Une solution de MARNAGE de RESERVOIR d'eau Potable

Une solution de marnage de réservoir

1 État des lieux
1.1 A l'origine
1.2 La situation actuelle
1.2.1 L'évolution
1.2.2 Les problèmes afférents
1.2.3 Les risques sanitaires
2 Le constat de situation                             (click schéma)
3 Possibilités réelles
3.1 AVEC baisse de pression
3.2 SANS baisse de pression
4 Solution retenue avec surpresseur
4.1 Le principe avec deux points d'énergie
4.2 Le principe avec un seul point d'énergie
4.3 Le mode de fonctionnement
4.3.1 En cas d'incendie ou de forte demande de jour
4.3.2 En cas d'incendie de nuit
5 Le marnage
6 La réalisation
7 Conclusions

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Préambule

Le public de destination de cet article très technique est principalement constitué des distributeurs d'eau ou de particuliers "branchés AEP". Il ne faut pas oublier les jeunes en formation GEMEAU qui pourront y trouver une idée intéressante qui ne devrait pas figurer au programme.
Face à des réservoirs qui ne travaillent pas et qui sont pratiquement condamnés au repos le plus complet, il a fallu rechercher des solutions innovantes à des coûts honorables.
Dans les différents contextes, ce n'est pas toujours facile, car, pas plus les élus locaux, que les habitants, que les services d'incendie et de secours, et que les syndicats n'acceptent facilement de compromis.
C'est toujours le dernier qui doit "trinquer" c'est normal !
De façon amusante, il y a pourtant du vrai, et c'est bien souvent ainsi, car celui qui a la responsabilité de l'eau doit faire ce qu'il faut, car c'est sa seule responsabilité en cas de problèmes.

Cet exemple réel ne se veut pas être une règle, car il ne s'applique qu'à un cas spécifique. Le principe pourrait cependant être repris dans des cas similaires, qui, s'ils ne sont pas innombrables, ne manquent certainement pas d'exister, j'en suis persuadé.

Pour les mêmes raisons que pour le contrôle des boucles, aucune localisation sur cet exemple réel n'est faite.

1 L'état des lieux

1.1 A l'origine

Jusqu'aux années 1955/1960 chaque petite commune, a créé son point de captage d'eau et réalisé l'adduction à partir de ce point, avec un stockage semi enterré au point le plus haut de la commune ou en réservoir type champignon.
Ceci a été le cas de la plus grande partie des petites communes Françaises.
Les normes incendie de l'époque étaient assez sommaires et les réservoirs souvent de l'ordre de 60 à 150 M3 (avec beaucoup de valeurs vers 100 M3) associés à des faibles sections ne permettaient pas une défense incendie efficace.
Naturellement les réservoirs se trouvaient souvent dans des lieux isolés (absence de toute énergie et télécommunications), et l'alimentation d'origine se réalisait en refoulement distribution (une seule canalisation) depuis la station proche du captage.
Dans cette situation ancienne les réservoirs fonctionnaient parfaitement et les communes étaient bien desservies. Au niveau "marnage" des réservoirs, tout était pour le mieux, et l'eau ne stagnait pas.

La pression n'était pas très forte, et cela était bien adapté aux méthodes de fontainerie de l'époque.

1.2 La situation actuelle

1.2.1 L'évolution

Avec l'avènement de l'ère industrielle, et de l'agriculture intensive, les points d'eau se sont progressivement révélés de mauvaise qualité, non protégeables, turbides…

La législation sur l'eau potable a évolué, les mentalités également, les maires n'ont alors plus vraiment eu la possibilité de maintenir efficacement la qualité de ces captages, de les protéger et d'assurer ainsi une distribution d'eau POTABLE de qualité.
Les élus se sont donc détachés progressivement de ce problème de l'eau potable, et les communes se sont souvent regroupés en Syndicats pour déléguer cette mission de la responsabilité des maires. (Les communes ont parfois aussi sollicté les grandes entreprises privées).

Pour les communes qui se sont raccordées à de grands syndicats, ceux-ci ont toujours été satisfaits de compter un membre de plus.  Au tout début de l'ère qualité de l'eau, ils n'ont pas réellement pris conscience des risques sanitaires encourus.

1.2.2 Les problèmes afférents

Les Syndicats ont donc créé de grandes structures de stockage (>1000 M3), souvent à des altitudes assez importantes pour pouvoir couvrir les besoins locaux des différentes communes qui s'orientaient dans cette voie syndicale.
Des tuyaux de section un peu trop juste ont donc été posés pour alimenter ces communes, tout en gardant les réservoirs.

Les pressions supérieures à l'existant, ont occasionné quelques problèmes de fuites, mais aussi d'autres conséquences beaucoup plus graves (voir ci-après).

Le réservoir de commune a été conservé par l'aspect stockage pour la défense incendie (responsabilité du maire).
Ceci fait que la commune est alimentée par une pression toujours supérieure à celle de l'ancien réservoir.
Les habitants sont heureux de cette nouvelle pression qui donne plus de confort.

Le revers de la médaille est de l'eau qui stagne dans le réservoir sans aucun renouvellement, puisque la pression étant supérieure, le réservoir se rempli une fois pour toute et ne se vide plus jamais. On a l'habitude de dire qu'il ne "marne" plus.

Les normes de défense incendie passent à 60 M3/h durant 2 heures, ce qui signifie 120 M3 de stockage. (Et ils n'y sont pas !)

La nouvelle alimentation ne suffit pas non plus à donner ces valeurs. Avec la combinaison des deux débits il est seulement possible d'avoir à peu près les valeurs légales.
Où est le problème ?

L'eau du réservoir n'est plus potable, car elle a séjourné pendant de longues semaines sans se renouveler.

1.2.3 Les risques sanitaires

Si le réseau d'amenée de l'eau a un problème technique, le réservoir prend la relève et distribue son eau impropre à la consommation dans toute la commune...!

L'ouverture d'un poteau d'incendie (PI) provoque également une distribution partielle d'eau impropre, pour assurer en conjoint des débits importants. (Équilibre de pression due aux pertes de charge d'amenée de l'eau).

Enfin toute rupture de canalisation dans la commune entraîne un sur-débit qui ne manquera pas d'obtenir son complément du réservoir.

J'ajoute simplement que le long des routes, souvent les vols d'eau aux PI sont monnaie courante, et qu'ils vont se traduire par des compléments d'eau du réservoir local, avec les conséquences sanitaires que l'on imagine.

2 Le constat de situation

En résumé cette situation n'est plus tenable à cause des risques sanitaires très importants, et les coûts pour parvenir à les conjurer sont souvent démesurés, car toutes les canalisations sont trop faibles dans toutes les communes. Le réservoir local est de plus trop petit !

Il faut rappeler que la défense incendie est du ressort des communes, et que bien souvent, si celle-ci a presque toujours été assurée par le réseau d'eau potable, il est très difficile de revenir en arrière. Pour se protéger de ces situations, les syndicats ont souvent levé l'ambiguïté de leur définition de compétence en modifiant  ainsi : "la défense incendie est assurée par le réseau dans la mesure des possibilités du réseau". (Certains syndicats avaient même pris à tort cette compétence, ce qui n'était pas normal)

On retrouve ces problèmes dont on a déjà parlé dans d'autres articles, car, eau potable et défense incendie ont des objectifs très différents et partiellement incompatibles.

Les maires ne veulent pas faire de bâches pour la défense incendie, et c'est parfois même non réalisable, car cette eau est purement locale et ne couvre pas au delà d'une rayon de 200 mètres.

La situation est donc bloquée par :

• Les habitants qui ne veulent pas un moindre confort,
• Les pompiers qui ne veulent pas renoncer aux volumes et débits,
• Le maire qui ne veut pas payer de bâche et
• Le syndicat lui-même qui ne peut accepter un risque élevé d'eau impropre à la consommation humaine et consacrer des sommes colossales à la défense incendie (ce n'est pas son rôle).

Le Syndicat qui a pris conscience (ou non) du problème et dont c'est la responsabilité est donc directement responsable et pourrait être condamné en cas d'empoisonnement des habitants. Ceci est grave au premier chef pour les personnes, mais aussi pour la responsabilité syndicale.

Qu'il y ait divergence d'intérêts est certain, mais le différent devra être réglé ultérieurement, après mise en place d'une solution correctrice.

3 Possibilités réelles

Ces possibilités sont peu nombreuses, car une dépense inconsidérée pour une ou deux communes ne serait pas acceptée par les différentes assemblées Syndicales. Cela ne serait d'ailleurs pas souhaitable d'un point de vue répartition de ressources financières relativement au nombre d'habitants, car cela obérerait le fonctionnement même du syndicat pour les autres communes.
On peut éliminer de fait le remplacement des tuyaux (surtout s'ils sont assez récents).

3.1 AVEC baisse de pression

Pas de grand développement à faire sur ce sujet, la population n'accepte pas de baisser la garde. Le principe de "je paye mon eau", je veux les performances ET la qualité est souvent mis en avant. C'est de bonne guerre !

Une solution aurait été de mettre une vanne électrique à l'entrée de la commune. Dans ce cas la distribution de jour se réaliserait à faible pression depuis le réservoir A, ce qui n'est pas accepté.

Alors peut-être moyennant l'inverse est-il possible de faire quelque chose ? Distribution de jour depuis le réservoir B pour avoir une bonne pression, et arrêt pour consommation de nuit sur le réservoir local A. C'est très bien mais les abonnés dorment la nuit et les consommations sont alors trop faibles !

La solution mixte a paru trop incertaine et avec une nuisance de pression qui poserait toujours le même problème d'un mécontentement des usagers.

3.2 SANS baisse de pression

Une solution est éliminée d'office, qui est la reprise des longueurs importantes de l'alimentation, tant pour des questions financières que pour des raisons sanitaires.
En effet sur plusieurs kilomètres, pour de petites communes, l'eau séjournerait en général un peu trop, dans de grosses canalisations.

La seule solution est de faire "marner" le réservoir A. C'est-à-dire le remplir de nuit et distribuer de jour, tout en sachant qu'il ne sera pas complètement plein en cas d'incendie.
Il n'y a pas d'autre solution ! (Je n'ai pas parlé de la construction d'un réservoir plus important car c'est financièrement impossible et sanitairement très mauvais).

4 Solution retenue avec surpresseur

4.1 Le principe avec deux points d'énergie

Fermer seulement une vanne électrique à l'entrée de la commune ne suffit pas car les habitants auraient une pression moindre. Il faut donc en plus installer des pompes au réservoir (surpresseur).

4.2 Le principe avec un seul point d'énergie

Suivant le principe ci-dessus, peut-on supprimer un point avec énergie ?
Oui et c'est certainement le cœur du sujet, et là où réside la subtilité du principe.

En donnant un tout petit surcroît de pression par le surpresseur implanté au réservoir, il est possible remplacer la vanne électrique en début de commune par un bon clapet NF avec prise de pression amont-aval (clapet rouge). La commune gagnera donc environ 0.5 bars de mieux et la qualité de l'eau sera respectée.

Cela sous-entend une situation saine et l'absence de fuites au réseau communal, sans quoi cette solution ne serait pas applicable.

Le principe général étant donné, le schéma donne en rouge les modifications à apporter. Ces modifications en termes de coût ne sont pas négligeables mais sans commune mesure avec une solution de reprise de sections de canalisations.

Le coût peut encore être réduit par la souscription d'un abonnement monophasé 6 KVA au lieu du traditionnel triphasé pour les moteurs asynchrones. (ne jamais prendre le tarif de nuit ! c'est inutile)
(Cela peut éviter éventuellement un renforcement du réseau électrique.)

Suivant l'énergie disponible et les souhaits, il pourra y avoir doublement des débits par les deux pompes en // sur baisse importante de pression, ou au contraire simplement une pompe ou l'autre en bascule. (Même pour un abonnement 3 KVA)

Dans ce cas précis, les hauteurs manométriques et les possibilités de volume étaient suffisantes pour ne pas prendre de puissance de moteur supérieure à 3 KVA. Ainsi les pompes sont bien entraînées par des moteurs asynchrones triphasés, mais alimentés par des variateurs de fréquence monophasés. (

4.3 Le mode de fonctionnement

Durant la nuit, le réservoir de la commune A se rempli par le réservoir B et la distribution est assurée en même temps à une pression, disons pour fixer des valeurs, de 2.8 bars. La vanne motorisée (M) est alors ouverte. Le surpresseur est à l'arrêt.

Sur horaire prévu par un programmateur ou un automate, le matin en principe, la vanne motorisée va être fermée et le surpresseur va pouvoir assurer sa mission de monter à une pression légèrement supérieure à 2.8 bars soit environ 3.3 bars.
Ce surcroît de pression va entraîner la fermeture du clapet (rouge) et isoler ainsi la commune sur son propre réservoir.
La distribution vers la commune va alors se réaliser à partir du seul réservoir A durant toute la JOURNEE.

Les seuils de niveau de pression peuvent autoriser une réouverture de clapet ou de vanne motorisée en cours de journée si nécessaire sans qu'il y ait de risques particuliers.

4.3.1 En cas d'incendie ou de forte demande de jour

Un demande d'eau importante va avoir pour effet de faire fonctionner à plein le surpresseur qui ne pourra pas donner le débit. La pression va baisser et en même temps le clapet rouge va s'ouvrir donnant le complément du réservoir B.
Le clapet de réservoir A (bleu) va lui aussi plus ou moins s'ouvrir pour assurer cette demande. (Il est en // sur les pompes) Un équilibre sera atteint par ces trois sources distinctes d'alimentation pour donner un maximum de débit.

L'automate chargé de gérer l'ensemble de ce fonctionnement génèrera une alarme pression.

Il ne parait pas à priori gênant de laisser les pompes fonctionner durant cette phase. En effet elles donneront "ce qu'elles peuvent", et tant qu'il y a de l'eau (bien entendu arrêt pompes sur manque d'eau).
Le réservoir ne se remplira pas puisque la vanne électrique est alors fermée, mais même vanne ouverte, l'eau n'arriverait pas à la colonne montante en cas de forte demande.

4.3.2  En cas d'incendie de nuit

C'est le cas identique à la situation avant surpresseur. Il ne semble pas utile de mettre en marche le surpresseur. Ce point sera à vérifier.
Il n'est en principe pas à craindre de voir de l'eau remplir le réservoir, au lieu d'aller en défense incendie. Ce cas devra cependant être confirmé par les essais.

5 Le marnage

C'était le sujet préoccupant de départ "qui s'est transformé en surpresseur".
Alors oui, dans ce modèle, le marnage du réservoir va se réaliser de façon correcte.

Seule ombre au tableau, le volume de 120 M3 incendie ne sera obtenu qu'en débits conjoints dont le total dans le temps dépendra du niveau de remplissage du réservoir au moment d'un incendie.

En ce qui concerne la potabilité, celle-ci sera cette fois assurée et aucun front d'eau impropre à la consommation, ne pourra alimenter la commune A en cas d'incident sur des canalisations, vol d'eau ou incendie.

6 La réalisation

Il n'y a rien de particulier à ce niveau, sinon que la sonde de niveau réservoir est un capteur de pression placé sur la conduite de sortie du réservoir (voir photo). Pour le reste, il s'agit de traditionnel avec tuyaux inox deux petites pompes et ballon avec vessie.

Les vannes d'isolation et de fermeture complètent l'ensemble hydraulique très classique.

L'armoire électrique comporte un petit automate ainsi que les deux vitesses variables (mono/tri) alimentées en monophasé et commandant des pompes avec moteur triphasé.

7 Conclusions

Ce système ne convient bien sûr qu'à quelques cas similaires et il ne peut être généralisé.
Il est réalisé mais je n'ai pas eu l'occasion de savoir si il était opérationnel, car lors de mon départ, il y avait un "piquage" oublié sur des conduites inox (capteurs) et l'installation du réseau électrique avait pris du retard (passage en souterrain).

Ceci fait, je n'ai aucun retour d'expérience sur cette réalisation dont j'ai seulement ces quelques photos de la réalisation.
Le principal intérêt de cette solution est qu'elle permet avant tout de livrer une eau potable sans aucun risque quelques soient les circonstances ou incidents.
Le deuxième volet étant bien entendu une pression au moins égale à la pression avant installation.

Pour le débit incendie, celui-ci devrait être atteint, mais sans aucune certitude. (Il est tout à fait possible que dans d'autres configurations ce débit ne soit pas atteint).
Le point majeur étant la santé publique qui est maintenant sûre.
Il appartient alors à chacune des parties de règler son propre problème, et cette fois la distribution étant devenue fiable, la défense incendie revient à la commune...

Cette solution n'est vraisemblablement pas très courante, c'est la raison de sa description !

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