Des outils intelligents pour une gestion durable des eaux urbaines
Les gestionnaires des eaux urbaines sont confrontés à des défis tels que la croissance démographique, le changement des modes de vie, le vieillissement des infrastructures et la complexité grandissante des systèmes. Cette situation est exacerbée par le changement climatique, qui peut provoquer une pénurie d’eau ou une diminution de sa qualité, et des phénomènes météorologiques extrêmes plus fréquents, caractérisés par une augmentation des eaux d’orage ou des îlots de chaleur. Pour y pallier, les opérateurs ont besoin de systèmes numériques plus intelligents et de données de meilleure qualité, tout en répondant aux attentes en termes de responsabilité et d’amélioration de la participation de la population. «Des politiques telles que la directive-cadre sur l’eau de l’UE incitent les autorités à mettre en œuvre des plans de gestion de l’eau, dont un grand nombre repose sur des pratiques de comptabilité de l’eau fondées sur un suivi en temps réel, qui fait souvent défaut», explique Chrysi Laspidou, coordinatrice du projet Water4Cities. Le projet Water4Cities, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a contribué à l’élaboration d’une méthodologie de gestion des eaux d’orage et des systèmes d’approvisionnement en eau, fondée sur des outils de surveillance qui vont au-delà des technologies de pointe et sont enrichis de la visualisation des composants critiques et des indicateurs clés de performance (ICP). «En optimisant les performances du réseau grâce à d’importantes données opérationnelles, nos prototypes apportent une valeur ajoutée aux utilisateurs finaux, tout en favorisant une gestion durable des eaux urbaines», résume Chrysi Laspidou, rattachée à l’Université de Thessalie, hôte du projet.
Les prototypes de visualisation et de gestion des données
Au cœur de la solution Water4Cities, on trouve une plateforme de collecte des données des capteurs, d’analyse pilotée par algorithme et de visualisation destinée à l’utilisateur final. «Le système est prêt à l’emploi et compatible avec d’autres systèmes de facturation de l’eau et de données relatives à la météorologie, à la pression et au débit», explique Chrysi Laspidou. Water4Cities a mis au point deux prototypes pilotes: l’un pour la gestion des eaux d’orage à Ljubljana, en Slovénie, et l’autre pour la gestion de l’approvisionnement en eaux urbaines à Skiathos, en Grèce. À Ljubljana, le logiciel d’aide à la prise de décision a permis de visualiser différentes zones ainsi que leurs caractéristiques en s’appuyant sur des données ouvertes, émanant notamment des stations de mesure des précipitations. Le traitement algorithmique de ces données et/ou des données historiques permet ensuite générer des modèles capables de prévoir le volume de précipitation ou le niveau des eaux souterraines probables, dans le cadre de différents scénarios. Le système peut même compenser l’absence de données des capteurs. Un algorithme peut notamment déduire le niveau des eaux souterraines, qui représente une variable difficile à mesurer, à partir d’autres données largement disponibles, comme les précipitations. «Nous avons reçu un retour positif de l’évaluation menée par LUZ, une société d’urbanisme slovène, qui comprenait des entretiens avec dix représentants issus du monde universitaire et industriel», précise Chrysi Laspidou. Le prototype de Skiathos, baptisé Polis Wizz, a été co-conçu par l’Université de Thessalie et les utilisateurs finaux, dont la compagnie des eaux DEYASK (site web en grec). Les données ont été collectées à partir des capteurs préexistants et des nouveaux capteurs mis en place dans le cadre du projet, qui enregistrent la pression et le débit, la consommation de différents ménages et la conductivité, la profondeur et la température des eaux souterraines. Ces données ont été combinées avec des données historiques relatives à la consommation d’eau, aux infrastructures et aux aspects socio-économiques. Des algorithmes et des fonctions de visualisation fournissent ensuite des ICP sur l’ensemble du système, comme les coûts, les pertes, la consommation énergétique et les fuites, avec une précision à l’échelle du quartier et à une fréquence horaire. «Un réseau bien maintenu dure plus longtemps et réduit les coûts, les éventuels problèmes étant rapidement résolus. Le consommateur tire de grands avantages de la mesure continue de la qualité de l’eau. De plus, la réduction du surpompage et de la surexploitation des eaux souterraines permet d’économiser de l’énergie, pour le plus grand bien de l’environnement», explique Chrysi Laspidou. Les performances de la plateforme ont été évaluées par des utilisateurs experts et profanes, qui représentent le grand public, lors de l’International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning and Economics de 2021. «Les utilisateurs l’on trouvée bien conçue et ont émis des retours positifs pour sa convivialité et son expérience utilisateur. Nous avons aussi pris bonne note des recommandations en vue de son amélioration», ajoute Chrysi Laspidou.
Réflexion systémique
Afin de faciliter le transfert de connaissances, Water4Cities a mis en place des détachements entre les partenaires, tout en publiant des contenus de formation. Les actifs du projet seront mis à la disposition des chercheurs dans le cadre des projets de suivi NAIADES et Circular City. Par ailleurs, la plateforme Polis Wizz a été retenue comme candidate potentielle à la commercialisation, des pourparlers ayant été engagés entre la sphère universitaire et le monde de l’industrie. L’Université de Thessalie a hâte d’adopter Polis Wizz pour mener des recherches sur la manière d’exploiter au mieux les synergies et les compromis qui existent au sein de sous-systèmes urbains interconnectés.
Mots‑clés
Water4Cities, comptabilité de l’eau, qualité de l’eau, énergie, infrastructures, algorithme, pénurie d’eau, consommateur, eaux souterraines, débit, changement climatique, météo