Défi n°4 : Mesurer de façon automatisée et fiabilisée le débit de certaines sources atypiques

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image défi innovation eau de paris 4Eau de Paris recherche des solutions pour mesurer le débit de certaines sources atypiques de façon automatisée et fiabilisée, afin de disposer d’informations précises et continues sur les volumes qu’elle prélève au milieu naturel, au plus proche des points de captage et sans que cela requiert l’intervention physique d’agents (chronophage, accès impossible aux périmètres sourciers à certaines saisons, imprécision du relevé visuel et traitement de l’information difficile par absence de centralisation).

Le défi à relever

Dans le cadre de ses missions de production et distribution d’eau potable, Eau de Paris exploite une centaine de sources situées dans les régions de Verneuil-sur-Avre à l’Ouest de Paris, Fontainebleau, Sens et Provins au Sud-Est de Paris.
Ces sources émergent du terrain naturel, sont captées et acheminées par gravité jusqu’aux portes de Paris via un réseau d’aqueducs à plan d’eau libre. Une source peut être soit mise en production (c’est-à-dire introduite dans le réseau d’aqueducs pour rejoindre Paris), soit mise en déversement (c’est-à-dire rejetée au milieu naturel au droit du point de captage).

Figure 1 : Plan de principe (Source du Breuil – Vecteur Avre)

Figure 1 : Plan de principe (Source du Breuil – Vecteur Avre)

Figure 2 : 

Galerie de collecte

Départs de la galerie de mise en production (la plus basse) et de la galerie de mise en déversement (la plus haute)

Débouché de la galerie de mise en déversement dans le milieu naturel

La grande majorité des sources présente une configuration qui permet d’en mesurer le débit de manière automatisée, soit directement à l’aide de débitmètres, soit indirectement par mesure de hauteurs d’eau. De ce fait, nous pouvons nous affranchir des tournées réalisées par des équipes d’agents pour lire des hauteurs d’eau sur une échelle limnimétrique.

Figure 3 : Configuration compatible avec une mesure automatisée et fiable de la hauteur d’eau ensuite convertie en débit

 

Quelques-unes ont toutefois une configuration atypique. Trois problématiques ont été recensées :

Problématique 1 : Configurations sans portion droite de longueur suffisante en aval de l’émergence et avec des régimes turbulents
Cas des sources de Foisys et de Rivière pour le vecteur Avre, cas de la source de la Joie (déversement) pour le vecteur Loing.

Figure 4 : Illustrations pour la problématique 1

Source de Foisys :
Le départ en production, vers l’aqueduc (en bleu sur le plan) s’effectue via 2 galeries immédiatement coudées.

Source de la Joie :
Une fois la vanne de déversement ouverte, la mise en déversement s’effectue par engouffrement de l’eau dans un orifice de section carrée puis départ dans une galerie ovoïde

Problématique 2 : Sources à fonctionnement mixte (Une partie du débit est mise en déversement alors que le reste part simultanément en production.)
Cas de la source de la Vicomté pour le vecteur Voulzie, cas de la source La Rivière pour le vecteur Avre.

Figure 5 : Illustration pour la problématique 2 – Source la Rivière (vecteur Avre)

Figure 6 : Illustration pour la problématique 2  – Pavillon de captage de la source de la Vicomté (vecteur Voulzie)

Source de Foisys :
Suivre le débit d’une source soit 100% en production, soit 100 % en déversement est simple moyennant 2 capteurs de hauteur 
et une bonne adéquation des formules de tarages. Pour un fonctionnement mixte, il faut concevoir un système de régulation permettant de caler la répartition des débits entre la production et le déversement.

Problématique 3 : Sources dont l’écoulement est occasionnellement perturbé par des contraintes aval (Ces sources sont admises en cascade dans l’aqueduc qui permet leur collecte. Lorsque l’une des sources aval passe d’une situation de mise en production à une situation de mise en déversement, la ligne d’eau amont dans l’aqueduc et les écoulements en provenance des sources amont sont impactés.)
Cas des sources de Villeron lorsque la source Saint-Thomas est mise en déversement pour le vecteur Loing.

Figure 7 : Périmètre sourcier de Villeron – Plan général

Figure 8 : Périmètre sourcier de Villeron – Zoom sur l’ouvrage Saint-Thomas

Chacune des 3 problématiques fait que les méthodes conventionnelles de mesure de débit, soit directes par débitmètre ou venturi, soit indirectes par conversion de hauteur d’eau, ne sont pas pertinentes et/ou pas techniquement envisageables.

Dans l’idéal, les solutions proposées par les candidats permettront de répondre avec un même système aux 3 problématiques. Néanmoins, les dispositifs ne couvrant qu’une ou 2 problématiques seront examinés avec soin.

L’eau captée servira à la production d’eau destinée à la consommation humaine. Dans l’idéal également, tout équipement ou tout matériel qui entrera en contact avec l’eau devra bénéficier d’une attestation de conformité sanitaire (ACS). Toutefois, les dispositifs ne présentant pas d’ACS pour toute ou partie des objets qui entreront en contact avec l’eau seront examinés avec soin. Eau de Paris analysera le risque encouru au stade de la présélection des candidatures.

Dans l’idéal enfin, nous recherchons une précision globale de la mesure de débit, incluant la précision l’instrumentation et la précision des calculs de conversion éventuellement effectués, de l’ordre +/-5%.

Les spécificités à prendre en compte

  • En cas de mesure non directe du débit, le système devra intégrer toutes les conversions et tous les calculs nécessaires, de sorte que les données de sortie soient bien des débits.
  • Les équipements et matériels qui constitueront le dispositif de mesure directe ou indirecte du débit devront pouvoir être installés en milieu humide.
  • Tous les sites ne bénéficiant pas d’une alimentation électrique et d’une liaison avec un réseau de communication interne Eau de Paris, les équipements et matériels devront disposer d’une autonomie énergétique et d’un système de stockage et transmission de données indépendant.
  • Les ouvrages à l’intérieur desquels les équipements et matériels seront installés ne sont en principe pas éclairés en permanence.
  • Les ouvrages dans lesquels seront implantés les équipements et matériels sont situés au cœur des périmètres de protection immédiate des sources. La mise en œuvre des équipements et matériels ne devra donc pas nécessiter de travaux de génie civil conséquents.

Les atouts de la solution à détailler plus précisément :

Précision globale de la mesure de débit : Spécifier le niveau de précision de la solution proposée.

Récupération et exploitation fiables et aisées des données : autonomie des batteries, qualité et stockage des informations, portée de la transmission des données, …

Facilité de mise en œuvre de la solution proposée : facilité d’installation du système, rapidité d’appropriation de l’outil par les équipes, …

Simplicité de maintenance : Les systèmes de mesure de débit seront installés dans des périmètres sourciers sans personnel posté ni tournées quotidiennes. Une importance toute particulière sera donc apportée à la maintenance (fréquence espacée et complexité réduite des opérations de contrôle de l’absence de dérive des appareils de mesure, d’entretien et de maintenance préventive / qualité des alarmes remontées en cas de dysfonctionnement permettant un diagnostic à distance / …).

Résistance à l’environnement : Robustesse du dispositif aux atmosphères humides et aux submersions (Il pourra être précisé un indice de protection / Un engagement sur la durée de vie pourra être pris).

CRITÈRES DE SÉLECTION

  • Pertinence de la solution, prise en compte des besoins et spécificités énoncés ci-dessus
  • Faisabilité technique, financière et organisationnelle (Le dossier devra en autres donner un détail des coûts de fabrication et de développement de la solution.)
  • Maturité de la solution (capacité de mise en œuvre rapide d’une expérimentation/ d’une preuve de concept)
  • Précision globale de la mesure de débit incluant la précision l’instrumentation et la précision des calculs de conversion éventuellement effectués
  • Caractère innovant de la solution

PROCÉDURE DE SÉLECTION

Parmi les dossiers complets conformes au règlement et son annexe, la sélection se fera selon le calendrier prévisionnel suivant :

07.02.2019 : Date limite de dépôt des dossiers

Du 25.02.2019 au 01.03.2019 : Annonce des candidats présélectionnés suite à l’analyse des dossiers

Du 04 au 15.03.2019 : En option, les candidats retenus auront la possibilité de faire une visite des installations Eau de Paris pour affiner leurs connaissances des conditions de mesure

Du 18 au 22.03.2019 : Audition devant le comité de sélection

Fin mars 2019 : Annonce du ou des lauréats

A l’issue des défis, Eau de Paris a pour ambition d’expérimenter une solution, un budget de 50 000 € HT est inscrit dans sa feuille de route.


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