Optimisation des coûts de la réhabilitation hydraulique d'un réseau de drainage urbain Cost-optimization of hydraulic rehabilitation of an urban drainage network

Résumé

L’examen d’un certain nombre de réseaux de drainage urbains permet souvent de faire le constat, que ceux-ci deviennent progressivement le siège d’écoulements en charge, voire de refoulements et de débordements. Les impacts sur l’équilibre du milieu aquatique sont préoccupants et peuvent avoir des conséquences graves sur la salubrité des ressources en eau potable et sur l’usage récréatif de ces milieux. Ces dysfonctionnements sont souvent dus à l’augmentation des débits de ruissellement engendrée par l’urbanisation et les changements climatiques et à la réduction de la capacité hydraulique causée par l’usure et le manque de maintenance du réseau.

Afin de pallier ces dysfonctionnements hydrauliques et environnementaux, nous avons mis en oeuvre un programme pour optimiser la réhabilitation d’un réseau de drainage urbain. Les interventions potentielles sont principalement axées sur les pratiques de gestion optimales (PGO) qui visent la réduction du débit et du volume de ruissellement. Ces interventions peuvent aussi inclure les méthodes classiques de réhabilitation, voire même le redimensionnement et la reconstruction des conduites problématiques pour améliorer la capacité hydraulique du réseau.

Le programme développé a été appliqué sur un réseau synthétique et sur un réseau réel selon plusieurs scénarios de rétention et sous différentes pluies de conception. L’application de la méthodologie au réseau synthétique a permis d’illustrer les avantages d’intégration des PGO dans la conception pour optimiser les coûts de construction et de gestion à court terme tout en évitant les problèmes hydrauliques et environnementaux à long terme.

L’étude de cas réels porte sur le réseau de l’arrondissement de Verdun, qui est l’objet de nombreux dysfonctionnements hydrauliques et environnementaux. Le programme proposé a permis de définir la meilleure combinaison entre volume de rétention, réhabilitation et redimensionnement de collecteurs qui conduit aux performances hydrauliques et environnementales visées avec un coût minimal.

Mots-clés :

• Réseaux de drainage,
• débordement,
• performance hydraulique,
• performance environnementale,
• réhabilitation,
• rétention,
• optimisation,
• PGO

Abstract

Assessment of urban drainage networks often reveals that some systems gradually become subject to pressurized flow, or even backups and overflows. The impacts on the balance of the aquatic environment are troubling, and can have serious consequences on the safety of drinking water resources and the recreational use of these environments. These dysfunctions are often due on one hand to the increases in runoff flow caused by urbanization and climate change and, on the other hand, by the reduced hydraulic capacity caused by wear and lack of network maintenance. To overcome these environmental and hydraulic dysfunctions, we have implemented an optimization program for rehabilitation interventions. Potential rehabilitation interventions mainly focus on Best Management Practices (BMPs), but may also include conventional methods of rehabilitation and even the resizing and reconstruction of problematic pipes in order to improve the network hydraulic capacity. The optimization program has been applied both to a real and to a synthetic network, according to several retention and design storm scenarios. The application of this methodology to the synthetic network allowed the illustration of the benefits of integration of BMPs during design in order to optimize construction and management costs in the short term, while avoiding long-term hydraulic and environmental problems.

The case study focuses on the network in the borough of Verdun, which is subjected to many environmental and hydraulic dysfunctions. The proposed program has allowed a definition of the best balance between retention, rehabilitation and pipe resizing, leading to the targeted hydraulic and environmental performances at the least cost.

Keywords:

• Drainage networks,
• overflows,
• hydraulic performance,
• environmental performance,
• rehabilitation,
• retention,
• optimization,
• best management practice