À propos de la demande

L’un des aspects les plus importants de la modélisation d’un système de distribution d’eau est la modélisation de la demande en eau du système.

La demande en eau d’une zone donnée peut être répartie comme suit :

En règle générale, l’analyse de la demande est effectuée séparément avant la modélisation détaillée du système de distribution d’eau. L’analyse de la demande fournit les données nécessaires aux simulations (profils de demande à appliquer aux points de consommation, par exemple), ainsi que de précieuses informations pour les planificateurs, les concepteurs et les gestionnaires de la compagnie des eaux.

Cette page contient les sections suivantes :

  1. Profiles de demandes
  2. Modélisation de la consommation
  3. Pertes
  4. Demande exceptionnelle
  5. Demande liée à la pression
  6. Modification de la demande dans InfoWorks WS

Pour en savoir plus sur l’exécution d’une analyse de la zone de demande dans InfoWorks, voir la rubrique Analyse de la zone de demande.

Profiles de demandes

Le profil de demande d’une zone est considérablement influencé par plusieurs facteurs, notamment la saison, le jour de la semaine et l’heure de la journée.

Variations quotidiennes

Les variations de la demande au cours de la journée sont les plus importantes lors de la modélisation du système de distribution d’eau. Le graphique ci-dessous montre les variations de la demande sur plusieurs jours dans une ville du Royaume-Uni. Les schémas quotidiens sont remarquablement similaires, avec des pics importants le matin et le soir, et le même niveau de consommation nocturne.

Demande quotidienne en eau dans une ville du Royaume-Uni

La demande d’une zone se compose des profils de demande des consommateurs individuels, des pertes et de la demande exceptionnelle de cette zone. En l’absence d’informations détaillées, des profils types sont souvent utilisés pour les consommateurs individuels. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples.

Exemples de profils quotidiens types

Jours ouvrés et jours de week-end

Cet effet peut être significatif dans certains endroits et pays. Le graphique ci-dessous montre la variation de la demande sur la semaine dans une ville du Royaume-Uni. Dans cet exemple, les pics se produisent le matin pendant le week-end.

Variation de la demande au cours de la semaine dans une ville du Royaume-Uni

Dans les villes où l’industrie est développée, la demande en eau est généralement plus élevée du lundi au vendredi et plus faible le week-end, lorsque les unités industrielles sont fermées. Dans les stations touristiques, l’inverse se produit, avec des pics de demande en fin de semaine, lorsque les visiteurs affluent.

Changements saisonniers

La saison a un effet significatif sur la consommation d’eau, à la fois en termes de demande globale et d’utilisation locale de l’eau. Les circonstances locales sont prédominantes. Cela inclut notamment ce qui suit :

Le graphique ci-dessous montre une comparaison entre une grande ville continentale et une ville côtière.

Variations saisonnières de la demande

Dans la grande ville continentale, la demande en eau atteint un pic en mai/juin, puis un autre, moins prononcé, en septembre. Durant l’été, la demande est considérablement plus faible, malgré un temps très chaud, mais avec de nombreux résidents en vacances. La demande globale est inférieure à la moyenne annuelle.

La situation dans la ville côtière (une station touristique bien développée) est tout à fait différente. Ici, le pic de la demande est très prononcé, deux ou trois fois supérieur à la moyenne annuelle, car le nombre de touristes dépasse considérablement la population habituelle pendant les mois d’été.

Conditions météorologiques

Dans certains cas, les conditions météorologiques peuvent jouer un rôle important. Les deux graphiques ci-dessous montrent l’évolution de la demande domestique lors des essais de comptage de 1989 et illustrent clairement les effets de ces conditions météorologiques.

Demande en eau dans des conditions météorologiques variables

Par temps sec et chaud, on observe deux pics importants, le matin et le soir. Pour les jours de pluie, le schéma est sensiblement différent. Le deuxième pic a quasiment disparu. Lorsqu’il pleut, il n’est pas nécessaire d’arroser le jardin.

Modélisation de la consommation

L’allocation de la demande aux nœuds dans l’ensemble du réseau est essentielle pour la précision finale du modèle. Toute quantité d’eau livrée au client constitue une consommation, qu’elle soit comptabilisée ou non. Voici quelques exemples de clients :

Les clients peuvent être classés en catégories. On peut supposer que les clients d’une même catégorie de demande utiliseront l’eau de façon similaire, mais en quantités différentes. Exemples de catégories de demande :

Une image fidèle de la variation quotidienne est très importante et tous les efforts doivent être déployés en ce sens. Les informations provenant des données de facturation, de télémétrie et des enregistreurs chronologiques automatiques doivent être soigneusement recueillies et analysées. Si les données sont rares et peu fiables, des tests sur le terrain doivent être organisés. Les profils de demande provenant d’autres systèmes peuvent être trompeurs et doivent être réservés aux analyses préliminaires.

Définition d’une catégorie de demande

Le profil de demande d’un client est défini en tant que catégorie de demande à l’aide de l’éditeur de diagramme de demande. La catégorie de demande se compose d’une tendance de la demande en eau sur 24 heures, accompagnée de facteurs de pondération pour le jour de la semaine et le mois de l’année. Il est recommandé de normaliser ce profil (à savoir, de faire en sorte que la valeur moyenne du profil soit égale à un).

La demande en eau d’un client est définie par ce qui suit :

La demande réelle en eau est calculée en multipliant la consommation moyenne par le profil de catégorie de demande normalisé.

Il est possible de définir des profils pour une catégorie de demande pour chaque jour de la semaine. Les variations hebdomadaires et saisonnières peuvent être représentées à l’aide de coefficients quotidiens et mensuels, définis dans l’éditeur de diagramme de demande.

La formule suivante permet de calculer la demande en eau pour chaque client :

Q demand  = Q average .K m .Kd.K h

où :

Km correspond au coefficient mensuel

Kd correspond au coefficient quotidien

Kh correspond au coefficient de temps (entrée de catégorie de demande)

Pour en savoir plus sur consommation au niveau des nœuds, voir la rubrique Attribution de la demande aux nœuds.

La demande en eau doit être associée au nœud ordinaire ou nœud de réservoir le plus proche. Elle ne peut pas être rattachée à un autre objet réseau.

Plusieurs utilisateurs peuvent être rattachés à un même nœud. Ils peuvent appartenir à différentes catégories. Le graphique illustre un exemple simple.

Composants de la demande en eau sur un nœud

Au niveau de ce nœud, la demande se décompose comme suit :

Pertes

La pratique courante consiste à augmenter uniquement la consommation d’eau calculée. Cette pratique ne convient pas aux systèmes de distribution d’eau, car les pertes se comportent de manière tout à fait différente de la consommation. Des études ont montré que les pertes ne diminuent pas pendant la nuit et n’augmentent pas pendant la journée, mais qu’elles dépendent principalement de la pression du service local.

Relation entre les pertes et la pression du service

Cette relation est presque linéaire (Leakage Control Policy and Practice, 1980) et montre que les pertes augmentent pendant la nuit.

L’étude des modèles d’utilisation de l’eau dans les grandes villes le confirme. En comparant les modèles de demande pour l’ensemble de la ville à ceux des utilisateurs individuels, nous constatons que la demande totale est une courbe plus lisse (le minimum nocturne est plus élevé et les pics quotidiens sont plus faibles) que les diagrammes individuels. Les pertes, qui représentent entre 20 et 40 % de la demande totale dans de nombreux systèmes de distribution d’eau, sont invariables dans le temps ou plus élevées la nuit en raison des pressions accrues exercées par le service. Cela tend à niveler la demande totale sur 24 heures.

Diagrammes quotidiens à différents emplacements

Modélisation des pertes

InfoWorks WS Pro traite les pertes indépendamment de la consommation. Les pertes doivent être réparties en utilisant toutes les informations disponibles :

Les pertes sont à attribuer principalement à ce qui suit :

InfoWorks WS Pro suppose que les pertes sont constantes pendant la simulation, sauf si l’utilisateur a sélectionné l’option relative aux demandes et pertes liées à la pression. La méthode de demande liée à la pression est très hypothétique, mais en utilisant soigneusement des données actives fiables, l’utilisateur peut considérablement améliorer le modèle et obtenir des résultats meilleurs et plus réalistes.

Demande exceptionnelle

Une demande exceptionnelle peut être requise pour lutter contre un incendie ou autres urgences, ou se produire en raison de ruptures.

L’utilisateur a la possibilité d’affecter des demandes exceptionnelles à un ou plusieurs nœuds et de définir la synchronisation, la durée et l’intensité de ces demandes. Une demande exceptionnelle peut être incluse dans un nœud au même titre que la consommation et les pertes locales, ou à la place de celles-ci. Cette possibilité est particulièrement utile pour simuler des ruptures dans le réseau, évaluer les pertes et élaborer une stratégie défensive.

L’utilisateur peut également utiliser cette option pour simuler la politique de contrôle et les plans d’urgence afin de vérifier que les réserves d’eau sont suffisantes pour faire face à d’éventuelles situations d’urgence.

Pour en savoir plus, reportez-vous aux rubriques Demande exceptionnelle et Opération de la borne incendie.

Demande liée à la pression

InfoWorks WS Pro propose une option avancée vous permettant de modéliser l’influence de la pression de service sur la demande et les pertes dues aux fuites. Il s’agit d’une option avancée à utiliser avec précaution.

Pour en savoir plus, voir la rubrique Demande liée à la pression.

Modification de la demande dans InfoWorks WS

Pour en savoir plus sur l’attribution et la modification des composants de la demande dans InfoWorks WS Pro, voir la rubrique Attribution de la demande aux nœuds.

Diagrammes de demande

Un diagramme de demande contient une ou plusieurs catégories de demande qui décrivent des profils de demande pour des types particuliers de consommateurs. Les modèles de demande quotidiens peuvent être mis à l’échelle selon des facteurs quotidiens et mensuels.

Les diagrammes de demande sont définis et modifiés à l’aide de l’éditeur de diagramme de demande.

Le diagramme de demande est un composant essentiel de chaque simulation. Pour en savoir plus, voir la rubrique Simulations.

Ajustement de la demande

L’ajustement de la demande permet de modéliser les variations de la demande en appliquant des facteurs de multiplication aux demandes de modèle existantes et aux débits de transfert attribués aux nœuds. Cela permet de modéliser les variations de la demande (par exemple, une augmentation de la demande prévue) sans modifier les valeurs de demande de chaque nœud.

Des facteurs d’échelle peuvent être appliqués à la demande groupée par indicatif régional et/ou par catégorie de demande. L’éditeur d’ajustement de la demande permet de modifier les facteurs d’échelle.

Pour en savoir plus sur l’ajustement de la demande, voir la rubrique Ajustement de la demande.

Chaque simulation peut inclure un ajustement de la demande. Un ajustement de la demande est inclus en l’ajoutant à la vue Planifier l’exécution hydraulique. Pour en savoir plus, voir la rubrique Simulations.

Demande au niveau des nœuds individuels

La demande peut être allouée pour les nœuds de base, les réservoirs et les nœuds de borne d’incendie. Au niveau des nœuds, la demande peut être affichée et modifiée de trois manières :

Allocation de la demande statique

Les données externes de point de consommation provenant de fichiers SIG ou CSV peuvent être utilisées pour allouer automatiquement la demande aux nœuds du réseau. Pour en savoir plus, voir Allocation de la demande statique.

La demande liée aux points de consommation peut être mise à jour à partir de fichiers CSV à l’aide de l’assistant de mise à jour de la demande.

Allocation de la demande d’occupation du sol

Les données externes de polygone provenant de fichiers SIG peuvent être utilisées pour allouer automatiquement la demande aux nœuds du réseau. Pour en savoir plus, voir la rubrique Allocation d’une d’occupation du sol aux nœuds.

Analyse de la zone de demande

InfoWorks utilise les informations des fichiers Réseau, Contrôle, Configuration des données actives, Diagramme de demande et Résultats pour effectuer une analyse de la demande. Les résultats de cette analyse permettent de mettre à jour les diagrammes de demande et la demande au niveau des nœuds individuels.

Pour en savoir plus, voir la section Analyse de la demande de zone.

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