Brevet FR2616820A1 — publié le 19881223

Procédé de détection précoce de zones de fuite dans un réseau de canalisations d'eau La présente invention se rapporte à un procédé de détection précoce de zones de fuite dans des réseaux de canalisations d'eau encastrés dans le sol, dans lequel le réseau ou la partie de ce réseau à examiner est isolé du reste du réseau,et le réseau ou la partie de réseau séparé est raccordé à l'alimentation en eau, par l'intermédiaire d'un conduit de mesure pourvu d'un appareil mesureur de débits auquel un appareil d'interprétation est associé, les consommateurs continuant d'être alimentés en eau pen- dant la durée du mesurage. - Dans un procédé connu du type précité (DE-C- 2 807 632), une indication de fuite est fournie lorsque la consommation d'eau, mesurée sur une longue période, ne chute pas momentanément jusqu'à la valeur zéro dans la canalisation d'eau devant être examinée, et lorsqu'une con- sommation minimale momentanément identique se manifeste à maintes reprises. Ce procédé se fonde sur l'expérience selon la- quelle on se trouve toujours en présence d'une fuite lors- que, pendant la période de mesurage, les valeurs de débit d'adduction ne retombent jamais à zéro. L'expérience dé- montre que, après une longue période de mesurage sur un tronçon de canalisations sans fuite, tous les consomma- teurs interrompent simultanément leur consommation d'eau, par exemple pendant la nuit. Durant cet intervalle de temps, la consommation doit chuter à zéro dans la mesure o le tronçon de canalisations considéré n'accuse aucune fuite. Plusieurs indications minimales exactement identiques si- gnifient soit la présence d'une fuite de la grandeur indi- quée, soit un consommateur permanent qui est en général connu et peut être identifié par lecture de son compteur. Une détection de fuites prématurée pourrait, en théorie, diminuer d'environ cinquante pour cent les déper- ditions d'eau. Pour atteindre cet objectif, le débit d'adduction minimal des zones individuelles doit être me- suré régulièrement. En l'absence de points de mesurage fixes, il est impossible de pratiquer des analyses régu- lières du débit d'adduction pour scinder, sur la base des courbes tracées, le débit d'adduction mesuré en une part de consommation et en une part de déperdition. Les procédés de mesurage appliqués jusqu'à pré- sent accusent l'inconvénient consistant en ce que le flux de déperdition recherché d'une zone de mesurage doit être mesuré directement, sans être influencé par une quelconque consommation. Le temps nécessaire à cette fin est long et, tout particulièrement dans de grandes zones, il est limité aux périodes nocturnes de faible consommation et, de surcroît, impliquant des dépenses très élevées. L'invention a pour objet un procédé de détec- tion précoce de zones de fuite, perfectionné de façon que son application ne se limite pas aux périodes nocturnes peu nombreuses de faible consommation, que de plus grandes zones de mesurage puissent également être contrôlées, et que les durées de mesurage puissent être raccourcies par rapport aux actuels mesurages de consommation nulle. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que plusieurs valeurs de débit d'adduction sont mesurées pendant une période de mesurage pouvant être sélec- tionnée à volonté, la marge de fluctuation moyenne corres- pondante et la déperdition d'eau étant respectivement dé- terminée et calculée sur la base des valeurs mesurées indi- viduelles. Les analyses du débit d'adduction peuvent être notablement améliorées dans la mesure o l'on tire parti des aléas de consommation en tant que grandeur de mesurage statistique supplémentaire (marge de fluctuation des va- leurs mesurées), en fonction de la moyenne absolue du débit d'adduction total, pour déterminer le flux de déperdition recherché. Le procédé conforme à l'invention, pour la détec- tion précoce de zones de fuite (procédé à marge de fluctua- tion), se fonde sur la considération suivante: au sein d'un nombre d'habitants connu, seule une faible partie puise à chaque fois de l'eau pour un court instant, pen- dant des périodes de plus faible consommation. Dans les limites d'une durée de mesurage sélectionnable à volonté, la courbe présente des maxima et des minima accentués, c'est-à-dire que les valeurs mesurées du débit d'adduc- tion fluctuent dans une plage de dispersions déterminée. La marge de fluctuation des valeurs du débit délivré est fonction du nombre d'habitants et de la durée du mesurage, et par conséquent aussi de la consommation d'eau. Sur la base de la fonction résultant de la marge de fluctuation et de la consommation d'eau, la déperdi- tion d'eau dans une zone de mesurage peut être calculée grâce à un mesurage du débit d'adduction et de sa marge de fluctuation. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, l'on détermine tout d'abord la marge de fluc- tuation ainsi que la valeur moyenne arithmétique des va- leurs mesurées enregistrées du débit d'adduction; sur cette base, la valeur de contrôle est calculée et rapportée à la valeur de régulation; puis la part de déperdition et/ ou le flux de déperdition est établi à l'aide de cette va- leur abstraite. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexes sur lesquels: la figure 1 illustre le dispositif technique né- cessaire à des mesurages du débit d'adduction selon le pro- cédé à marge de fluctuation, conforme à l'invention; les figures 2 et 3 sont respectivement une élé- vation latérale et une vue en plan d'un véhicule de mesura- ge des réseaux de canalisations; les figures 4, 5 et 6 sont des représentations graphiques de mesurages du débit d'adduction, effectués pour le ocoeur d'une agglomération; la figure 7 est un diagramme pour établir la part de déperdition; et la figure 8 est un diagramme pour établir le flux de déperdition, exprimé en 1/min. Pour mesurer le débit, l'on a besoin d'un appa- reil 1 mesureur de débits délivrant des signaux analogiques et/ou numériques, qui trace la courbe par l'intermédiaire d'un enregistreur 2 à stylet (imprimante) et qui, par l'intermédiaire d'un interface correspondant, rend les valeurs mesurées individuelles accessibles par un puissant calculateur 3,combiné à un module de mémorisation ou poste 4 à disquettes. Un écran de visualisation 5 est associé à l'ordi- nateur de mesurage. L'installation de mesurage présente en outre un groupe d'accumulateurs 6 et un convertisseur de tension 7. Un mesureur de débits inductif satisfait à toutes les conditions préalables. Les valeurs mesurées sont dis- ponibles sous forme analogique; elles peuvent être numé- risées (deux valeurs par seconde). Cela permet de mémor.i- ser numériquement les courbes, et de les analyser sous n'importe quelle forme souhaitée. Pour mesurer le débit d'adduction nocturne, représenté graphiquement sur les fi- gures 4, 5 et 6, l'on a utilisé le véhicule de mesurage des réseaux de canalisations selon les figures 2 et 3, équipé d'un trajet de mesurage fermement intégré. Ce véhi- cule comprend une zone hydraulique 7' et un compartiment de mesurage 8. En plus du mesureur de débits inductif, l'on a prévu un trajet de stabilisation 9 pour l'appareil mesureur 1, ainsi qu'un système de tubes munis de robinets à boisseaux sphériques, en vue de l'ouverture et de la fermeture rapides des conduits. Une dérivation 11 équipée d'un réducteur de pression 12 est implantée pour procéder à des contrôles d'étanchéité. L'afflux à la zone de mesura- ge a lieu par l'intermédiaire d'un raccord 13, tandis qu'un raccord 14 est prévu pour le prélèvement à l'extérieur de la zone de mesurage. L'écran de visualisation est employé pour la cons- tatation directe du débit et de la pression, tandis que l'imprimante 2 est utilisée pour l'archivage des courbes et des résultats de calculs. Le poste 4 à disquettes sert à l'introduction du logiciel et à la mémorisation des courbes. Les figures 4, 5 et 6 montrent, à titre d'exemples, les courbes du debit d'adduction dans une zone de mesura- ge déterminée,pendant différentes périodes. Il s'agit de mesurages du débit d'adduction nocturne du coeur d'une agglomération, dans lequel vivent environ 1800 habitants. La partie du réseau considérée s'étend sur une longueur de 4,7 km. Le fort débit d'adduction minimal provient de la rupture d'une canalisation DN 150. L'on constate aisément que la courbe se rappor- tant à la période de forte consommation, entre 22 h 37 et 22 h 40, fluctue plus fortement que la courbe correspon- dante entre 23 h 13 et 23 h 16. Entre 3 h 36 et 3 h 39, le débit d'adduction présente une allure presque uniforme et est à peine influencé par la consommation. Le debit d'adduction minimal peut être directement lu à partir de la courbe. La marge de fluctuation des valeurs mesurées fournit une indication quant à la quantité d'eau qui a été consommée au cours du mesurage. Si l'on désigne par d68 la marge de fluctuation des valeurs du debit d'adduction, et par pQ (1/min) la consommation moyenne dans une zone de mesurage, l'on obtient l'équation suivante: d68 2 x RFQ x WQ Avec le facteur R = 2 xV Q exprimé en 1/min (dé- signé par "valeur de régulation"), il en résulte que d68 = R Q. Q est la valeur moyenne du flux prélevé indivi- duel. Q. et par conséquent aussi R, peuvent être appréciés comme des grandeurs constantes. Du fait qu'une fuite se traduit par un écoulement d'eau permanent, une plus grande quantité afflue de manière correspondante dans la zone de mesurage, cependant que la marge de fluctuation associée d68 n'augmente pas. Toute- fois., la dépendance entre la consommation et la marge de fluctuation varie de la proportion qui représente le flux de déperdition V. Le flux de déperdition obéit à l'équation suivante: V = -G (R68) La détermination du débit d'adduction moyen PG dans une zone de mesurage et de la marge de fluctuation associée d68 crée les conditions préalables permettant d'établir la grandeur de la déperdition, dans une zone de mesurage, d'une manière largement indépendante de l'étendue de cette zone, de l'heure du mesurage et de la durée de ce dernier, dans la mesure o seulement le facteur R est approximati- vement connu. Lors du calcul du flux de déperdition V, l'on procède comme suit: l'on forme une valeur de contrôle R' qui résulte de l'équation suivante: d68 R' -, exprimée en 1/min. \i PG Ensuite, l'on détermine l'écart entre la valeur de contrôle R' et la valeur de régulation R et, à partir du rapport R'/R, la part de déperdition dans la valeur mesurée du débit d'adduction. Cela implique un avantage décisif. Du fait qu'on peut établir le pourcentage du flux de déperdition seulement à partir de la valeur abstraite du rapport R'/R, cela permet d'évaluer la certitude statis- tique du résultat final, en calculant et en examinant la plage naturelle de dispersions de ce rapport R'/R ou bien, respectivement, du résultat calculé à partir de ce rapport pour tous les mesurages. L'ensemble est régi par l'équation suivante: R'/R X1 -V VG déperdition dans le flux total d'adduction mesuré. Il résul- te, des équations qui précèdent,que f = 1 - (F) 2 La figure 7 illustre les interprétations de mesu- ragesdu débit d'adduction selon le procédé à marge de fluc- tuation conforme à l'invention, en considérant des valeurs de rapport. Sur la figure 7, la part de déperdition fv (en pourcentage) est calculée pour différentes valeurs du rap- port R'/R reportées en abscisse, puis tracée en ordonnée dans le diagramme, en regard de la valer de rapport cor- respondante. Le procédé conforme à l'invention est appli- qué comme suit: l'on détermine tout d'abord la marge de fluctuation d68 = 2 x écart standard, ainsi que la valeur moyenne arithmétique PG des valeurs mesurées enregistrées; sur cette base, la valeur de contrôle R' = d68 x (PG)0'5 est calculée et rapportée à la valeur de régulation R = 5,52. A partir de cette valeur abstraite figurant en abscisse, l'on obtient, sur l'ordonnée de la figure 7, la part de déperdition correspondante fV et, en appliquant la formule V = PG x fv, le flux de déperdition. Un exemple est décrit ci-après pour l'applica- tion pratique du procédé à marge de fluctuation conforme à l'invention. - Dans la zone, des mesurages de routine avaient permis de constater que la consommation nocturne avait augmenté, depuis plusieurs jours déjà, d'environ 6 m3/h ou respectivement 100 1/min. Du fait qu'il s'agissait mani- festement d'une rupture de canalisation, le débit d'adduc- tion a été aussitôt mesuré au coeur de l'agglomération. L'isolement, et l'installation du véhicule de mesurage ont duré une demiheure. Les mesurages ont débuté à 22 h 22 (voir les courbes des figures 4, 5 et 6). L'interprétation ultérieure selon le procédé à marge de fluctuation a donné les valeurs reportées dans le tableau ci-après, exprimées avec des intervalles de mesu- rage de 3 minutes (ce qui correspond approximativement à 300 valeurs mesurées individuelles). Heure Valeur Marge de R'/R Part de Flux de moyenne fluctuation déperdition déperdition P G d68 V 1/min 1/min /min 22 h 29 303 78 0,81 34 103 22 h 31 300 60 0,63 61 182 22 h 34 276 61 0,67 56 154 22 h 37 255 41 0,46 78 199 22 h 40 229 70 0,84 30 68 22 h 43 214 57 0,71 50 107 22 h 46 227 64 0,77 41 93 22 h 49 Flux de déperdition moyen V (1/min) = 129 Flux de déperdition mesuré V (1/min) = 120 Différence.dv (1/min) = 9 Sur la base des valeurs mesurées moyennes et se rapportant à la marge de fluctuation, l'on a calculé le rapport R'/R entre la valeur de contrôle et la valeur de régulation, puis le flux de déperdition V a été établi selon l'équation correspondante ou, respectivement, selon la représentation graphique de la figure 7. A 22 h 49, la première série de mesurages a été interrompue, ce qui permettait désormais, en se fondant sur les résultats des sept intervalles de temps, de calculer un flux de déperdition moyen. Comme il fallait s'y atten- dre, les valeurs de déperdition individuelles fluctuaient dans de larges limites (68 1/min à 199 1/min), mais la valeur moyenne globale a donné un flux de déperdition de 129 1/min, ce qui correspondait approximativement à la consommation nulle mesurée bien plus tard. Sur la représentation graphique de la figure 8, le débit d'adduction mesuré en 1/min est reporté en abscis- se et le flux de déperdition en 1/min est reporté en ordon- née. Les marges de fluctuation exprimées en 1/min forment des courbes inclinées. A l'aide de ce diagramme, le flux de déperdition peut être lu après détermination du débit d'adduction ainsi que de la marge de fluctuation. A la place d'un mesureur de débits inductif, l'on peut utiliser n'importe quel autre appareil de mesurage rapide de débits, comme par exemple des compteurs à eau, des mesureurs à moulinet, des compteurs à flux tourbil- lonnaire, des débitmétres à ultrasons, etc. Toutefois, le procédé peut également être tout particulièrement appliqué à des points de mesurage fixes munis d'un module d'inter- prétation correspondant (par exemple dans des réservoirs surélevés), sans qu'un véhicule mesureur particulier soit nécessaire à cette fin. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. - R E V E N D I CATIONS - 1. Procédé de détection précoce de zones de fuite dans des réseaux de canalisations d'eau encastrés dans le sol, procédé dans lequel le réseau ou la partie de ce réseau à examiner est isolé du reste du réseau, et le réseau ou la partie de réseau séparé est raccordé à l'ali- mentation en eau, par l'intermédiaire d'un conduit de mesure pourvu d'un appareil mesureur de débits auquel un appareil d'interprétation est associé, les consommateurs continuant d'être alimentés en eau pendant la durée du mesurage, pro- cédé caractérisé par le fait que plusieurs valeurs de débit d'adduction sont mesurées pendant une période de mesurage pouvant être sélectionnée à volonté, la marge de fluctua- tion moyenne correspondante d68 (1/min) et la déperdition d'eau V (1/min) étant respectivement déterminée et calculée sur la base des valeurs individuelles du débit d'adduction. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on détermine tout d'abord la marge de fluc- tuation d68 ainsi que la valeur moyenne arithmétique PG des valeurs mesurées enregistrées du débit d'adduction; sur cette base, la valeur de contrôle R' = d68 x (p G)0'5 est 68 G calculée et rapportée à la valeur de régulation R = 5,52; puis la part de déperdition fv et éventuellement, ou en variante, le flux de déperdition V = PG x fv est établi à l'aide de cette valeur abstraite.