombre de marnages 2Volume mis en distribution par le Château d’eau du Butay 1345Tableau 14 : Principaux critères et valeurs observés en 2028 et avec la canalisation renforcée. Le marnage est bien assuré par la nouvelle conduite. La vitesse est plus élevée queprécédemment dans le tronçon à renouveler car le débit entrant est également supérieur et ce,malgré le renforcement de conduite.Le renforcement est efficace.- 65 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.2 Renforcement de la canalisation d’alimentation des bâches dela Bazouinière (St. Julien de Concelles/ Le Loroux Botterau)Un centre commercial va s’agrandir sur le tracé d’une des deux conduites d’alimentationdes bâches de la Bazouinère, au lieu dit de la Dixmérie. Le SIAEP souhaite renforcer cetteconduite.On envisage donc trois cas pour cette conduite de refoulement/distribution de Basse-Goulainevers la Bazouinière :• Canalisation dans l’état actuel• Canalisation actuelle dans 20 ans• Canalisation renforcée en Diamètre Nominal de 300mm sur toute salongueur et son comportement dans 20 ans.On notera qu’il existe également un tronçon de DN250 qui sera à conserver.Bâche de laBazouinièreUsine deBasse-GoulaineTronçon enDN 300Tronçon enDN250 àconserverTronçon dont lerenforcement estenvisagéFigure 57: Carte schématique de la zone concernée- 66 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.2.1. Canalisation actuelle, jour de pointe moyen 2008Figure 58 : Courbe de marnage de la grande Bâche de la Bazouinière, en jour de pointe moyen 2008.Vitesse maximale dans DN300 (m/s) 1.32Vitesse maximale dans DN250 (m/s) 0.48Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) 0.71Nombre d’inversion du sens d’écoulement 6Volume refoulé par usine de Basse-Goulaine (m3) 4350Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h)12 et ½Tableau 15 : Principaux critères et valeurs observés avec la canalisation actuelle et jour de pointe moyenactuel Le nouveau groupe de pompage (350m3/h) et la canalisation assurent les besoins.6.2.2. Canalisation actuelle, jour de pointe moyen 2028Figure 59 : Courbe de marnage de la grande Bâche de la Bazouinière, en jour de pointe moyen 2028Vitesse maximale dans DN300 (m/s) 1.32Vitesse maximale dans DN250 (m/s) 0.48Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) 0.71- 67 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTNombre d’inversion du sens d’écoulement 4Volume refoulé par usine de Basse-Goulaine (m3) 5250Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h) 15Tableau 16: Principaux critères et valeurs observés avec la canalisation actuelle et en jour de pointe moyen2028 Les premiers signes de faiblesse apparaissent pour le remplissage de la bâche. C’est le postede pompage qui sera le facteur limitant. On peut craindre qu’avec un renforcement futur despompes, les vitesses soient très élevées et supérieures à 2m/s.On rappellera ici également que les hypothèses d’évolution de la population nous semblent faibleset que, de ce fait, des vitesses plus importantes pourraient être observées.6.2.3. Canalisation renforcée en DN300 sur toute sa longueur, jourde pointe moyen 2028Figure 60 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière, en jour de pointe moyen 2028 et avecla canalisation renforcée sur toute sa longueurVitesse maximale dans DN300 (m/s) de tête 1.32Vitesse maximale dans DN250 (m/s) 0.86Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) 0.60Nombre d’inversion du sens d’écoulement 3Volume refoulé par usine de Basse-Goulaine (m3) 5250Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h) 15Tableau 17 : Principaux critères et valeurs observés en jour de pointe moyen 2028 et avec la canalisationrenforcée sur toute sa longueur Les premiers signes de faiblesse apparaissent pour le remplissage de la bâche. C’est le postede pompage qui sera le facteur limitant. Au point de vue des vitesses, le DN300 offre plus delatitude pour un renforcement futur des pompes.En effet, si on ne veut pas dépasser les 12h de fonctionnement des pompes de Basse-Goulainedans 20 ans :5250/12= 438m3/hOn peut simuler le renforcement du groupe de pompage de Basse-Goulaine avec des pompespossédant comme point de fonctionnement 98m de HMT et 450m3/h.- 68 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTOn obtiendrait alors :Diamètre de la canalisation Actuel Actuel 300 300Capacités du groupe de pompage (m3/h) 350 450 350 450Vitesse maximale dans DN300 (m/s) de tête 1.32 1.54 1.32 1.54Vitesse maximale dans DN250 (m/s) 0.48 0.48 0.48 0.48Vitesse maximale dans tronçon à renouveler (m/s) 0.71 0.71 0.71 0.71Vitesse maximale dans le tronçon de tête de l’autre canalisation 0.92 1.10 0.65 0.84(m/s)Vitesse maximale dans le tronçon d’arrivée de l’autre canalisation 0.88 0.91 0.56 0.69(m/s)Tableau 18 : Vitesses avec une capacité de pompage supérieureLe renforcement semble donc judicieux. Il permet d’éviter une élévation des vitesses tropimportantes sur les canalisations principales d’adduction de la Bazouinière.- 69 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.3 Modification du fonctionnement de la canalisation deremplissage de la Bazouinière (St Julien de Concelles/ Le LorouxBottereau).Dans ce scénario, on propose de tamponner la conduite de DN200 qui alimente les bâchesde la Bazouinière et de la faire fonctionner en distribution simple.La conduite en DN300 qui contourne Saint Julien de Concelles aura donc à elle seule le rôled’alimentation de la Bazouinière. Elle fonctionnera donc en alimentation/distribution.Bâches de laBazouinièreStation deproduction deBasse-GoulaineAdduction / distributionConduite ferméeDistributionFigure 61: Carte schématique du fonctionnement envisagé de la zoneOn modélisera pour ce scénario deux cas de figure :• cas des besoins d’un jour de pointe moyen 2008• cas des besoins d’un jour de pointe moyen 2028.- 70 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.3.1. Jour de pointe moyen 2008Figure 62 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière en jour de pointe moyen 2008Vitesse maximale dans DN300 commun (m/s) 1.25Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution1.11(après le tamponnage) (m/s)Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution0.87(arrivée à la Bazouinière) (m/s)Vitesse maximale dans tronçon en distribution pure0.1(à l’extrémité tamponnée)(m/s)Nombre d’inversion du sens d’écoulement 4Volume refoulé par usine de Basse-Goulaine (m3) 4350Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h)12 et ½Tableau 19 : Principaux critères et vitesses observés sur le réseau en jour de pointe moyen 2008 L’alimentation de la bâche de la Bazouinière est assurée de la sorte.On notera cependant que les vitesses dans la conduite en distribution pure sont très faibles ce quiaugmente les risques d’encrassement et de sédimentation. Or, la conduite est ancienne etencrassée. Les risques de dégradation de la qualité de l’eau sont donc très importants sur cesecteur.Les autres vitesses, sur la canalisation principale sont fortes.- 71 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.3.2. Jour de pointe moyen 2028Figure 63 : Courbe de marnage de la grande bâche de la Bazouinière en jour de pointe moyen 2028Vitesse maximale dans DN300 commun (m/s) 1.25Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution1.23(après le tampon) (m/s)Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution0.87(arrivée à la Bazouinière) (m/s)Vitesse maximale dans tronçon en distribution pure (m/s) 0.11Nombre d’inversion du sens d’écoulement 4Volume produit par usine de Basse-Goulaine (m3) 5100Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h)14 et ½Tableau 20 : Principaux critères et vitesses observés sur le réseau en jour de pointe moyen 2028 L’alimentation de la bâche de la Bazouinière est assurée de la sorte, même des difficultésapparaissent.On notera cependant que les vitesses dans la conduite en distribution pure sont très faibles ce quiaugmente les risques d’encrassement et de sédimentation. Or, la conduite est ancienne etencrassée. Les risques de dégradation de la qualité de l’eau sont donc très importants sur cesecteur.Les vitesses sur l’autre canalisation sont élevées et on rappelle que les hypothèses de croissancesont faibles. Ce scénario ne semble pas pertinent tel quel. Pour envisager d’augmenter les vitesses sur lacanalisation en distribution pure, il faudrait que davantage de piquages soient reliés à lacanalisation de distribution pure. L’autre canalisation ne servirait alors plus qu’à l’alimentation de labâche.- 72 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTLa modélisation permet de montrer que sur la commune de Saint Julien de Concelles, lesecteur du petit pont, le bourg et le secteur de la Rochelle pourraientt également être alimentés endistribution pure sans pour autant être victimes de chutes de pressions importantes ou de manqued’eau. Pour cela, un renforcement du segment de tête de la conduite de distribution en DN300,quelques manœuvres de vannes et la pose d’une cinquantaine de mètres supplémentaires decanalisations seraient nécessaires.La conduite d’adduction/distribution de la Bazouinière n’alimenterait alors plus que le secteur duBagueneau à la Chapelle-Basse Mer et assurerait la vente d’eau vers Mauves.On obtiendrait schématiquement le fonctionnement suivant :La RochelleLeBagueneauMauvesUsine deproductiondeBasse-GoulaineLe PetitPontLa VrillereBourg deSJCLa GagnerieL’AubinièreTronçon renforcé enDN300BazouinièreLégende :- : Canalisation en distribution pure depuis la Bazouinière- : Canalisation en adduction/distribution: Stabilisateur de pressionFigure 64: Fonctionnement hydraulique schématique du secteur de Saint Julien de ConcellesOn notera cependant que le fait de tamponner la conduite bloquerait la possibilité d’uneéventuelle d’alimentation de secours en cas de casse du tronçon d’alimentation distribution. Onpréférera donc poser un stabilisateur de pression qui s’ouvre en secours sur une consigne depression avale très faible afin de réalimenter la canalisation de distribution directement depuisl’usine de Basse-Goulaine.- 73 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTOn obtient alors en termes de pressions ces résultats en 2028 :Figure 65 : Carte des pressions du secteur de Saint-Julien de Concelles en jour de pointe moyen, heure depointe, 2028Vitesse maximale dans DN300 commun (m/s) 1.22Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution1.22(après le tampon) (m/s)Vitesse maximale dans conduite d’adduction/distribution0.97(arrivée à la Bazouinière) (m/s)Vitesse maximale dans tronçon en distribution pure0.35(départ de la Bazounière) (m/s)Vitesse maximale dans tronçon en distribution pure0.1(piquage vers le petit pont) (m/s)Nombre d’inversion du sens d’écoulement 2Volume produit par usine de Basse-Goulaine (m3) 5500Durée de fonctionnement des pompes de Basse-Goulaine (h) 15.5Tableau 21 : Principaux critères et vitesses observés dans le réseau en jour de pointe moyen, heure depointe, 2028On notera cependant que le groupe de pompage arriverait en limite de fonctionnement et que lesvitesses élevées dans la canalisation d’adduction/distribution suggéreraient de renforcer cettedernière.- 74 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.4 Utilisation du feeder DN500 de secours du SMCSELAL’idée principale de ce scénario est de proposer une utilisation du feeder de DN500 duSMCSELA qui traverse le SIAEP du Vignoble et qui sert actuellement uniquement de secours. Onse place pour cela dans la situation des besoins futurs, en 2028.Cette utilisation pourrait permettre également de résoudre les problèmes de trop fortespressions sur Monnières et les problèmes de trop faibles pressions sur Maisdon-sur-Sèvre et surSaint Hilaire de Clisson.Le principe de ce scénario est d’alimenter le château d’eau de Coursay par ce feeder surpar une canalisation de DN200 PVC qui serait en adduction/distribution selon l’état d’une vanneasservie au niveau du château d’eau. Celui-ci alimenterait alors le bourg de Monnières parécoulement gravitaire, faisant chuter grandement la pression. Une partie du bourg seraitcependant alimenté par un piquage stabilisé sur le feeder actuel « Brandières vers Clisson ».Les bourgs de Saint Hilaire de Clisson, Sainte Lumine de Clisson et, pour partie, de Gorgesne seraient plus alimentés par le château d’eau mais par piquages stabilisés sur le feeder.Il serait alors possible par manœuvre de vannes d’adjoindre le bourg de Maisdon-sur-Sèvreà la zone alimentée par le feeder et de la aussi poser un stabilisateur de pression afin de garderdes pressions correctes.6.4.1. Alimentation de Monnières et du Château d’eau de CoursayStabilisateur de PressionP consigne = 35mceVannes ferméesFigure 66: carte des pressions du secteur du Pont Grenouiller stabilisé- 75 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTVanne électrique asservie auniveau d’eau du CE :Ouverture : niveau hautFermeture : niveau basFeederVanne électrique asservie auniveau d’eau du CE :Ouverture : niveau basFermeture : niveau hautFigure 67 : Fonctionnement schématique de l'adduction du château d'eau de CoursayOn constate donc que toute la zone comprise entre les deux vannes électriques fonctionneen adduction/distribution. De ce fait, on distingue clairement deux types de fonctionnement sur lespressions, les fortes pressions lorsque le feeder alimente la zone et les pressions plus faiblesquand le château d’eau distribue :Figure 68 : Allure des pressions dans la conduite d'alimentation/distributionOn soulignera tout de même que ces pressions restent acceptables.- 76 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTDe ce fait, on observerait alors le marnage suivant pour le château d’eau :Figure 69 : Courbe de marnage du reservoir de Monnières CoursayConcernant les pressions faibles en aval direct du château d’eau, les valeurs, bien que très faibles,demeurent acceptables, oscillant entre 23 et 25 mce :Figure 70 : Pression à l'aval immédiat du Chateau d'eau de Coursay en distribution arrive- 77 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENT6.4.2. Alimentation de la partie située au Sud du Feeder.Toute la zone située au sud du feeder, couvrant les bourgs de Maisdon-sur-Sèvre, Saint-Hilaire de Clisson, Sainte Lumine de Clisson et une partie de Gorges, pourrait être alimentée parun piquage direct sur le feeder suivi de stabilisateurs de pressions :Le bourg de Maisdon est isolé du château d’eau des Brandières par la fermeture de deuxvannes et est connecté par l’ouverture d’une vanne. Un stabilisateur de pression, réglé à 41mceassure les besoins en eau pour ce bourg.Sur l’autre branche du piquage, un stabilisateur de pression réglé à 36mce assure les besoinsen eau pour les autres bourgs.Feeder DN500CE CoursayPiquage vers St. LuminePstab = 36mceVannes ferméesPiquage vers MaisdonPstab = 41mceFigure 71 : Fonctionnement hydraulique schématique de la zone située au sud du feederLa pose de ces stabilisateurs de pression aval permet d’assurer des pressions plusconvenables sur les bourgs à l’aval et limite notamment les problèmes de faibles pressions quel’on rencontrait auparavant sur les points hauts de Saint Hilaire de Clisson ou sur le bourg deMaisdon par exemple.On notera cependant que pour assurer un maximum d’autonomie à ces secteurs en cas decasse sur le feeder, la création d’une bâche serait souhaitable, même si un retour à la situationinitiale reste possible, avec les limites que cela comporte.Cependant le fonctionnement en branchement direct sur le feeder fonctionne, puisqu’on obtientles pressions suivantes :- 78 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTFigure 72 : Carte des pressions dans la zone située au sud du feeder- 79 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTConclusionPour répondre aux objectifs de continuité du service, d’améliorations des pressions dedistribution et de suivi des pertes en eaux du réseau du Syndicat Intercommunal d’Alimentation enEau Potable du Vignoble, un diagnostic de la situation actuelle a été réalisé et des solutions ontété proposées, avec des travaux légers comme la pose de stabilisateurs de pression ou lamanœuvre de vannes.En outre, un modèle a été construit en employant les perspectives d’accroissement desbesoins à l’horizon 2028 fournies par le SDAEP. Le diagnostic qui en a découlé a indiqué deszones qui seront sensibles en termes de pression mais également a souligné les futuresinsuffisances de certains ouvrages. Là encore, des solutions ont été proposées et des scenarii ontmême été construits, certains à la demande du SDAEP, d’autres d’après le diagnostic.Néanmoins, au moment de la rédaction de ce rapport, un dernier scénario (contournement deVallet pour alimentation de la Chalousière) n’est pas finalisé. Il n’apparait donc pas dans cerapport.J’aurais souhaité également pouvoir présenter les conclusions et les propositions tirées decette étude aux responsables du SIAEP du Vignoble, mais cette année était une année d’électionsmunicipales, et donc de renouvellement des élus. De ce fait, la première réunion des nouveauxresponsables n’a pas encore eu lieu puisqu’elle n’aura lieu seulement qu’à la fin du mois de juillet,voire même début aout, soit après ma période de stage. C’est donc un responsable de SAUR quifera cette présentation qui sera alors priorisée et chiffrée.On peut noter enfin que le logiciel Aquasoft, développé par le département « Recherche etDéveloppement » du groupe SAUR s’est montré adapté à la réalisation d’une telle étude. Il s’estavéré être un outil à la décision efficace, sur lequel les exploitants devront s’appuyer davantage àl’avenir afin de maîtriser pleinement le fonctionnement de leurs réseaux.- 80 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTBibliographie[1] MINISTERE DE L’ENVIRONNEMENT, Techniques et méthodes de recherche et dedétection des fuites dans les réseaux d’adduction d’eau, les cahiers techniques,fondation de l’eau, 1989, 35p.[2] BOIREAU A., Guide méthodologique sur le diagnostic des réseaux d’eau potable,Techniques Sciences Méthodes magazine, numéro 1, 2005, p16 à 26[3] CAMBON S., Réseaux d’eau : de l’adduction à la distribution, Hydroplus Hors Série,1997, 79p.[4] RUTH J., Managing pressures to minimize Leakage, Rapport South East Water, 2003,23p.[5] LAURENT J., MOUTON S., RAFFLEGEAU B., Compte Rendu d’exploitation – Rapportannuel du délégataire, éléments techniques d’exploitation, Service de l’eau potable –SIAEP du Vignoble, région du Loroux, Exercice 2007, SAUR France-Région Ouest-Centrede La Baule, 2008, 121p.[6] LAURENT J., MOUTON S., RAFFLEGEAU B., Compte Rendu d’exploitation – Rapportannuel du délégataire, éléments techniques d’exploitation, Service de l’eau potable –SIAEP du Vignoble, région de Vertou, Exercice 2007, SAUR France-Région Ouest-Centrede La Baule, 2008, 92p.[7] LAURENT J., MOUTON S., RAFFLEGEAU B., Compte Rendu d’exploitation – Rapportannuel du délégataire, éléments techniques d’exploitation, Service de l’eau potable –SIAEP du Vignoble, région de Clisson, Exercice 2007, SAUR France-Région Ouest-Centrede La Baule, 2008, 92p.[8] LEVAOU J., Etude Hydraulique du Syndicat Intercommunal d’alimentation en eaupotable du Loroux-Botterau, SAUR/Ecole Centrale de Nantes, 1994, 78p.[9] RIBEYROL N., Stage de fin d’étude : modélisation de réseaux AEP, SAUR/ENSEEIHT,2004,42p.[10] SAUR, Guide d’utilisation d’Aqausoft, « Recherche et développement » SAUR, 2004,83p.[11] DE LAMMERVILLE A., Modélisation, diagnostic et optimisation de l’exploitation deréseau d’eau brute : Exemple de l’association Syndicale des Maraîchers NantaisLoire Divatte (Loire Atlantique), SAUR/ENGEES, 2007, 80p.[12] DUBOIS P., Modélisation, diagnostic et optimisation de l’exploitation de réseau d’eaupotable : Exemple du Syndicat du Vignoble (Loire Atlantique), SAUR/ENGEES, 2005,94p.N.B. :Cette dernière référence porte exactement le même intitulé que mon stage : c’est un effet uneprécédente modélisation du secteur ici étudié. Cependant, mon étude est complètement différentepuisque d’une part le réseau a évolué entre temps dans sa structure et dans ses organes, lesconsommations également et d’autre part, les hypothèses de modélisation sont strictementdifférentes : diamètre minimal, réservoirs,… Les deux modèles n’ont en commun que le secteurétudié. De plus, la précedente étude portait davantage sur la sectorisation alors que la mienne seporte sur les problèmes de pressions.- 81 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexesSommaireAnnexes.......................................................................................................................................................- 82 -Annexe 1: Le logiciel Aquasoft...................................................................................................................- 83 -Annexe 2 : Relation Débit de fuite / Pression .............................................................................................- 84 -Annexe 3: Principe de fonctionnement de la télégestion .................................................................................86Annexe 4: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP de la région du Loroux-Bottereau............87Annexe 5: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP de la région de Vertou .............................88Annexe 6: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP de la région de Clisson.............................89Annexe 7 : Perspectives de croissance pour le Vignoble .................................................................................90- 82 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 1: Le logiciel AquasoftPrincipes de modélisation hydrauliqueLe principe de calcul repose sur la superposition :de n réseaux fictifs, dépouillés des tronçons formant des mailles (ce sont donc des arbres purs),correspondants aux n sources alimentant le réseau réel, l’algorithme calcule pour chaque tronçon etpar itération la proportion de débit correspondant à chacune des sources.de m mailles reconstituées à partir des tronçons éliminés précédemment, qui affectent pour chaquetronçon concerné, les débits d’un coefficient d’ajustement permettant de satisfaire à la loi d’équilibredes nœuds.Calcul des pertes de charge Pour des Re (nombre de Reynolds) inférieurs à 2500, on adopte un coefficient linéaire de perte decharge : λ = 64/Re Pour des Re supérieurs à 10 5 , on adopte la formule implicite de Colebrook .1/√λ = −log[ ε/(3,7*D) + 2,51/ (Re*√λ) ]Pour les Re intermédiaires, on interpole linéairement entre les deux cas précédents.Influence de la températureLa température a une influence importante sur la valeur de la viscosité cinématique.A titre d’exemple : A 0°C, v = 1,78 10 -6 m 2 /s. A 10°C, v = 1,31 10 -6 m 2 /s. A 20°C, v = 1,01 10 -6 m 2 /s.- 83 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 2 : Relation Débit de fuite / PressionLes pressions ont 2 effets sur les fuites :Elles génèrent des casses sur le réseauElles sont liées au débit de fuiteAinsi la baisse des pressions sur un réseau entraînera la diminution du nombre de casses et du volume defuiteLes premières théories se sont appuyées sur des principes simples, ainsi à partir de la formule de Bernouilli,au niveau du trou dans la canalisation on obtenait :2VP1− P2= ρK2Q = VS, P2= 0( Patm)Avec S surface du trou, V vitesse de sortie de l’eau, P1 pression dans la canalisation, P2 pression à2 / ρKl’extérieur de la canalisation, Q débit de fuite, C=D’où Q = C S P 0,5Mais l’expérience a montré des résultats différents ; les fuites sur les canalisations en PVC parexemple dont les fissures se résorbent avec la diminution de la pression de service. Une formule empiriquede forme parabolique a donc été trouvée :ILP = 0,5 P nuit moy + 0,007 P nuit moy2relation Fuites _ PressionIndice linéaire depertes1401201008060402000 20 40 60 80 100 120Pression de nuit moyenne (m)- 84 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTCe n’est que récemment que la théorie des « Fixed And Variable Area Discharge Paths » (FAVAD)a donné une explication à cette formule. En effet, les surfaces des fissures dans les canalisations dépendentaussi de la pression, et plus la surface sera importante plus la fuite augmentera.Trois types de fuites sont alors déterminés : Les surfaces fixes : trous issus de corrosion sur canalisations métalliques (indice 1) Les surfaces variable dans 1 dimension : sur les joints par exemple (indice 2) Les surfaces variables dans 2 dimensions : fissures sur canalisations PVC (indice 3)On obtient finalement une relation linéaire du type :Q = C1 S1 P 0,5 + C2 S2 P 1,5 + C3 S3 P 2,5Sur de petites zones quand le type de fuites est à peu près le même, une diminution de la pression de10 % reviendrait à une diminution des fuites de 5 % à 23 %. Sur des zones plus étendues, ou les types defuites sont plus nombreux on aurait une réduction de 8 % à 15 %.- 85 -

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 3: Principe de fonctionnement de la télégestion-86-

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 4: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP dela région du Loroux-Bottereau-87-

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 5: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP dela région de Vertou-88-

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 6: Synoptique du fonctionnement hydraulique du SIAEP dela région de Clisson-89-

Mémoire de fin d’étudesLuc VINCENTAnnexe 7 : Perspectives de croissance pour le Vignoble-90-

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