Recherche d'optimisation du réseau
d'assainissement de région parisienne

Introduction du BEI

Le Bureau d'Etudes Industielles (BEI ERE) est un enseignement sous forme de projet commun aux options Sciences de l'Eau et Environnement (SEE) et Mécanique des Fluides Numérique (MFN) de l'ENSEEIHT, à l'Option Génie de l'Environnement (GE) de l'INP et au Mastère Spécialisé Hydraulique de l'ENSEEIHT.

Depuis sa création, le BEIERE a donné lieu à une grande variété de projets comme en témoigne le site "Travaux d'éléves".

Cet enseignement a pour objectif de répondre aux attentes des étudiants soucieux de synthétiser les connaissances acquises durant leur scolarité à travers un projet pratique et proche de leur futur métier d'ingénieur. Il prépare et complète le stage de fin d'études.



Présentation

Notre projet

Le projet de ce BEI fait partie d’un appel d’offre remporté par le groupement Eau et Force dont la société Hydratec, notre partenaire, fait partie. Un première phase, déjà réalisée en 2006, a consisté en la création d'une maquette du Modèle d’Aide à la Gestion des Effluents du Syndicat Interdépartemental pour l'Assainissement de l'Agglomération Parisienne (SIAAP) dans le cadre du projet MAGES.

Notre groupe de travail va contribuer à la deuxième phase de ce projet : la création du modèle définitif. Compte tenu de la richesse des thèmes à traiter dans un temps imparti très court, le domaine d’étude est focalisé sur le réseau Seine AVal (SAV) et sur le linéaire de Seine de 90 km compris entre le barrage de Suresnes et Poissy.

Notre partenaire Hydratec             

    Hydratec est une société d´ingénierie française généraliste dans le domaine de l´eau et des milieux aquatiques, alliant depuis sa création en 1974 l´expertise, le conseil et la maîtrise d´œuvre. Elle compte environ 90 collaborateurs. Il s'agit d'une filiale du groupe Setec, une des plus importantes sociétés d´ingénierie française (environ 1200 personnes). Setec est indépendante de tout groupe industriel commercial ou bancaire.

    Hydratec bénéficie du concours des sociétés appartenant au groupe pour les aspects géotechniques, génie civil, équipements électromécaniques et automatismes, économie, organisation et planification, communication. D´autre part, Hydratec dispose d´un Plan Assurance Qualité en cohérence avec la norme ISO 9001. Les ingénieurs au service d´HYDRATEC sont spécialistes en hydrologie, hydrogéologie et hydraulique, génie des procédés ou encore génie civil.


    Ses domaines d´intervention sont les suivants :

        Le secteur d´activité d´Hydratec est très dynamique car il correspond à des besoins fondamentaux avec des exigences croissantes de qualité et de fiabilité pour :

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Le projet MAGES                                       

   Le projet MAGES, initié par le SIAAP en 2004, a pour objectif principal d’élaborer un système d’aide à la gestion des écoulements en temps sec comme en temps de pluie. La finalité est d'acheminer un volume maximum d’effluents vers les usines d’épuration en minimisant les déversements en milieu naturel.

    Pour une meilleure utilisation des ouvrages de stockage existants dans le réseau, cet outil doit anticiper les apports d'eau dans les six heures à venir, cette durée correspondant approximativement au temps de réponse du système suite à un épisode pluvieux.

   Le système MAGES repose sur l’exploitation d’un modèle hydraulique détaillé du fonctionnement du réseau primaire. Celui-ci est composé des réseaux du SIAAP et de quelques réseaux départementaux.

    Le modèle comprend trois grands modules :

    Ce modèle fonctionne en mode temps réel dans le système MAGES. Il est actualisé toutes les 15 minutes par les données des mesures remontées par le superviseur. De plus, il fournit une prévision des tendances des apports et des rejets pour les 24 heures à venir en temps sec et pour les 6 heures à venir en période pluvieuse. Le temps de calcul de chaque cycle est compris entre 3 et 4 minutes.

   Les résultats prévisionnels fournis par le modèle sont analysés par le superviseur. Ce dernier étudie ensuite les marges de manoeuvre possibles et propose un ajustement optimisé de certains organes dans le but de minimiser le déversement des flux. Ces propositions sont transmises aux différents exploitants pour les aider à mieux anticiper la gestion de leur réseau.

    Le calcul d’optimisation se heurte cependant à deux difficultés :

    En effet, l'aspect qualité du milieu récepteur est une donnée essentielle pour choisir les points de sortie dont il faut impérativement limiter les rejets. Ainsi, il convient d’approfondir ces deux questions pour connaître les ajustements à effectuer pour une optimisation réduisant l'impact des déversements.

              

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Contexte socio-politique et règlementaire


    Lors d'épisodes pluvieux significatifs, les stations d'épuration du réseau interdépartemental parisien se trouvent souvent surchargées. Elles sont en effet dimensionnées pour des débits fixés. Ainsi, par temps de forte pluie, l'eau qui ne peut être traitée est déviée et rejetée directement dans la Seine. Ces flux déversés posent d'importants problèmes de pollution du milieu récepteur. En effet les polluants qu'ils véhiculent menacent la diversité et la vie de la faune et la flore du fleuve.

    Le domaine de l'assainissement et de l'eau en général est régi par des lois françaises sur l'environnement comme la loi sur l'eau, directement inspirée de la Directive européenne Cadre sur l'Eau. La France s'est engagée à respecter la DCE dont certains objectifs ont pour échéance 2015. Le non-respect de ces engagements débouche sur des amendes délivrées par la commission européenne. La France a déjà été avertie pour ses installations de traitement des eaux résiduaires non conformes aux normes européennes, notamment à Paris.


Extrait de la DCE :

(1) L'eau n'est pas un bien marchand comme les autres mais un patrimoine qu'il faut protéger, défendre et traiter comme tel.

(43) La pollution entraînée par les rejets, les émissions et les pertes de substances dangereuses prioritaires doit être éliminée ou progressivement supprimée.

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    A l'origine de ce projet se trouve le SIAAP qui gère la partie interdépartementale du réseau d'assainissement de l'agglomération parisienne. Le SIAAP doit faire le nécessaire pour minimiser les déversements d'eau non traitée, notamment dans les lieux sensibles. Il est sous l'influence de l'Etat français, de l'Europe et des administrations de l'Eau qui relaient leurs directives de la DCE.

    D'un autre côté, les riverains proches des usines et des émissaires souhaitent la réduction des nuisances olfactives et auditives dues aux installations du SIAAP.

    Les scientifiques et associations à caractère écologique craignent également l'impact sur la faune et la flore des débordements directs dans le milieu naturel lors d'épisodes pluvieux importants. Par ailleurs, ils s'inquiètent de la qualité des rejets d'eau traitée.  En effet, même si la qualité de l'eau de la Seine s'est grandement améliorée depuis les années 1970 (le nombre d'espèces de poissons est passé de 3 à plus de 30), des efforts restent à faire. L'objectif de réintroduction du saumon dans la Seine en améliorant encore la qualité de l'eau et en aménageant plus de passes à poissons est visé pour la prochaine décennie.

    Le SIAAP a donc engagé le bureau d'étude HYDRATEC, pour créer un logiciel de simulation hydraulique en temps réel du réseau parisien, notamment lors d'épisodes de pluies.

    L'objectif est d'en optimiser la gestion, ceci pouvant être atteint au moyen de divers travaux. Dans ce cas, le financement partiel et les désagréments des travaux seront du ressort des élus locaux concernés qui devront s'accorder avec les riverains sur les modalités de construction.


    Ci-dessous, nous nous sommes intéressés aux différents acteurs concernés par cette étude. Le sujet est vaste et les points de vue difficiles à définir de manière totalement objective. Néanmoins, voici une liste non exhaustive des intervenants de cette étude  avec leurs principales positions :

SIAAP : rendre l'eau la plus propre possible au milieu naturel en jonglant avec le respect de la qualité de vie des riverains, les normes européennes, les avancées technologiques, le budget alloué, les différentes politiques de l'eau et les élus ;

- Agence et administrations de l'eau : faire respecter les différentes mesures et plans décidés à propos de l'eau et l'assainissement (DCE, Schéma Directeur d'Aménagement et de Gestion des Eaux etc.) ;

- Europe, Etat français, département, élus locaux : l'Etat cherche également à faire appliquer les mesures décidées.

Les départements et les élus locaux cherchent à défendre les intérêts de leur collectivité et ceux de leurs concitoyens (part du financement dans certains travaux, décision du lieu d'installation d'usines et des émissaires). Cependant, les avis de ces parties prenantes varient largement en fonction du lieu et de la période. En effet, le caractère politique et électoral peut influencer ces acteurs.

- Riverains : défendre la qualité de leur cadre de vie (odeurs, travaux, emplois) ;

- Scientifiques : défendre la faune et la flore de la Seine de manière rationnelle, défendre la qualité de l'eau ;

- Associations à tendance écologique ou politique : défendre leurs idées sur l'assainissement : décentralisation prononcée du réseau, réduction des boues d'épandage et de manière générale promouvoir une autre idée de la gestion et de la consommation de l'eau dans son ensemble ;

- HYDRATEC : bureau d'étude indépendant qui doit mener son projet de création de logiciel à terme.

   Acteurs

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    Une source du problème étant la capacité de traitement des stations d'épuration, nous pourrions penser en premier lieu le solutionner en augmentant les volumes traités. Cela pourrait être le cas à Achères notamment, principale station de la partie du réseau étudiée. Or, ceci n'est pas réalisable puisque la DCE recommande le traitement de la pollution au plus près de la source et préconise donc la décentralisation. En d'autres termes, la tendance est à l'augmentation du nombre de STEP, de plus petites tailles.


Extrait de la DCE :

(40) En matière de prévention et de contrôle de la pollution, il convient que la politique communautaire de l'eau soit fondée sur une approche combinée visant la réduction de la pollution à la source par la fixation de valeurs limites d'émission et de normes de qualité environnementale.


    Ainsi, la tendance actuelle est à la diminution de la capacité de traitement de l'usine d'Achères. Celle ci a déjà été réduite en 1992 de 2,7 à 2,1 millions de m3 traités par jour en temps sec. Enfin, en 1997, l'objectif défini est de diminuer la capacité à 1,5 millions de m3/j (soit 17m3/s)  en temps sec avec une pointe à 45m3/s pour la pluie. Pour parvenir à cette fin, deux stations d'épuration ont été construites (dont Les Grésillons).

    A l'heure actuelle, Achères traite 1,7 millions m3/j avec une pointe de 70 m3/s pour la pluie. Ainsi aujourd'hui encore, la réduction se poursuit via la restructuration de l'usine, toujours dans l'optique de respecter les engagements européens environnementaux pris par la France.

    Par ailleurs, la restructuration de l'usine a fait l'objet d'un débat public, impliquant de nombreuses parties prenantes et mené par la Commission Nationale du Débat Public. En effet, une autre recommandation de la DCE est d'impliquer le public aux décisions relevant de l'aménagement général .


Extrait de la DCE :
(46) Afin de permettre la participation du public en général, notamment les utilisateurs d'eau, à l'établissement et à l'actualisation des plans de gestion des bassins hydrographiques, il est nécessaire de mettre à leur disposition des informations appropriées sur les mesures envisagées et de faire rapport sur l'état d'avancement de la mise en oeuvre de ces mesures, afin qu'ils puissent intervenir avant l'adoption des décisions finales concernant les mesures nécessaires.


    Ce débat a permis de mettre en lumière de nombreux acteurs, tous intéressés par la vie citoyenne et motivés par un débat respectueux et utile grâce à l'ouverture d'esprit des autorités.


    Ainsi, force est de constater que la problématique des réseaux d'assainissement et les questions environnementales en général intéressent de nombreux groupes de personnes. Une démarche responsable de consultation et d'écoute des parties prenantes, actives ou passives, est donc indispensable.


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Notre équipe

Nous sommes une équipe de huit élèves ingénieurs ou mastère en troisième année à l'ENSEEIHT, département hydraulique et mécanique des fluides. Nous nous sommes réparti le travail du projet en deux quadrinômes :

          

   Jessica FRAGNI         Sandrine GIRAUD      Sophie MARCUCCI     Louise MOQUET

             Photo_Rainer

   Benjamin BLANC        Céline MONTEIL        Remi LABEDADE      Rainer MOREL
                                                        (webmaster)

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