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Intégrer des techniques alternatives pour une gestion durable des eaux pluviales. Partie 1

Intégrer des techniques alternatives pour une gestion durable des eaux pluviales. Partie 1

Comment gérer les eaux pluviales durablement ?

La gestion des eaux pluviales est une problématique classique de nos villes.

Les eaux pluviales sont traditionnellement évacuées vers l’extérieur.  Cette opération est chaque jour rendue plus difficile compte tenu de la densification constante des agglomérations. La combinaison du réseau d’eaux usées et d’eaux pluviales (réseau unitaire) montre aujourd’hui ses limites environnementales, sociales en de situation de crise, et économiques. Les tailles des réseaux pluviaux indépendants, leur construction et leur entretien rencontrent eux aussi les mêmes types de problématiques. Dans un souci de développement plus durable, ce sont les techniques alternatives à ces réseaux qui sont aujourd’hui les solutions préconisées. Ces techniques tendent à appliquer une gestion de l’eau précipitée à la parcelle et non à l’évacuer vers des zones annexes. Elles s’intègrent dans la nouvelle démarche de résilience de nos sociétés vis-à-vis des risques naturels et dans notre rapport changeant à l’environnement.

Un atout pour les collectivités

En plus d’être une partie de la solution pour réduire l’impact des phénomènes extrêmes, ces solutions peuvent se révéler être de véritables atouts pour les collectivités. Or, contrairement à d’autres pays européens comme l’Allemagne ou les pays scandinaves, la France n’a quasiment pas démarré le développement à grande échelle de ces solutions qui ont pourtant un potentiel très important. Ainsi par exemple en 2012 en Haut de Seine, territoire pourtant très engagé sur le sujet, il a été calculé que seulement 7% des nouveaux projets intégraient des dispositifs alternatifs.

Aujourd’hui, en plein boom, il est encore difficile d’intégrer de manière efficace et mesurable ces solutions dans les projets récents. A travers cet article, nous tenterons de comprendre les tenants et les aboutissants de ces questions et essaierons d’apporter une réponse pour les introduire qualitativement dans des projets d’études.

Exemple de technique alternative implémenté en Nord Pas de Calais.

Exemple de parking pérméable implémenté en Nord Pas de Calais.

Intérêt des techniques alternatives

Notion de résilience

Suite aux catastrophes liées à l’ouragan Katrina en 2004, la FEMA (agence fédérale américaine pour la gestion des catastrophes) a popularisé le terme résilience. Celui-ci est très répété par les hommes politiques français et européens lorsque l’on évoque le sujet de l’environnement. Contrairement à ce que l’on a l’habitude d’entendre, la résilience n’est ni une solution technique, ni une méthode. C’est plutôt une prise de conscience sociétale de la vulnérabilité des biens et des personnes dans le but d’adapter les comportements et les installations pour gérer les situations de crise. Cette prise de conscience s’applique à toutes les strates administratives décisionnelles mais aussi à chacun des comportements individuels.

Dégât après le passage de « Katrina » en Nouvelle Orléans, USA

Lors des dernières années, on observe que le nombre de fortes crues s’est intensifié. Les spécialistes expliquent que ces évènements auront tendance à se multiplier du fait du changement climatique et de l’augmentation des surfaces imperméables en zone urbaine. Cette tendance a rendu l’infiltration naturelle parcellaire à seulement 15% de l’eau tombant dans nos villes. Pour remédier à cela, il n’existe pas de solution miracle. La clef est d’adapter nos installations et nos comportements pour pouvoir supporter ces phénomènes critiques ; c’est-à-dire d’acquérir cette prise de consciente de résilience.

Apparition des techniques alternatives pour la gestion des eaux pluviales

L’évolution des techniques de gestion des eaux pluviales a été progressive. L’urbanisation croissante du début du XIXème siècle a conduit à une politique du tout à l’égout et à une solution d’évacuation directe des eaux pluviales. La montée de l’automobile, des infrastructures associées et de vastes zones imperméables rendent le dimensionnement des réseaux obsolète et délicat. C’est pourquoi il a été choisi dans les années 60-70 d’implanter des bassins de rétention. Leur rôle de tampon permet de gérer les crues et ainsi les débordements en aval, zones parfois urbanisées. Toutefois ce système montre rapidement ses limites. On peut citer comme exemples les catastrophes de Nîmes (1988) et de Narbonne (1989) ainsi que les pollutions sévères de la Seine (1990 et 1991). On observe alors une volonté de changement de politique de gestion des eaux pluviales en France. Les premiers textes qui formalisent ces principes de gestion locale ou parcellaire apparaissent dans le guide « la ville et son assainissement », écrit par le CERTU en 2003 pour le ministère de l’écologie et du développement durable.

 

Changement de mentalité vers une gestion parcellaire

D’un point de vue infrastructure, la gestion pluviale tend vers une intégration au plan d’urbanisme, voir même au plan d’architecte. Cela permet de gérer cette eau localement et réduire le ruissellement. C’est d’ailleurs dans ce sens que la ville de Paris a lancé le projet « ParisPluie ». Il prévoit de déconnecter du réseau unitaire sur plusieurs centaines d’hectares en vingt ans. Des mesures assez restrictives sans imposer de technologie particulière seront mises en place.

Pour réussir cette gestion parcellaire des eaux pluviales, il existe différentes solutions techniques développées par des entreprises spécialisées. On les nomme plus couramment techniques alternatives pour la gestion des eaux pluviales ou plus simplement techniques alternatives.

En intégrant ces solutions, on peut diminuer le taux d’imperméabilisation des sols et la quantité d’eau résultante dans les cours d’eau. Les pics de crues et les impacts associés se verront donc également diminués.

 

L’attractivité du « vert »

L’aspect souvent végétal de ces solutions apporte de nouveaux écosystèmes et rétablit le cycle originel de l’eau. L’aspect environnemental positif est fort puisque l’on réduit l’impact de l’activité humaine sur son environnement. Ceci est souvent très apprécié des riverains ou passants. En effet, l’émergence de vert dans les zones urbaines rend la vie plus agréable et le quartier plus attractif.

D’autre part, ces mesures pour une infiltration immédiate de l’eau pluviale permettent de réduire les débits en entrée de stations d’épuration. Ainsi on observe une réduction des tailles des infrastructures. Combiné à l’attractivité nouvelle pour des entreprises ou des administrés, cela peut représenter une valeur financière non négligeable ainsi qu’un retour sur investissement important.

 

Toit végétal
Exemple de toitures végétalisées dans l’agglomération lyonnaise.

Quelles sont ces techniques alternatives ?

Pour appliquer cette idée de gestion parcellaire, il existe des options qui diffèrent en fonction des occupations, des besoins et des natures des sols.

  • Les noues :

Ce sont des fossés élargis permettant l’évacuation par infiltration et augmentant l’évaporation. Elles sont assez efficaces et très répandus mais nécessitent d’assez grandes surfaces d’installation. Elles sont toutefois remplies par des eaux de ruissellement et donc peuvent potentiellement être des zones critiques de pollution. C’est pour cela qu’il existe des noues intégrants des systèmes de traitement. C’est le cas par exemple des systèmes D-Rainclean de la société Funke ou Drainfix Clean de Hauraton.

  • Les toitures végétalisées :

Elles permettent de retenir environ 2/3 des eaux pluviales. Grâce à leur inertie thermique importante, elles sont de très bons isolants donc source d’importantes économies d’énergie. De plus, elles sont complètement intégrées dans l’environnement.

  • Les citernes de pluies :

Citernes urbaines placées en sous-sol et recevant des eaux de ruissellement. Elles sont perméables de manière à permettre l’infiltration.

  • Chaussées drainantes, géotextiles :

Également entièrement intégrées dans l’environnement urbain, ces systèmes sont mis en place sur les grandes surfaces utilisés par le réseau routier ou les parkings. Ils permettent de diminuer l’imperméabilisation des sols. Pouvant être soumis à des pollutions ponctuelles, il existe des systèmes de traitement automatique permettant de limiter la pollution dans le milieu naturel. Par exemple, TenCate GeoClean permet de traiter une surface avant son infiltration avec un débit nominal de 10mm par seconde pour 5cm d’eau, avec 99% des hydrocarbures traités.

  • Espaces verts et jardins de pluies :

Véritables îlots de verdure en zone urbaine, ce sont des zones d’infiltration avec très peu de ruissellement et donc généralement sans pollution.

Toutefois, dans ces différentes méthodes, une des problématiques récurrentes est de pouvoir rendre au milieu naturel une eau propre. Le but étant de limiter la pollution pouvant altérer de manière durable le sol ou bien les nappes phréatiques. Comme cette pollution est récupérée lors du ruissellement des eaux sur les zones imperméables, on cherche à le limiter au maximum. C’est la raison pour laquelle les systèmes permettant une infiltration immédiate paraissent plus intéressants.

L’intérêt des outils numériques

Afin de limiter le sur-dimensionnement des infrastructures (standards et techniques alternatives), il est possible de miser sur des outils numériques. Ils aident et assistent les ingénieurs lors des études de conception. Parmi la gamme de produit proposée par Geomod, XPDrainage est dédié au dimensionnement des réseaux d’eau pluviale. C’est un outil qui intègre :

  • un module hydrologique,
  • une vue en plan pour le dessin technique,
  • et de la modélisation hydraulique pour le dimensionnement.

Ainsi, chaque corps de métier intervenant lors des études de conception peut travailler sur un seul et même outil. L’intérêt est multiple. Plusieurs modules intégrés de dimensionnement (comme la méthode de Caquot, ou la méthode des pluies) font gagner un temps précieux. La continuité qu’il apporte dans la gestion des données et dans le suivi d’un projet engendre clarté et cohérence.  La qualité des études réalisées est améliorée.

Dans la seconde partie de cet article, nous détaillerons les raisons pour lesquelles ces techniques alternatives ont du mal à s’implanter en France. Nous aborderons également la manière dont l’outil XPDrainage facilite les études liées à l’implantation de ces techniques alternatives.

Couverture
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Modélisation temps réel

Auteur : Arnaud KOCH, SURFACE LIBRE

Nous vous proposons un article écrit par notre partenaire SURFACE LIBRE sur la modélisation temps réel avec ICMLive.

 

Pluviométrie

Modélisation temps réel

L’utilisation de données en temps réel dans des modèles hydrodynamiques présente de nombreux avantages opérationnels :

  • L’anticipation des désordres causés par un phénomène météorologique intense

  • L’apport d’informations sur les réponses du réseau dans les secteurs non mesurés

  • La possibilité de tester des scénarios de gestion alternatifs dans le modèle

  • Etc…

Cet article donne un aperçu de l’intégration de flux de données temps réel dans des modèles hydrodynamiques ICM.

 

Flux de données

Ces flux peuvent prendre différentes formes :

  • Mesures issues de capteurs : pluviométrie, débits, niveaux, flux de polluants, etc…

  • Intensités pluviométriques mesurées par radar

  • Prévisions de précipitations par des modèles météorologiques (GFS, WRF, AROME ou ARPEGE Météo France).

Dans la suite ICM, l’outil Time Serie Database permet la connexion à ces flux de données, l’import en continu des données dans la base et le stockage des données.

Les données scalaires, issues de capteurs, peuvent être obtenus par import régulier de fichiers .csv, l’interrogation de bases de données, la connexion a des systèmes SCADA, ou encore l’interrogation de flux XML. La TSDB permet d’effectuer des validations et opérations basiques sur les séries temporelles collectées.

PLuvio

Extrait de données pluviométriques

Les données spatiales (radar, prévisions météo) sont également stockées dans la base, pour être ensuite intégrées dans la modélisation. Les prévisions météorologiques sont définies par une date de simulation du modèle météo, et un certain nombre de pas de temps de prévision. Différents formats sont supportés, dont le GRIB, l’ascii, etc…

wmx8XX

Données AROME Météo France®

Intégration dans la modélisation

Les données sont ensuite exploitées de plusieurs manières :

  • En tant qu’entrées du modèle, en remplacement d’événements statiques utilisés dans les études classiques :

    • pluviométrie appliquée aux bassins versants

    • injections de débits ou niveaux aval imposés

    • consignes de régulation, injections de polluants, etc..

  • En tant qu’éléments de comparaison, assignés à certains objets du modèle pour vérifier dans le réseau la validité des résultats produits*

Il ne reste plus qu’à lancer des simulations, pour voir la réponse du cours d’eau ou du réseau modélisé :

2018-03-01_11_38_41-ICMLive_Configuration_Manager_8.5.1

Débit calculé par le modèle en réponse à des pluies issues de prévisions métérologiques

Geomod ICMLive
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Quelle base de données utiliser dans InfoWorks ICM : Standalone ou Workgroup ?

Souvent, les utilisateurs d’InfoWorks ICM se retrouvent avec des messages d’erreur lors de l’ouverture de leur base de données ou d’un réseau qui sont le signe d’une base de données corrompue. La restauration de la base de données est difficile, prend du temps et est parfois impossible. C’est pourquoi cet article refait le point sur les conditions d’utilisation des 2 principaux types de bases de données possibles dans InfoWorks ICM, afin de limiter les problèmes de corruptions et les pertes de temps. Les deux types de bases de données disponibles sont :

  • La base de données Standalone
  • La base de données Workgroup

La base de données Standalone est caractérisée notamment par un fichier .icmm alors que la base de données Workgroup est représentée par un dossier .sndb. Il est important de comprendre que ces deux types de base de données sont totalement indépendants du type de licence (réseau ou monoposte). Ces deux choix sont disponibles quelle que soit la licence utilisée. Si vous utilisez le mauvais type de base de données, ce qui peut provoquer une possible corruption de la base, un paragraphe détaille étape par étape comment transférer sa base de données existante Standalone vers une base Workgroup.

Standalone VS Workgroup

Base de données Standalone

Les bases de données Standalone portent bien leur nom. Si l’on traduit « standalone » de l’anglais vers le français, la signification est « autonome, indépendant ».

Une base de données Standalone est dédiée à un seul utilisateur travaillant de manière indépendante. C’est-à-dire qu’il ne travaille pas sur la même base que d’autres personnes. Toutes les données contenues dans la base sont uniquement accessibles à cet utilisateur. Seul celui-ci aura tous les droits sur cette base de données. Un autre utilisateur ne pourra qu’en visualiser le contenu et ne pourra pas travailler avec. C’est le premier point important.

Un second point très important est que pour l’utilisation de type de base de données, il faut absolument que la base Standalone soit stockée en local sur la machine de l’utilisateur. En aucun cas il ne faut enregistrer une base de données Standalone sur un disque réseau ou sur un serveur. En effet, si un utilisateur décide de créer ce type de base sur un disque réseau, il n’y aura pas de message d’erreur ou d’avertissement. Cependant, il prend de grands risques de corrompre sa base, surtout lors des étapes d’enregistrement s’il y a une micro déconnexion du réseau.

Si un utilisateur est indépendant dans son travail mais veut pour autant sauvegarder ses données sur un serveur ou disque réseau, dans ce cas il faut choisir une base de données Workgroup.

Note : utiliser une base de données Standalone n’empêche pas de faire des échanges de données ou de résultats. Par contre, il faudra toujours passer par une base de données transportable pour échanger en toute sécurité.

Base de données Workgroup

Contrairement à la base de données Standalone, la base de données Workgroup permet de gérer plusieurs utilisateurs. C’est-à-dire que plusieurs utilisateurs ont accès à la base et son contenu. Un gestionnaire de conflits est également présent lorsque plusieurs utilisateurs pourraient être amenés à travailler sur un même réseau. De plus, elle permet un stockage sur serveur ou disque réseau en toute sécurité.

Mettre en place une nouvelle base de données Workgroup

Afin de mettre en place une base de données Workgroup, il y a deux étapes :

  • L’installation du Workgroup Data Server
  • La création de la/les bases de données Workgroup

Installation du Workgroup Data Server

Qu’est-ce que le Workgroup Data Server ?

Le Workgroup Data Server est un service qui permet l’accès aux bases de données Workgroup hébergées sur un serveur via InfoWorks ICM (ou InfoNet). Le Data Server permet d’améliorer la performance et la fiabilité des opérations sur les bases de données dans un environnement Workgroup (type système d’entreprise). Les avantages d’un Workgroup Data Server sont :

  • Moins de trafic sur le réseau :
    • Seules les données modifiées transitent entre le Workgroup Client (interface ICM sur la station de travail) et le Workgroup Data Server.
    • Les données sont compressées.
  • Performances améliorées :
    • Le Workgroup Data Server est le seul processus qui accède aux données. Celles-ci peuvent être mises sur un disque dur local de la machine sur laquelle s’exécute le Workgroup Data Server.

Un même Workgroup Data Server peut être utilisé pour plusieurs bases de données différentes. Le Workroup Client (interface utilisateur ICM) communique avec le Workgroup Data Server via TCP/IP. Le port par défaut est le 40000. Ce numéro de port peut être modifié en utilisant un fichier de configuration.

Comment installer le Workgroup Data Server

Le Workgroup Data Server est téléchargeable sur la page de téléchargement du logiciel InfoWorks ICM. Il faut donc se munir de ses codes d’accès afin de le télécharger. Pour chaque nouvelle version de l’interface utilisateur installée, il faut également installer la nouvelle version du Workgroup Data Server. Le Workgroup Data Server existe en version 32 et 64 bits. Nous recommandons d’utiliser la version 64 bits, comme pour le Workgroup Client.

Workgroup Data Server Installation

Une fois le fichier d’installation téléchargé, il suffit de l’exécuter sur la machine qui héberge ou hébergera la base de données Workgroup pour lancer la procédure d’installation.Attention, il est important d’installer le Workgroup Data Server sur un disque dur local de la machine. Par défaut, l’installation se fait sur le disque dur principal. Cet emplacement peut être modifié tout en restant sur un disque dur local.

Configurer le Workgroup Data Server

Il est possible de configurer quelques paramètres du Workgroup Data Server. Ces options doivent être indiquées dans un simple fichier texte nommé snumbat.ini. Lors de l’installation du Workgroup Data Server, ce fichier n’est pas créé. Il faut le créer soi-même si l’on veut changer les paramètres par défaut. Ce fichier doit être mis dans le dossier où le Workgroup Data Server est installé, c’est-à-dire le dossier qui contient le fichier snumbat.exe. Par défaut, l’emplacement est C:\Program Files\Innovyze Workgroup Data Server.

Note : Avec une base de données Workgroup Standard, si l’on ne veut pas modifier les valeurs par défaut, il n’est pas nécessaire d’utiliser un fichier snumbat.ini.

Le tableau suivant indique les mots clés et valeurs associées à rentrer dans le fichier de configuration.

Mot Clé Utilité Valeur
Port Définir un autre port que celui par défaut (40000) à utiliser Numéro du port TCP à utiliser
DataPath Définir l’emplacement du dossier SNumbatData contenant les bases de données. Pour de meilleures performances, mettre sur un disque dur local. Emplacement du dossier
LogToFile Choisir où voir le fichier log.
Par défaut, cette valeur est 0.
0 : log envoyé dans la fenêtre ‘Windows Event log’

1 : log envoyé dans un fichier séparé snumbat.log à la racine du dossier contenant les bases de données

LogLevel Spécifier le niveau de détail du log.

La valeur par défaut est 2.

4 : affiche uniquement les erreurs

3 : inclut les avertissements

2 : inclut les informations de démarrage et d’arrêt

1 : inclut les informations générales d’utilisation

0 : inclut les informations de débogage (uniquement quand log dans fichier séparé)

DisableReverseDNS La valeur par défaut est 0. Le Workgroup Data Server utilise la fonction de Reverse DNS pour déterminer le nom des machines associées aux connexions entrantes. Si cette fonctionnalité n’est pas installée sur votre réseau, cette recherche risque d’engendrer une latence d’une ou deux secondes pour chaque connexion au WorkgroupDataServer (chaque connexion prend une à deux secondes de plus).
Mettre ce paramètre à 1 permet de désactiver cette recherche.
AllowDatabaseCreation Permission de création de base de données. Par défaut, on permet la création de base de données. 0 : création non permise

1 : création permise

Seul le Workgroup Data Server a besoin d’avoir accès aux fichiers contenus dans la base de données (fichiers des dossiers .sndb). Pour une meilleure performance, il faut qu’ils soient sur un disque dur local de la machine qui supporte le Workgroup Data Server. Autrement dit, les bases de données Workgroup doivent être stockées sur un disque dur local de la machine qui contient le Workgroup Data Server (emplacement spécifié avec DataPath).

Création d’une base de données Workgroup

L’emplacement par défaut des bases de données Workgroup est C:\ProgramData\Innovyze\SNumbatData. Pour chaque base de données, il y aura un dossier séparé .sndb identifié par le nom de la base de données. Attention, les fichiers contenus dans le dossier représentant la base de données ne doivent en aucun cas être modifiés (hormis via l’interface d’ICM).

Une fois le Workgroup Data Server installé sur la machine qui hébergera la base de données, on peut créer celle-ci via l’interface utilisateur. Voici les étapes à suivre :

  1. Ouvrir l’interface utilisateur.
  2. Aller dans le menu Fichier > Ouvrir > ouvrir/créer base de données…
  3. Choisir le type Workgroup.
  4. Entrer le nom du serveur ou l’adresse IP de la machine qui hébergera la base de données.
  5. Choisir le port de communication (port 40 000 par défaut si pas modifier dans un fichier de configuration).
  6. Cliquer sur Connect pour se connecter à la machine. Un message indique si la connexion s’est faite avec succès.
  7. Créer ou charger la base de données en cliquant sur Nouveau ou en choisissant une base existante dans le menu déroulant.

Créer une base de données Workgroup

Comment convertir une base de données Standalone en Workgroup

Voici les étapes à suivre pour convertir une base de données Standalone en Workgroup :

  1. Installer le Workgroup Data Server sur la machine qui hébergera la base de données Workgroup. La version installée doit correspondre à celle du Workgroup Client (interface utilisateur).
  2. En option, configurer le Workgroup Data Server pour utiliser un port différent ou modifier l’emplacement par défaut (disque C) de la base de données.
  3. Si le point 2 a été réalisé, alors il faut redémarrer le service Innovyze Worgroup Data Server.
  4. Dans l’interface utilisateur, créer une nouvelle base de données Workgroup (voir chapitre précédent).
  5. Ouvrir la base de données Standalone comme une base de donnée hôte (Fichier > Ouvrir > ouvrir une autre base de données…)
  6. Copier les objets de la base de données Standalone vers la base de données Workgroup pour terminer le transfert. A noter qu’il est également possible de faire un transfert depuis une base de données transportable plutôt que depuis la base de données Standalone directement.

Les points à retenir

  • Le type de base de données Standalone ou Workgroup est indépendant du type de licence utilisé. C’est l’emplacement de la base et le nombre d’utilisateur qui détermine quel type de base choisir.
  • La base de données Standalone est dédiée à un seul utilisateur et doit être stockée en local (pas sur un serveur, pas sur un disque réseau).
  • La base de données Workgroup est à choisir lorsque l’on a plusieurs utilisateurs et/ou un stockage sur serveur ou disque réseau.
  • Pour mettre en place une base de données Workgroup, il faut installer sur la machine qui héberge la base de données le Workgroup Data Server.
  • Le Workgroup Data Server doit être installé sur un disque local du serveur.
  • Le Workgroup Data Server est une pièce logicielle qui permet de faire communiquer l’interface utilisateur et la base de données.