Réseaux d’assainissement :gestion patrimonialeet tuyau en bétonPRODUITSSYSTÈMES108.ELes ÉDITIONs DU cerib
ISSN 0249-6224LM/MA EAN 9782857552017PO 103 / Produits - SystèmesRéseauxd’assainissement :gestion patrimonialeet tuyaux en...
Avant-proposCe rapport est articulé en deux parties :− la première partie est destinée au lecteur qui souhaite apprécier t...
SOMMAIRERésumé...............................................................................................................
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- 9 -La synthèse de résultats issus d’études patrimoniales menées surla base de différents modèles permet de dégager des t...
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- 23 -Les résultats se traduisent, selon les modèles, en durée de vie descanalisations ou en probabilités de passage d’un ...
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- 27 -Charges de trafic ● Sur la base de 4 720 tronçons représentant 184 km soit 7 % dulinéaire total du réseau, l’analyse...
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- 46 -Si les résultats présentés aux paragraphes 2.2.3 et 2.2.4 nepermettent pas de dégager un modèle établi de vieillisse...
- 47 -Référence Facteur d’impact Notation PondérationImplantation duréseau1 (faible), 2 (moyen), 3 élevésur la base de l’a...
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- 50 -La gestion patrimoniale des réseaux se base sur une prise encompte plus ou moins complète des facteurs d’impact, ded...
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  1. 1. Réseaux d’assainissement :gestion patrimonialeet tuyau en bétonPRODUITSSYSTÈMES108.ELes ÉDITIONs DU cerib
  2. 2. ISSN 0249-6224LM/MA EAN 9782857552017PO 103 / Produits - SystèmesRéseauxd’assainissement :gestion patrimonialeet tuyaux en bétonRéf. 108.Eseptembre 2007parLionel MONFRONT
  3. 3. Avant-proposCe rapport est articulé en deux parties :− la première partie est destinée au lecteur qui souhaite apprécier très rapidement si létude évoquéele concerne, et donc si les méthodes proposées ou si les résultats indiqués sont directementutilisables pour son entreprise ;− la deuxième partie de ce document est plus technique ; on y trouvera donc tout ce qui intéressedirectement les techniciens de notre industrie.© CERIB – 28 Épernon108.E – septembre 2007 - ISSN 0249-6224 – EAN 9782857552017Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tousprocédés réservés pour tous paysLa loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41,d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privédu copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d’autre part, que lesanalyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toutereprésentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentementde l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1er del’article 40).Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit,constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants duCode pénal.
  4. 4. SOMMAIRERésumé.................................................................................................................. 51. Synthèse de l’étude........................................................................................ 71.1. Gestion patrimoniale et management intégré des réseaux d’assainissement 71.2. Modèles de dégradation des réseaux d’assainissement................................. 81.3. Principes et méthodes d’évaluation des performances des réseauxd’assainissement ................................................................................................ 91.4. Analyse des méthodes d’évaluation des performances appliquéesaux réseaux d’assainissement en béton........................................................... 102. Dossier de recherche..................................................................................... 11Introduction ................................................................................................................ 112.1. Gestion patrimoniale et management intégré des réseaux d’assainissement 122.1.1. État et valeur du patrimoine, amortissement et durées de vie ............................ 122.1.2. L’apport du management intégré des réseaux d’assainissement.......................... 172.2. Modèles de dégradation des réseaux d’assainissement ................................ 182.2.1. Modèles déterministes ........................................................................................... 192.2.2. Modèles empiriques............................................................................................... 192.2.3. Résultats d’études patrimoniales de réseaux d’assainissement : approchemono paramétrique ................................................................................................ 252.2.4. Résultats d’études patrimoniales de réseaux d’assainissement : approchemultiparamétrique .................................................................................................. 412.2.5. Analyse des résultats d’études patrimoniales de réseaux d’assainissement........ 452.3. Principes et méthodes d’évaluation des performances des réseauxd’assainissement ................................................................................................ 462.3.1. Évaluation de l’impact de défaillances des réseaux d’assainissement.................. 462.3.2. Méthodes de diagnostic et d’évaluation des réseaux d’assainissement ............... 492.4. Analyse des méthodes d’évaluation des performances appliquéesaux réseaux d’assainissement en béton........................................................... 562.4.1. Prise en compte de la fissuration dans les tuyaux en béton.................................. 572.4.2. Prise en compte de l’infiltration dans les tuyaux en béton..................................... 592.4.3. Corrosion................................................................................................................ 632.4.4. Abrasion ................................................................................................................. 652.5. Conclusion........................................................................................................... 662.6. Bibliographie ....................................................................................................... 68Annexe 1 – Défauts applicables aux tuyaux en béton dans une approchepathognomonique ................................................................................. 71
  5. 5. - 5 -RésuméDans le cadre du management intégré des réseaux d’assainissement, des outils degestion patrimoniale des réseaux, de suivi de leur fonctionnement et d’aide à ladécision en matière d’entretien, de réhabilitation ou de renouvellement sontdéveloppés. Ces outils permettront, à terme, d’évaluer les performances de réseauxpar types et de juger l’aptitude à l’emploi des canalisations en fonction de leursmatériaux constitutifs.Cette étude présente des principes et des méthodes d’évaluation des réseauxd’assainissement destinés à approcher l’évolution de leur comportement dans letemps. Elle identifie des modèles de dégradation des réseaux d’assainissement. Elleprésente et analyse les résultats d’études patrimoniales.Elle analyse les modèles d’évaluation des réseaux d’assainissement et les processusidentifiés de perte de performance appliqués aux tuyaux en béton.Les axes à approfondir pour une prise en compte adaptée des tuyaux en béton dansles méthodes d’évaluation des réseaux d’assainissement sont identifiés.SummaryWithin the framework of integrated management of sewer networks, assetmanagement tools (which includes, operational follow-up, decision making assistancein terms of maintenance, rehabilitation or renewal), are being developed.In the long term, these tools will make it possible to evaluate the performance ofsewer networks by type, and also to analyse the serviceability of sewer and drainageinfrastructures according to their constitutive materials.This study presents theories and methods of evaluation of sewer systems that areintended to give an understanding of their behaviour. Whilst models of degradationof sewer networks are identified, results from asset studies are also analysed.Another aspect of this study discusses sewer network evaluation models and loss ofperformance processes that have been identified are then applied to concrete pipes.This study also presents the specific areas to be researched further in relation to thesewer network methods of evaluation, specifically adapted to concrete pipelines.
  6. 6. - 7 -1. Synthèse de l’étudeDans le cadre du management intégré des réseauxd’assainissement, des outils de gestion patrimoniale des réseaux,de suivi de leur fonctionnement et d’aide à la décision en matièred’entretien, de réhabilitation ou de renouvellement sontdéveloppés. Ces outils permettront à terme d’évaluer lesperformances de réseaux par types et, par exemple, de jugerl’aptitude à l’emploi des produits en fonction des matériauxconstitutifs des canalisations.Ces outils sont basés généralement sur le recensementd’informations factuelles (caractéristiques réseaux, performancesconstatées, défauts identifiés, incidents…). Toutefois, le choix decertaines données dépend de la nature des produits et de leurcomportement supposé (par exemple : fissuration, érosion, attaquede paroi…).Ces outils ayant une fonction d’aide à la décision en matière degestion patrimoniale, ils intègrent des modèles de dégradations(causes possibles pour une observation donnée, évolutionpossible dans le temps), qui prennent en compte, lorsque c’estpertinent, la nature des produits et notamment des tuyaux.Cette étude comprend deux parties et a pour objet :1repartie- d’identifier les modèles de dégradation des réseauxd’assainissement et de présenter et analyser les résultatsd’études patrimoniales réalisées ;- de présenter les principes et méthodes d’évaluation desréseaux d’assainissement et leurs conséquences en terme degestion patrimoniale et d’appréciation de l’aptitude à l’emploi dedifférents types de canalisations ;- d’analyser les modèles d’évaluation des réseauxd’assainissement et les processus identifiés de perte deperformance appliqués aux tuyaux en béton ;2epartie- d’évaluer la pertinence de ces modèles aux produits en bétonde réseaux existants, dans des agglomérations ou un syndicatd’assainissement, et connaître les résultats concrets en termede performance des produits en béton.Ce rapport concerne la première partie de l’étude. Il ne traite pasdes ouvrages de visite ou d’inspection : regards et boîtes debranchement.1.1. Gestionpatrimonialeet managementintégré des réseauxd’assainissementLa connaissance des réseaux d’assainissement n’est quepartielle : elle se base sur des estimations et non sur uneconnaissance exhaustive des réseaux. En France, en 2001, leréseau collectif d’eaux usées domestiques et pluviales comprenaitenviron 329 000 km de canalisations : 250 000 km destinées autransport des eaux usées, en systèmes unitaires ou séparatifs et79 000 km pour l’évacuation des eaux pluviales.
  7. 7. - 8 -Estimé en valeur de remplacement, ceci représente un capital del’ordre de 76 milliards d’euros. L’âge de la majeure partie desréseaux d’eaux usées, zones rurales et urbaines confondues, estévalué à moins de 55 ans.La réglementation française impose l’amortissement des réseauxd’assainissement et propose des cadences réglementairesd’amortissement de 50 à 60 ans pour les réseaux d’assainissement.Toutefois, le taux de renouvellement des canalisations actuelconduirait à des durées d’exploitation plus longues pouvantatteindre 80 voire 100 ans.Il est donc nécessaire, dans ce cadre, de pouvoir évaluer la duréede vie des réseaux et prévoir l’évolution de leur état tant du pointde vue structurel qu’opérationnel ou en terme d’impact.La gestion patrimoniale et le management intégré permettent debâtir des stratégies d’entretien, de réhabilitation et derenouvellement des réseaux.1.2. Modèlesde dégradationdes réseauxd’assainissementLe linéaire considérable que constitue les réseauxd’assainissement ne permet pas leur connaissance exhaustive quinécessiterait des moyens très importants d’inspection. L’évaluationde la dégradation des réseaux d’assainissement se base donc surune approche statistique. Ceci conduit à des modèles basés surune approche probabiliste qui ne permet pas de prévoir lecomportement individuel de tronçons particuliers mais d’apprécierune probabilité de défaillance sur le réseau.Deux types de modèles permettent de comprendre ou de simulerla dégradation d’un réseau :- ceux basés sur une approche déterministe identifiant lesprobabilités d’état des canalisations résultant de facteurs devieillissement ;- ceux basés sur une approche statistique des probabilités dechangements d’état des tronçons de canalisations traitantempiriquement la dégradation comme un phénomène aléatoiresans prise en compte des causes.Les approches du vieillissement des canalisations d’assainissementsont multiples et traduisent des priorités patrimoniales etopérationnelles diverses :- durées de vie des canalisations ;- pourcentage de déficience ;- âges médians de passage d’un état de la canalisation à unautre ;- proportion de canalisations se trouvant dans un état dégradécritique ;- pourcentages d’intervention d’urgence sur les ouvrages.Aucune approche ne peut être considérée comme universellepuisque chacune traduit des objectifs et des priorités définis sur labase de l’évaluation de l’impact d’une défaillance du réseaud’assainissement.
  8. 8. - 9 -La synthèse de résultats issus d’études patrimoniales menées surla base de différents modèles permet de dégager des tendances :- les canalisations posées sous les plus faibles hauteurs decouvertures présentent le comportement le plus critique ;- les canalisations soumises à un trafic important vieillissent plusrapidement que les autres, surtout si les hauteurs decouvertures sont faibles ;- les canalisations sous voies secondaires sont moins durablesque les canalisations sous voies principales ;- les canalisations d’eaux pluviales sont plus pérennes que lescanalisations d’eaux usées ou unitaires ;- la durabilité des canalisations est moindre en bande littoralemaritime ;- les conduites en béton posées à une pente comprise entre 1 et5 % sont plus durables ;- les canalisations de diamètres les plus faibles sont les moinsdurables ;- la période de pose (année de pose par exemple) semble uncritère plus pertinent que l’âge des canalisations pour estimer levieillissement des ouvrages.Concernant les résultats des canalisations selon leur matériauconstitutif, les conduites en béton présentent de bonnesperformances tant en ce qui concerne leur durée de vie, leurs âgesmédians de transition entre états de dégradation, leur pourcentagede déficience ou le pourcentage d’intervention d’urgence surréseau.1.3. Principeset méthodesd’évaluationdes performancesdes réseauxd’assainissementLa gestion patrimoniale des réseaux se base sur une prise encompte plus ou moins complète des facteurs d’impact, dedysfonctionnement, des constats des diagnostics structurels et desobservations faites sur le réseau suite à des campagnes d’inspection.Des modèles de gestion très complets ont été initiés et continuentd’être développés.La méthode d’inspection la plus couramment employée estl’inspection visuelle et télévisuelle sur laquelle se basent la plupartdes méthodes d’évaluation des réseaux. Elle présente l’avantagede la simplicité de mise en œuvre et permet d’établir un premierétat de la conduite dans des conditions économiques.Différentes méthodes d’évaluation ont été élaborées se basant surles résultats d’inspections visuelles et télévisuelles. Ellesdéfinissent des critères de prise en compte de ces observations :- défauts à retenir pour l’évaluation d’un tronçon de canalisation ;- gravité et seuils de quantification des défauts ;- combinaison des défauts multiples.Une grande majorité de défauts retenus sont communs à l’ensembledes méthodes mais l’appréciation de leur gravité et leurquantification peut différer notablement. Ceci traduit des prioritésimplicites données en terme d’évaluation des défauts (largeur desfissures dans une approche plus structurelle et présence de fuiteau niveau de la fissure dans une approche plus hydraulique parexemple) et des différences d’appréciation de la gravité des
  9. 9. - 10 -défauts (une fissure longitudinale peut être considérée commeplus grave ou non qu’une fissure circulaire selon les méthodes parexemple).Les systèmes de notation retenus dans les diverses méthodessont différents : notation linéaire, exponentielle ou priorité donnéeau pire défaut sur un tronçon sans considération des autres. Cecipeut conduire à des conclusions différentes selon les méthodespour un défaut donné.1.4. Analysedes méthodesd’évaluationdes performancesappliquéesaux réseauxd’assainissementen bétonL’analyse des méthodes d’évaluation des canalisations en bétonpermet d’identifier des défauts plus fréquents ou spécifiques auxtuyaux en béton ou aux tuyaux à base de ciment. Des modèles deprévision de l’état des réseaux proposent des procédures dequantification et des mécanismes d’évolution des défauts oudysfonctionnements des canalisations en béton. L’évaluation de lasensibilité des produits en béton à certains paramètres (attaquechimique et abrasion par exemple) et le niveau de criticité decertains défauts (fissuration circulaire ou infiltration par exemple)résulte de la combinaison d’approches paramétrées déterministes,de la comparaison avec des avis d’experts et des premiersrésultats issus de l’expérience acquise sur quelques réseauxd’assainissement suivis dans le cadre de politique de gestionpatrimoniale. Elle nécessite un approfondissement pour une priseen compte adaptée des produits en béton.La capitalisation des résultats de terrain devrait permettre derapprocher les prévisions des modèles de dégradations de l’étatconstaté des réseaux. La pertinence des hypothèses formuléessur la performance des canalisations en béton pourra ainsi êtreévaluée.
  10. 10. - 11 -2. Dossier de rechercheIntroduction Dans le cadre du management intégré des réseauxd’assainissement, des outils de gestion patrimoniale des réseaux,de suivi de leur fonctionnement et d’aide à la décision en matièred’entretien, de réhabilitation ou de renouvellement sontdéveloppés. Ces outils permettront, à terme, d’évaluer lesperformances de réseaux par types et, par exemple, de jugerl’aptitude à l’emploi des produits en fonction des matériauxconstitutifs des canalisations.Ces outils sont basés généralement sur le recensementd’informations factuelles (caractéristiques réseaux, performanceconstatée, défauts identifiés, incidents…). Toutefois, le choix decertaines données dépend de la nature des produits et de leurcomportement supposé (par exemple : fissuration, érosion, attaquede paroi…).Ces outils ayant une fonction d’aide à la décision en matière degestion patrimoniale, intègrent des modèles de dégradations(causes possibles pour une observation donnée, évolutionpossible dans le temps), qui prennent en compte, lorsque c’estpertinent, la nature des produits et notamment des tuyaux.Cette étude a pour objet :- d’identifier les modèles de dégradation des réseauxd’assainissement et de présenter et analyser les résultatsd’études patrimoniales réalisées ;- de présenter les principes et méthodes d’évaluation desréseaux d’assainissement et leurs conséquences en terme degestion patrimoniale des réseaux et d’appréciation de l’aptitudeà l’emploi de différents types de canalisations ;- d’analyser les modèles d’évaluation des réseauxd’assainissement, les processus identifiés de perte deperformance appliqués aux tuyaux en béton.Cette étude ne traite pas des ouvrages de visite ou d’inspection :regards et boîtes de branchement.
  11. 11. - 12 -2.1. Gestionpatrimonialeet managementintégré des réseauxd’assainissement2.1.1. État et valeurdu patrimoine,amortissementet durées de vieÉtat du patrimoine La connaissance des réseaux d’assainissement est partielle et sebase sur des estimations et non une connaissance exhaustive desréseaux. Il a néanmoins été évalué qu’en 2001 les réseaux d’eauxusées, unitaires ou séparatifs, représentaient en France environ250 000 km de canalisations alors que ceux pour l’évacuation deseaux pluviales totalisaient 79 000 km [12][22].Peu de données ont été établies sur ces réseaux d’eaux uséesconcernant le diamètre des canalisations ou leurs matériauxconstitutifs, contrairement aux réseaux d’adduction et dedistribution d’eau qui sont mieux connus.Une segmentation a pu être réalisée selon le type de réseaux et lataille des communes :ConduitesunitairesConduited’eauxusées enréseauséparatifConduiteunitaireau seind’unréseaumixteConduited’eauxusées ausein d’unréseaumixteTotal< 400 hab. 3,44 % 1,67 % 0,49 % 0,46 % 6,06 %400 à999 hab.3,19 % 5,09 % 2,75 % 2,80 % 13,83 %1 000 à1 999 hab.2,97 % 5,81 % 2,49 % 2,44 % 13,71 %2 000 à3 499 hab.2,43 % 5,89 % 2,29 % 2,12 % 12,73 %3 500 à9 999 hab.2,48 % 7,83 % 6,09 % 5,19 % 21,59 %10 000 à19 999 hab.1,51 % 3,34 % 3,05 % 2,80 % 10,70 %20 000 à49 999 hab.1,16 % 2,87 % 3,67 % 2,85 % 10,55 %50 000 hab.et +1,95 % 1,91 % 3,98 % 3,02 % 10,86 %Total 19,13 % 34,41 % 24,81 % 21,68 % 100,03 %Tableau 1 - Répartition du linéaire en pourcentage de canalisations d’eauxusées selon le type de réseaux et la taille des communes
  12. 12. - 13 -Ceci représente en kilomètres de canalisations :ConduitesunitairesConduited’eauxusées ensystèmeséparatifConduiteunitaireau seind’unsystèmemixteConduited’eauxusées ausein d’unréseaumixteTotal< 400 hab. 8 600 4 175 1 225 1 150 15 150400 à999 hab.7 975 12 725 6 875 7 000 34 5751 000 à1 999 hab.7 425 14 525 6 225 6 100 34 2752 000 à3 499 hab.6 075 14 725 5 725 5 300 31 8253 500 à9 999 hab.6 200 19 575 15 225 12 975 53 97510 000 à19 999 hab.3 775 8 350 7 625 7 000 26 75020 000 à49 999 hab.2 900 7 175 9 175 7 125 26 37550 000 hab.et +4 875 4 775 9 950 7 550 27 150Total 47 825 86 025 62 025 54 200 250 075Tableau 2 - Répartition du linéaire en kilomètres de canalisations d’eauxusées selon le type de réseaux et la taille des communesL’âge des canalisations d’eaux usées varie selon leur implantation.En zone rurale, l’équipement en assainissement a eu lieu à partir de1970, le réseau est donc plutôt jeune. En ce qui concerne les zonesurbaines, il est possible d’affirmer que seuls les centres-villes étaientdesservis en assainissement avant la seconde guerre mondiale etqu’une petite majorité des communes de plus de 2 000 habitantsétait desservie par une conduite d’eaux usées ou unitaires en 1961.La majeure partie des réseaux d’eaux usées, zones rurales eturbaines confondues, a donc moins de 55 ans [12].Une étude a indiqué l’âge moyen des réseaux en 1999 :Ancienneté des ouvrages Réseaux et ouvrages associés10 ans et moins 11 %10 ans - 20 ans 32 %20 ans - 30 ans 28 %30 ans - 60 ans 19 %Plus de 60 ans 10 %Total 100 %Tableau 3 - Âge moyen des réseaux d’eaux usées en 1999 [12]Il convient toutefois de noter que la notion de réseau n’est pasclairement précisée et que l’on ignore si les pourcentages
  13. 13. - 14 -s’appliquent à des conduites ou à des « entités réseaux »desservant une agglomération.Estimé en valeur de remplacement, ceci représente un capital del’ordre de 65 à 76 milliards d’euros [12]. Cette estimation ne sebase pas sur une connaissance précise de canalisationsidentifiées et recensées mais sur les hypothèses suivantes :- l’évolution dans le temps du nombre d’habitants desservis parune conduite d’eaux usées ;- un ratio de 5,3 mètres de canalisations/habitant ;- un coût variant de 258 à 305 euros/mètre de canalisationremplacée ;- une durée de vie de 60 ans.Les scénarios de renouvellement des conduites estimés sont :Coût en milliardsd’eurosPériode deconstructionPériode derenouvellementLinéaire decanalisationen km ScénariopessimisteScénariooptimisteAvant 1962 avant 2022 118 600 36,17 30,61962 à 1967 2022 à 2027 39 900 12,17 10,291968 à 1974 2028 à 2034 37 800 11,53 9,751975 à 1981 2035 à 2041 21 800 6,65 5,621982 à 1989 2042 à 2049 20 800 6,34 5,371990 à 1998 2050 à 2058 11 100 3,39 2,86Tableau 4 - Coûts estimés de renouvellement des canalisations d’eauxusées en 1999 [12]Ceci conduirait à des dépenses de renouvellement moyennesannuelles sur la période 1998-2058 variant de 1,08 à 1,27 milliardd’euros selon le scénario. Si l’on adoptait une durée de vie de80 ans, les investissements nécessaires seraient ramenés à 0,8 à0,95 milliard d’euros. Il est à noter qu’à ce jour le renouvellementdes canalisations est resté marginal [13].Les hypothèses de durée de vie de 60 ou 80 ans sont de simpleshypothèses destinées à bâtir des scénarios. Elles ne se basentpas sur une évaluation technique des canalisations et nedifférencient pas la durée de vie selon les diamètres, les périodesde construction ou les matériaux constitutifs.Dépréciationet amortissementdes canalisations :durées de vie utileset duréesde vie résiduellesLa réglementation française impose l’amortissement des réseauxd’assainissement. Toutefois, elle laisse une grande marge demanœuvre pour les services gérés par les collectivités. Ellepermet l’amortissement linéaire avec annuités constantes,l’amortissement progressif avec annuités croissantes etl’amortissement dégressif avec annuités décroissantes. L’arrêté du12 août 1991 relatif à l’approbation des plans comptablesapplicables au service public local propose des cadencesréglementaires d’amortissement de 50 à 60 ans pour les réseauxd’assainissement auxquelles il est possible de déroger surjustifications [33].
  14. 14. - 15 -Dans le cadre des règles comptables applicables aux gouvernementslocaux australiens [1][2], des durées de dépréciation linéaire desouvrages ont été établies.Elles se basent sur des durées de vie utile (« useful life ») descanalisations définies comme la période au cours de laquelle lacanalisation rend la totalité du service que l’on attend d’elle [27].Ces durées de vie utile sont estimées sur la base d’hypothèsesrelatives à la canalisation et, notamment, sur le niveau d’usagemoyen projeté avec une maintenance convenable. Elles sont doncfonction de la durée de vie de projet (« design life ») mais nonnécessairement la même [27].Des durées de vie résiduelle des canalisations ont également étédéfinies. Elles correspondent à la durée de vie utile d’unecanalisation à partir d’une date donnée ultérieure à la date de miseen service de la canalisation. Cette durée de vie résiduelle seradonc inférieure ou égale à la durée de vie utile de l’ouvrage. Sonestimation dépendra du niveau de maintenance des canalisations.Le guide d’application des règles comptables australiennes [27]donne des durées de vie utiles indicatives pour les collecteursd’eaux usées distinguant les matériaux constitutifs :Amiante ciment 45 ansGrès 70 ansPVC-U 70 ansBéton 45 ansFonte ductile 40 ansTableau 5 - Durées de vie en fonctionnement indicatives selon la naturedes matériaux pour l’évaluation des canalisations eaux uséesaustraliennes [27]Il est à noter que ces durées de vie en fonctionnement indicatives nes’appliquent pas aux canalisations d’eaux pluviales pour lesquellesune dépréciation linéaire sur 70 à 100 ans est généralementadmise [16]. D’autres durées de vie, plus importantes, sontégalement utilisées 90 à 100 ans pour les canalisationsd’assainissement d’eaux usées.Les durées de vie utile ou résiduelle retenues pour l’amortissementdes canalisations sont de caractère comptable et ne doivent êtreassimilées ni aux durées de vie structurelle des canalisations niaux durées de vie en fonctionnement.Cet écart entre approche comptable et technique a été identifié :- sur la base d’approche technique empirique, combinantobservations et avis d’experts [19] ayant établi une loi dedégradation pour les canalisations :
  15. 15. - 16 -Figure 1 - Courbe de dépréciation linéaire et courbe de dégradationsupposée de canalisations d’assainissement en béton armé [19]- mais aussi sur la base de modélisations issues d’étudespatrimoniales localisées [16] de conduites pluviales :Figure 2 - Courbe de dépréciation linéaire et courbe de dégradation issuede la modélisation d’un réseau d’eaux pluviales [16]Dans les deux cas, l’amortissement linéaire sur 60 ou 80 ans semblepessimiste techniquement et sécuritaire d’un point de vue financier.Durées de viestructurelleset durée de vieen fonctionnementdes canalisationsLes durées de vie structurelle se basent sur une évaluationmécanique de la structure des canalisations.Les durées de vie en fonctionnement correspondent aux périodespendant lesquelles le service est rendu par la canalisation : descanalisations peuvent ne plus remplir leur fonction alors qu’ellesne sont pas totalement dégradées structurellement [16]. Ceci estnotamment le cas lorsque des dépôts et sédimentation ou desintrusions telles que des racines apparaissent dans lescanalisations.La gestion patrimoniale des réseaux consiste à réévaluerrégulièrement les durées de vie utile et résiduelle projetées sur labase des durées de vie structurelle et en fonctionnement à évaluerà partir des constats sur ouvrages.
  16. 16. - 17 -2.1.2. L’apportdu management intégrédes réseauxd’assainissementPrincipes du managementintégré des réseauxd’assainissementLe management intégré des réseaux est le processus permettant deparvenir à un accord total concernant les réseaux d’évacuation etd’assainissement existant et en projet et d’utiliser ces informationspour développer des stratégies visant à ce que les performanceshydrauliques, environnementales, structurelles et fonctionnellesrépondent aux prescriptions de performance spécifiées en tenantcompte des conditions futures et de l’efficacité économique [32].Ce processus comporte quatre étapes principales :- l’investigation de tous les aspects des performances desréseaux d’assainissement et d’évacuation ;- l’évaluation des performances par comparaison avec lesprescriptions spécifiées et l’identification des causes dedysfonctionnement ;- l’élaboration d’un plan d’action ;- la mise en œuvre de ce plan.Figure 3 - Processus de management intégré d’un réseaud’assainissement [32]Ces quatre étapes qui interagissent et forment un cycle continu,nécessitent la détermination préalable de performances et leurprioritarisation. Selon les zones d’implantation des systèmesd’assainissement, les priorités en terme d’impact peuvent êtredifférentes : par exemple, prévenir les risques d’inondation encentre-ville ou prévenir les fuites d’effluents en zoneécologiquement sensible sont deux priorités distinctes pouvantêtre requises pour différentes parties d’un même réseau.Les prescriptions structurelles d’une canalisation d’assainissementne constituent qu’un des éléments de performances des réseauxd’assainissement. Ceci explique pourquoi, en terme de gestionpatrimoniale, on considère la durée de vie en fonctionnement quine peut être assimilée à la durée de vie structurelle.À l’échelle d’un système d’assainissement, pour tenir compte desressources limitées d’exploitation, une prioritarisation des parties duréseau à traiter orientera les actions à mener et leur planification :InvestigationÉvaluationÉlaboration du pland’actionMise en œuvrePrescriptions deperformance
  17. 17. - 18 -Base de données d’inventaireÉvolution de l’impactPrioritarisationFréquence des inspectionsfuturesInspectionÉvaluation de l’étatProcessus de décision desactions de réhabilitationRéhabilitationFigure 4 - Prioritarisation des interventions dans le management intégréd’un réseau d’assainissementApproche dynamiquedes réseauxd’assainissementLe management intégré des réseaux d’assainissement est unprocessus continu et dynamique :- l’état des ouvrages évolue dans le temps du fait de leurdégradation mais aussi des opérations d’entretien et demaintenance qui leur sont appliquées ainsi que des réparationset réhabilitations éventuelles ; la durée de vie n’est donc pasune fonction systématiquement décroissante et l’évaluation desperformances doit en conséquence porter sur la dégradationmais aussi sur l’amélioration des ouvrages ;- la fonction des ouvrages, leur impact accepté et, donc, leursperformances requises peuvent évoluer dans le temps.Ceci explique pourquoi de nombreuses méthodes d’évaluation desréseaux d’assainissement ont été développées dans le cadre d’outilsd’aide à la décision en matière de réparation et de réhabilitation.2.2. Modèlesde dégradationdes réseauxd’assainissementL’important linéaire des réseaux d’assainissement ne permet pasleur connaissance exhaustive qui nécessiterait des moyens trèsimportants d’inspection. L’évaluation de la dégradation desréseaux d’assainissement se base donc sur une approchestatistique. Ceci conduit à des modèles basés sur une approcheprobabiliste qui ne permet pas de prévoir le comportementindividuel de tronçons particuliers mais d’apprécier une probabilitéde défaillance sur le réseau.Deux types de modèles permettent de comprendre ou de simulerla dégradation d’un réseau :- ceux basés sur une approche déterministe identifiant lesprobabilités d’état des canalisations résultant de facteurs devieillissement ;
  18. 18. - 19 -- ceux basés sur une approche statistique des probabilités dechangements d’état des tronçons de canalisations traitantempiriquement la dégradation comme un phénomène aléatoiresans prise en compte des causes.2.2.1. ModèlesdéterministesLes modèles déterministes consistent à identifier les conséquencessur les réseaux de causes identifiées telles que par exemple lanature des sols environnants (portance du sol, type de sol,compactage), la présence de nappe, les charges verticaless’exerçant sur la conduite (remblai, trafic…) ou le matériauconstitutif de la canalisation. Cette approche permet de relier untype de défaut ou un état structurel ou fonctionnel à un paramètreidentifié. Il a ainsi été déterminé la durée de vie des tuyaux enfonction des conditions de trafic [5], le critère d’évaluation retenuétant un pourcentage de tronçons défaillants (voir § 2.2.3).Ce type d’approche rationnelle présente l’avantage de mettre enœuvre les liens de cause à effet des pathologies rencontrées surla canalisation. Toutefois, la multiplicité des facteurs influant sur lecomportement des canalisations rend difficile l’approche d’unparamètre unique indépendamment des autres. Un défaut pouvantêtre dû à un ou plusieurs facteurs associés ou non [4].Figure 5 - Causes possibles d’une fissure longitudinale pour un tuyau en béton armé ou fibré [4]Ces méthodes nécessitent de définir les critères de gravité despathologies induites par les paramètres étudiés : type de défaut etquantification des défauts qui peuvent conduire à leur évaluationou leur notation en terme de gravité.2.2.2. ModèlesempiriquesLes modèles empiriques ne se basent pas sur les causes mais surles observations faites sur les canalisations. Ils consistent àdéterminer l’état des canalisations et à les classer en se référant àdes états de référence. Sur cette base, une analyse statistiquepeut être effectuée afin d’identifier les paramètres influant sur ladégradation des canalisations. Selon les méthodes d’évaluation, lenombre d’états de référence peut varier (tableau 6).
  19. 19. - 20 -Méthodesd’évaluationNombred’étatsDescription des étatsLGAAM [27] 5Proche des conditions parfaites.Quelques détériorations superficielles.Détérioration sérieuse nécessitant une maintenance substantielle.Niveau de détérioration affectant la structure de l’investissement,nécessitant une reconstruction majeure ou une remise à neuf.Détérioration rendant l’investissement hors service.Combes, Miczevski,Kuczera [16]4Proche des conditions parfaites.Quelques réparations superficielles.Détérioration sérieuse nécessitant une maintenance substantielle.Niveau de détérioration affectant la structure de l’investissement,nécessitant une reconstruction majeure ou une remise à neuf.NRCC [30]6structurels(+ 6 deservice)Ruine ou rupture imminente.En mauvaise condition, risque structurel élevé.En mauvaise condition, risque structurel modéré.En condition satisfaisante, risque structurel minimal.Bonne condition.Excellente condition.Baur [8] [20] 6De l’état neuf à une canalisation ne rendant plus le service requis ou à l’étatde ruine.Caractérisation en terme de coût d’intervention annuel :- état 3 : 20 DM/an/ml ;- état 2 : 75 DM/an/m ;- état 1 : 130 DM/an/m.DM : Deustch MarkSEWRAT [16] 3Ville d’Indianapolis[3]5BonAcceptableModéréMauvaisCritiqueASCE Manual ofexisting sewerevaluation andréhabilitation [35]5Effondrement ou effondrement imminent.Effondrement probable dans un avenir prévisible.Effondrement improbable dans un futur proche, détérioration probableRisque minimal d’effondrement à court terme mais possibilité dedétérioration future.(bon état)Ville d’Edmonton[35]5 Basés sur une classification des défauts observés par inspection visuelle.ATV M 149 [7] 5Pas de traitement nécessaire.Réhabilitation à long terme.Réhabilitation à moyen terme.Réhabilitation à court terme.Réhabilitation immédiate.VSA [6] 5Aucun dommage n’a été constaté.Défauts structurels et dommages n’affectant pas de façon significativel’étanchéité, l’hydraulique ou la résistance mécanique : aptitude du réseau àlong terme.Défauts structurels et dommages affectant l’étanchéité, l’hydraulique ou larésistance mécanique : les réseaux doivent être traités à moyen terme 3 à 5ans.Endommagements structurels qui ne permettent plus de garantir la sécuritéstructurelle, l’hydraulique ou l’étanchéité : les réseaux doivent être traitésdans les 1 ou 2 ans, d’éventuelles mesures d’urgence doivent êtreexaminées.Canalisation ruinée ou sur le point de l’être : les réseaux doivent être traitésd’urgence à court terme, des réparations d’urgence peuvent être prises pourprévenir des dégradations ultérieures.Seine-Saint-Denis[26]4Établis sur la base des actions à entreprendre :- surveillance ;- action préventive ;- action curative ;- mesures conservatoires.Burgess [14] 5Neuf/complètement réhabilité.Détérioration mineure.Détérioration modérée.Détérioration significative.Possible ruine imminente.Tableau 6 -États de référence des canalisations selon plusieurs méthodes d’évaluation
  20. 20. - 21 -Le nombre d’états retenus dépend de :- l’approche globale de la performance intégrant performancestructurelle et de service [16] [27] ou au contraire les dissociant[30] ;- la taille de l’échantillon retenu pour évaluer le patrimoine ;- la nature des canalisations : pour les canalisations d’eaupluviales, Combes, Miczevski, Kuczera [16] considèrent inutilecar jamais rencontré l’état retenu par le LGAAM [27]« détérioration rendant l’investissement hors service » jugeantqu’une canalisation pluviale même très endommagéestructurellement peut encore transporter l’eau.Figure 6 - Tuyau extrêmement endommagé pouvant encore transporterdes eaux pluviales [16]Ces états des canalisations sont déterminés de manière globalepour estimer :- un état intrinsèque de la canalisation [10] ;- un coût estimé de travaux à réaliser [8][20] ;- l’urgence à entreprendre des travaux de réhabilitation [10] ;- ou permettre l’évaluation de la durée de vie résiduelle del’ouvrage [27].Le plus souvent, ils se basent sur des types de défauts, leurquantification, leur mode d’évaluation ou leur notation en terme degravité ; cette approche est commune aux méthodesdéterministes. Les conditions de fonctionnement et de service oul’impact de l’état des canalisations sont également pris en comptedans certains modèles (modèle ATV M 149 [7]).Le tableau ci-dessous montre la disparité des approches dedifférentes méthodes d’évaluation des canalisationsd’assainissement [3].
  21. 21. - 22 -Importance donnée à Éléments de baseÉtatstructurelÉtathydrauliqueFacteursexternesFacteursadditionnelsMéthodes deprioritarisation Méthoded’inspectionType deréseauWRc HauteMoyenne -HauteFaible AucunPriorité au piredéfautEssentiel-lementinspectiontéléviséeTousSSMS HauteMoyenne -HauteFaible AucunOptimisation ducycle de vieEssentiel-lementinspectiontéléviséeTousNRC HauteMoyenne -HauteMoyenne -HauteLocalisationProfondeurSolTuyauDiamètreFonctionnalitéPriorité au piredéfautRuptureProbabilitéd’impactToutesGrandsdiamètres(> 1 200)Villed’IndianapolisHaute Moyenne MoyenneProfondeurLocalisationSolNappephréatiquePriorité au piredéfautProbabilité deruptureEssentiel-lementinspectiontéléviséeGrandsdiamètres(> 1 500)Tableau 7 - Prise en compte des facteurs structuraux, hydrauliques etextérieurs à la canalisation dans différentes méthodes d’évaluation des canalisations d’assainissement [3]Sur la base de la classification des canalisations, les modèlesempiriques permettent par une analyse statistique de déterminerl’influence de différents paramètres sur la dégradation de laconduite.Différentes études de réseaux locaux ont mis en évidencenotamment l’influence des facteurs suivants :Études ParamètresNewcastle City(Australie) [16]Diamètre (< 600 et > = 600)Matériau (béton, PVC)Type de sol (alluvial, podzolic)Distance de la côte maritime (> 1 km, < 1 km,< 1 km et zone de marnage)ÂgeDresde(Allemagne)[8][20][9]Période de constructionMatériaux constitutifs de la canalisationType de réseau (eaux usées, eaux pluvialesou unitaires)Canalisation secondaire ou collecteurSection de l’ouvrageDiamètresPenteType de rues à l’aplomb des canalisationsRedcliffe City(Australie) [31]Matériau (amiante ciment, béton, grès, PVC)Edmonton(Canada) [28][35]Matériau (lister)Âge (année de construction)Type de réseauDiamètreHauteur de remblaiTableau 8 - Paramètres de dégradation des canalisations pris en comptedans différentes études patrimoniales
  22. 22. - 23 -Les résultats se traduisent, selon les modèles, en durée de vie descanalisations ou en probabilités de passage d’un état de référenceà un autre.Les modèles de transition d’état se basent sur les notions dematrice de transition d’état ou de fonction de survie.Matrice de transitiond’étatUne matrice de transition d’état définit la probabilité de passage pijqu’un tronçon passe d’un état de référence i à un état de référence jpour un pas de temps ∆T (par exemple l’année).Cette approche suppose que les lois de vieillissement dans letemps soient stables.Pour un système de classification selon cinq états (classés 1 à 5de l’état neuf à la ruine par exemple) :p11 p12 p13 p14 p15p21 p22 p23 p24 p25[Pij] = p31 p32 p33 p34 p35p41 p42 p43 p44 p45p51 p52 p53 p54 p55En l’absence d’entretien, de maintenance et de réhabilitation, laprobabilité de passer à un état moins dégradé est nulle. D’autrepart, l’état 5 étant l’état le plus dégradé, un tronçon ayant atteintcet état restera tel.La matrice de transition d’état a donc la forme :1-(p12 + p13 + p14 + p15) p12 p13 p14 p150 1-(p23 + p24+ p25) p23 p24 p25[Pij] = 0 0 1-(p34+ p35) p34 p350 0 0 1-p45 p450 0 0 0 1Cette approche appliquée à un réseau de tronçons multiplespermet de déterminer les pourcentages pi de la population d’uneclasse d’âge de tronçons se trouvant dans un état de référencedonné i après un temps n.∆T :p1 1p2 0p3 = [Pij]n0p4 0p5 0L’établissement d’une matrice de transition d’état nécessite desuivre dans le temps une population suffisante de tronçons pourquantifier les probabilités de passage pij.Il a ainsi été déterminé pour la ville d’Hamilton (Ohio, USA) unematrice de transition donnant les probabilités de changementd’état pour un pas de temps de cinq années [14]. Cette matrice,applicable aux canalisations d’eaux usées séparatives, a étécalibrée sur la base des résultats disponibles pour la période de1893 à 1978.0 0,93 0,07 0 00 0,911 0,086 0,003 0[Pij] = 0 0 0,9755 0,0245 00 0 0 0,993 0,0070 0 0 0 1,0
  23. 23. - 24 -Modèles de survie Les modèles de survie consistent à tracer les fonctions de surviedes tronçons de canalisation en déterminant statistiquement lepourcentage de tronçons d’une classe d’âge dans un état deréférence donné.Il peut ainsi être établi des fonctions de survie pour cinq états deréférence successifs donnés.Figure 7 - Exemple de fonctions de survieSur cet exemple (figure 7), les courbes représentent en fonction del’âge :- le pourcentage de tronçons dans l’état 1 ;- le pourcentage de tronçons dans les états 1 ou 2 ;- le pourcentage de tronçons dans les états 1, 2 ou 3 ;- le pourcentage de tronçons dans les états 1, 2, 3 ou 4.On peut ainsi, pour un âge donné, estimer le nombre de tronçonsdans un état de référence donné. Par exemple, figure 7, à 60 ans50 % des tronçons sont dans un état 1 ou 2.Les fonctions de transition peuvent s’exprimer [9] comme suit :)e(A/1)(AR(t)C)-B(t++=où :- R(t) est le pourcentage de tuyaux qui n’auront pas étédégradés dans une classe inférieure à un âge donné t ;- A est la constante de vieillissement des tuyaux - plus cetteconstante est grande, moins accentuée est la transition entredeux états ;- B est la constante de transition (exprimées en 1/année) - plusgrande est cette valeur plus tôt interviendra la transition ;- C est la constante de résistance (exprimée en années) pourune classe donnée - elle traduit la période pendant laquellen’intervient aucune détérioration.L’âge médian t50 des conduites pour le passage d’un état ausuivant est égal à :2)(AlnBCt -150++=
  24. 24. - 25 -L’étude des conduites de Dresde (Allemagne) a permis de définirles constantes suivantes applicables à l’ensemble du réseau :Transitionentre étatsA B Âge médian2 - 1 29,4 0,0252 1353 - 2 23,8 0,031 1044 - 3 13,9 0,0452 605 - 4 4,7 0,0595 29Tableau 9 - Constante des fonctions de survie pour le réseaude Dresde [21]Ce qui se traduit par les courbes suivantes :Figure 8 - Fonctions de survie pour le réseau de Dresde [21]2.2.3. Résultats d’étudespatrimonialesde réseauxd’assainissement :approche monoparamétriqueLes études patrimoniales relatives aux réseaux d’assainissementont conduit à des résultats nombreux permettant d’apprécierl’influence de plusieurs paramètres sur la durée de vie descanalisations.Ces facteurs influant sur la durabilité peuvent être relatifs auxconditions extérieures s’exerçant sur la canalisation :- hauteur de couverture sur la canalisation ;- charges de trafic ;- les effluents transportés ;- sol environnant ;- localisation et conditions d’exposition ;- la pente…Ils peuvent également être directement liés aux caractéristiquesintrinsèques de l’ouvrage :- diamètres des canalisations ;- matériaux constitutifs des canalisations ;- âge ou période de pose ;- section de l’ouvrage.
  25. 25. - 26 -L’influence des paramètres ci-dessus a été évaluée dans le cadred’études de réseaux d’assainissement dont les résultats sontprésentés ci-après.Ces paramètres ne sont pas tous indépendants ; il y a donc lieudans un second temps d’étudier l’interdépendance de cesparamètres pour mieux apprécier les modes de vieillissement desconduites. Ceci est présenté en 2.2.4.Hauteur de couverturesur la canalisation● Sur un patrimoine de 375 km [28][35] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspection téléviséedes canalisations, le taux de déficience des canalisations a étéévalué. Dans ce cas, la déficience n’est pas une ruine ou uneaffectation grave de la structure des canalisations. Estconsidérée comme déficiente, toute canalisation présentant aumoins des défauts de faibles niveaux tels que : déformation,casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Le tableau 10 présente le taux de déficience en fonction de lahauteur de couverture sur les canalisations.Pour un âge donné, les canalisations les moins profondesapparaissent comme les plus vulnérables.Pourcentage dedéficience pour unehauteur de couverturedonnéePourcentage relatif dedéficience selon lahauteur de couvertureDe 0 à 2 m 60,61 27,3De 2 à 4 m 45,49 20,5De 4 à 6 m 40,20 18,1De 6 à 8 m 50,00 22,5Plus de 8 m 26,09 11,7Tableau 10 -Pourcentage de déficience pour un âge donné et pourcentagerelatif de déficience selon la hauteur de couverture010203040506070De 0 à 2 m De 2 à 4 m De 4 à 6 m De 6 à 8 m Plus de 8 mHauteur de couverturePoucentagededéficienceFigure 9 - Pourcentage de déficience pour un âge donné selon la hauteurde couverture
  26. 26. - 27 -Charges de trafic ● Sur la base de 4 720 tronçons représentant 184 km soit 7 % dulinéaire total du réseau, l’analyse des rapports dinspection vidéodes tronçons et des variables de conjoncture (géométrie delouvrage, âge, matériau…) et de sollicitation (trafic, fluctuationsde la nappe phréatique…) [23] a permis de mettre en évidencel’influence du trafic sur la durée de vie des canalisations enfonction de leur profondeur de pose sur la base de taux dedéficience admissible fixés [5].Les résultats illustrent l’impact des charges de trafic sur lescanalisations notamment à faibles profondeurs.Durée de vie (années)Environnement 50 % de tronçonsdéfaillants90 % de tronçonsdéfaillantsProfondeurfaible23 56Traficélevé Profondeurforte20 70Profondeurfaible69 169Traficmodéré ProfondeurforteInfinie InfinieTableau 11 -Durée de vie des canalisations en fonction du trafic● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéairetotal d’un réseau d’assainissement, il apparaît que lescanalisations posées sous voirie principale se dégradent moinsvite que celle situées sous voies secondaires (pour lesquelles lescharges de trafic sont peut-être donc sous estimées) [8][24].Le tableau 12 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Voirie secondaire 25 56 97 126Voirie principale 31 62 108 141Tableau 12 -Estimation de l’âge médian de la transition entre deux étatsde dégradation de l’ouvrage selon le type de voie020406080100120140160Voirie secondaire Voirie principaleType de voirieÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5Figure 10 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux étatsde dégradation de l’ouvrage selon le type de voie
  27. 27. - 28 -Effluents transportés ● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéairetotal d’un réseau d’assainissement, il apparaît que lesconduites d’eaux usées seraient moins durables que cellesd’eaux pluviales. Les conduites unitaires auraient la plusgrande durée de vie [8][24].Ce dernier constat nécessite un approfondissement et,notamment, l’étude de la corrélation avec d’autres paramètrestels que le matériau constitutif de la canalisation ou le diamètrede l’ouvrage.Le tableau 13 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Eaux usées 26 53 87 108Eauxpluviales21 56 98 133Unitaires 33 62 108 142Tableau 13 -Estimation de l’âge médian de la transition entre deux étatsde dégradation de l’ouvrage selon le type d’eaux transportées020406080100120140160Eaux usées EauxpluvialesUnitairesType deaux transportéesÂgemédiandetransitionentreétatsEtat 1 --> Etat 2Etat 2 --> Etat 3Etat 3 --> Etat 4Etat 4 --> Etat 5Figure 11 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage selon le type d’eaux transportées● Sur un patrimoine de 375 km [28][35] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspection téléviséedes canalisations, le taux de déficience des canalisations a étéévalué. Dans ce cas, la déficience n’est pas une ruine ou uneaffectation grave de la structure des canalisations. Estconsidérée comme déficiente, toute canalisation présentant aumoins des défauts de faibles niveaux tels que : déformation,casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Le tableau 14 présente le taux de déficience en fonction dutype d’eaux transportées.Comme pour l’étude précédente la durabilité des réseauxd’eaux pluviales est supérieure à celle des réseaux d’eauxusées. Par contre il semblerait que les réseaux unitaires soientmoins durables que les réseaux d’eaux usées.
  28. 28. - 29 -Pourcentage dedéficience pour untype d’eaux donnéPourcentage relatifde déficience selonle type d’eauxEaux usées 55,00 43,5Eaux pluviales 23,13 18,3Unitaires 48,42 38,3Tableau 14 -Pourcentage de déficience pour un type d’eaux donnéet pourcentage relatif de déficience selon le type d’eaux0102030405060Eaux usées Eaux pluviales UnitairesType deaux transportéesPourcentagededéficienceFigure 12 - Pourcentage de déficience pour un type d’eaux donné● Sur un patrimoine de 2 510 km [28] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et 600 mmle nombre d’interventions d’urgence sur le réseau a étécomptabilisé. Cette approche correspond à la pratique denombreux gestionnaires de réseaux [28]. Ce pourcentaged’intervention d’urgence sur un type de canalisations donnéesest comparé à la fréquence de ce type de canalisations dans leréseau. Leur caractère critique s’évalue sur la base de ladifférence de ces deux données.Les canalisations unitaires sont plus sujettes à interventiond’urgence que la moyenne. Les canalisations unitairesapparaissent comme les plus critiques.Le tableau 15 présente les fréquences d’intervention d’urgenceen fonction du type d’eau transportée des canalisations.Pourcentaged’interventiond’urgencePourcentage decanalisationsdans le réseauCriticitéEaux usées 52,5 51,7 Très faibleEauxpluviales22,5 31,3 NonUnitaires 25,0 17,0 OuiTableau 15 -Pourcentage d’intervention d’urgence par type d’eautransportée des canalisations
  29. 29. - 30 -0102030405060Eaux usées EauxpluvialesUnitairesType deaux transportéesPourcentagedinterventiondurgenceetdecanalisationsdansleréseauPourcentaged’intervention d’urgencePourcentage decanalisations dans leréseauFigure 13 - Pourcentage d’intervention d’urgence par type d’eautransportée des canalisationsSol environnant ● Sur un patrimoine évalué de 17 km d’un réseau pluvial de 380 km,l’influence du sol environnant la conduite a été mise en évidence.Les tuyaux posés en sols alluvionnaires se détériorent plus viteque les tuyaux en sols podzoliques. Ceci peut s’expliquer par laprésence plus importante de chlorure et d’acide sulfatique dansles sols alluvionnaires que dans les sols podzoliques.La figure 14 présente la proportion de tronçons de canalisationsdans l’état le plus critique correspondant à une détérioration de lastructure de l’ouvrage nécessitant une reconstruction majeure ouune remise à neuf [16].Figure 14 - Proportion de tronçons de canalisations pluviales dans l’état leplus critique en fonction du sol environnantLocalisation et conditionsd’exposition● Sur un patrimoine évalué de 17 km d’un réseau pluvial de 380 km,l’influence de la localisation des canalisations par rapport à la côtemarine a été mise en évidence. Les canalisations situées à moinsde 1 km sont plus détériorées que celles situées au-delà.La figure 15 présente la proportion de tronçons de canalisationsdans l’état le plus critique correspondant à une détérioration de lastructure de l’ouvrage nécessitant une reconstruction majeure ouune remise à neuf [16].
  30. 30. - 31 -Figure 15 - Proportion de tronçons de canalisations pluviales dans l’état leplus critique en fonction du sol environnantPente des conduites ● Sur un patrimoine évalué de 23 km en béton représentant dulinéaire total de tuyaux en béton d’un réseau d’assainissement,il apparaît un meilleur comportement des canalisations enbéton de pentes comprises entre 1 % et 5 %. [9][21].Le tableau 16 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Pente > 5 % 28 64 140 5111 % < pente ≤ 5 % 36 74 158 993Pente ≤ 1 % 23 44 109 681Tableau 16 -Estimation de l’âge médian de la transition entre deux étatsde dégradation de l’ouvrage en fonction de la pente de la canalisationFigure 16 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage en fonction de la pente de la canalisation020040060080010001200> 5 % > 1 % et ≤ 5 % ≤ 1 %Pente de la canalisationÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5
  31. 31. - 32 -Diamètresdes canalisationsLe diamètre des canalisations est un paramètre influant sur leurvieillissement.● Sur un patrimoine évalué de 17 km d’un réseau pluvial de380 km, il a été constaté que les canalisations de plus petitsdiamètres (inférieurs à 600 mm) se détérioraient davantage quecelles de plus grands diamètres (supérieurs à 600 mm).La figure 17 présente la proportion de tronçons de canalisationsdans l’état le plus critique correspondant à une détérioration dela structure de l’ouvrage nécessitant une reconstructionmajeure ou une remise à neuf [16].Figure 17 - Proportion de tronçons de canalisations pluviales dans l’état leplus critique en fonction du sol environnant● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéairetotal d’un réseau d’assainissement, il apparaît que lescanalisations de diamètres les plus faibles sont les plusvulnérables (diamètre inférieur à 300 mm). Par contre, dans lagamme supérieure, les canalisations de diamètres comprisentre 300 mm et 1 000 mm sont plus durables que celles dediamètres supérieurs à 1 000 mm [8][24].Le tableau 17 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Diamètre inférieurà 300 mm24 49 91 124Diamètre comprisentre 300 mm et1 000 mm33 67 121 178Diamètresupérieurà 1 000 mm43 81 96 99Tableau 17 -Estimation de l’âge médian de la transition entredeux états de dégradation de l’ouvrage en fonction du diamètrede la canalisation
  32. 32. - 33 -050100150200Diamètre inférieurà 300 mmDiamètre comprisentre 300 mm et1000 mmDiamètre supérieurà 1000 mmDiamètre des canalisationsÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5Figure 18 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage en fonction du diamètre de la canalisation● Sur un patrimoine de 375 km [30][35] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspection téléviséedes canalisations, le taux de déficience des canalisations a étéévalué. Dans ce cas, la déficience n’est pas une ruine ou uneaffectation grave de la structure des canalisations. Estconsidérée comme déficiente, toute canalisation présentant aumoins des défauts de faibles niveaux tels que : déformation,casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Les canalisations de diamètres inférieurs à 375 mmapparaissent comme les plus vulnérables.Le tableau 18 présente le taux de déficience en fonction dudiamètre des canalisations.DiamètrePourcentage dedéficience pour undiamètre donnéPourcentage relatifde déficience selonle diamètre150 50,00 12,7200 60,26 15,3250 58,46 14,9300 46,98 11,9375 45,35 11,5450 22,03 5,6500 20,00 5,1525 30,77 7,8550 0,00 0600 15,38 3,9675 10,00 2,5750 12,50 3,2825 10,00 2,5900 11,76 3,01 050 0,00 0,0Tableau 18 -Pourcentage de déficience pour un diamètre donné etpourcentage relatif de déficience en fonction du diamètre
  33. 33. - 34 -0102030405060701502002503003754505005255506006757508259001050Diamètre des canalisationsPourcentagededéficienceFigure 19 - Pourcentage de déficience pour un diamètre donné● Sur un patrimoine de 2 510 km [28] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et600 mm le nombre d’interventions d’urgence sur le réseau aété comptabilisé. Cette approche correspond à la pratique denombreux gestionnaires de réseaux [28]. Ce pourcentaged’intervention d’urgence sur un type de canalisations donnéesest comparé à la fréquence de ce type de canalisations dans leréseau. Leur caractère critique s’évalue sur la base de ladifférence de ces deux données.Les canalisations de diamètres inférieurs à 375 mm sont plussujettes à intervention d’urgence que la moyenne. Lescanalisations de diamètres inférieurs à 375 mm sont les pluscritiques.Le tableau 19 présente les fréquences d’intervention d’urgenceen fonction du diamètre des canalisations.DiamètrePourcentaged’interventiond’urgencePourcentage decanalisationsdans le réseauCriticitéDe 150 mm à375 mm89,0 80,1 OuiDe 450 mm à525 mm11,0 14,4 NonDe 550 mm à600 mm0,0 5,6 NonTableau 19 -Pourcentage d’intervention d’urgence par classe dediamètre de canalisation0102030405060708090100De 150 mmà 375 mmDe 450 mmà 525 mmDe 550 mmà 600 mmDiamètre des canalisationsPourcentagedinterventiondurgenceetdecanalisationsdansleréseauPourcentaged’intervention d’urgencePourcentage decanalisations dans leréseauFigure 20 - Pourcentage d’intervention d’urgence par classe de diamètrede canalisation
  34. 34. - 35 -Sur un patrimoine inspecté visuellement de 13,76 km composéà 95 % de canalisations unitaires et 5 % d’eaux usées constituémajoritairement de tuyaux en béton non armé et armé, lavariation du taux de fissures a été analysée en fonction del’élancement des tuyaux en béton armé (Longueur/Diamètre).La figure 21 illustre la vulnérabilité des tuyaux de grandélancement [15].01020304050607080902,5 3,33 3,75 4 4,28 5 6 6,67 7,5 8 10Ratio Longueur/Diamètre des tuyauxNombremoyenparkilomètreFissureslongitudinalesFissurescirculairesFigure 21 - Variation du taux de fissures en fonction de l’élancement duneconduite en béton arméMatériaux constitutifsdes canalisations● Sur un patrimoine évalué de 17 km d’un réseau pluvial de380 km, les canalisations en béton ont été constatées plusrésistantes et durables que les tuyaux en grès.La figure 22 présente la proportion de tronçons de canalisationsdans l’état le plus critique correspondant à une détériorationaffectant la structure de l’investissement, nécessitant unereconstruction majeure ou une remise à neuf [16].Figure 22 - Proportion de tronçons de canalisations pluviales dans l’état leplus critique en fonction du matériau de la canalisation● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéaire totald’un réseau d’assainissement, il apparaît un meilleur comportementdes canalisations en béton comparées au PVC [8][24].Le tableau 20 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).
  35. 35. - 36 -État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5PVC 7 11 36 57Béton 33 74 143 485Maçonnerie 32 60 158 354Tableau 20 -Estimation de l’âge médian de la transition entre deuxétats de dégradation de l’ouvrage selon le matériau de lacanalisation0100200300400500600PVC Béton MaçonnerieMatériau constitutif de la canalisationÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5Figure 23 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage selon le matériau de la canalisation● Sur un patrimoine de 375 km [28][35] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspection téléviséedes canalisations, le taux de déficience des canalisations a étéévalué. Dans ce cas, la déficience n’est pas une ruine ou uneaffectation grave de la structure des canalisations. Estconsidérée comme déficiente, toute canalisation présentant aumoins des défauts de faibles niveaux tels que : déformation,casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Les canalisations en béton armé présentent un taux dedéficience nettement inférieur ainsi que celle en béton nonarmé dans une moindre proportion.Le tableau 21 présente le taux de déficience en fonction dumatériau constitutif des canalisations.Pourcentage dedéficience pour unmatériau donnéPourcentage relatifde déficience selonle matériauBéton 32,28 17,1Béton armé 10,58 5,6Grès 55,06 29,2Tuyaux revêtusbitume57,14 30,3PVC 33,33 17,7Tableau 21 -Pourcentage de déficience pour un matériau donné etpourcentage relatif de déficience selon le matériau
  36. 36. - 37 -0102030405060Béton Béton armé Grès TuyauxrevêtusbitumePVCMatériau constitutif de la canalisationPourcentagededéficienceFigure 24 - Pourcentage de déficience pour un matériau donné● Sur un patrimoine de 2 510 km [28] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et 600 mmle nombre d’interventions d’urgence sur le réseau a étécomptabilisé. Cette approche correspond à la pratique denombreux gestionnaires de réseaux [28]. Ce pourcentaged’intervention d’urgence sur un type de canalisations donnéesest comparé à la fréquence de ce type de canalisations dans leréseau. Leur caractère critique s’évalue sur la base de ladifférence de ces deux données. Les canalisations en bétonnon armé sont moins sujettes à intervention d’urgence que lamoyenne, tous les autres matériaux nécessitent desinterventions d’urgence supérieure à la moyenne.Les canalisations en béton non armé sont les seules àprésenter un taux d’intervention non critique.Le tableau 22 présente les fréquences d’intervention d’urgenceen fonction du matériau des canalisations.Pourcentaged’interventiond’urgencePourcentage decanalisationsdans le réseauCriticitéGrès 60,5 49,2 OuiBéton non armé 23,7 32,5 NonStructurémétallique5,3 0,01 OuiPVC 5,3 4,8 OuiAmiante ciment 5,3 0,3 OuiTableau 22 -Pourcentage d’intervention d’urgence par matériau decanalisation
  37. 37. - 38 -010203040506070GrèsBétonnonarméStructurémétalliquePVCAmiantecimentMatériau constitutif de la canalisationPourcentagedinterventiondurgenceetdecanalisationsdansleréseauPourcentaged’intervention d’urgencePourcentage decanalisations dans leréseauFigure 25 - Pourcentage d’intervention d’urgence par matériau decanalisation● Sur un patrimoine inspecté visuellement de 13,76 km composéà 95 % de canalisations unitaires et 5 % d’eaux uséesconstitués majoritairement de tuyaux en béton non armé etarmé, la distribution des pathologies a été étudiée en fonctiondu matériau de la conduite.La figure 26 illustre la prépondérance des infiltrations quel quesoit le matériau et la sensibilité des tuyaux en béton armé auxfissures circulaires [15].0102030405060708090100Béton Béton armé AmiantecimentGrès PVCMatériau constitutif des tuyauxNombrededéfautsaukilomètrePerforationInfiltrationFissures circulairesFigure 26 - Nombre de pathologies au km selon le matériau de la canalisationÂge ou période de pose ● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéairetotal d’un réseau d’assainissement, il apparaît les canalisationsposées aux périodes les plus anciennes sont les plus durables.Il y a lieu de noter que l’on ne raisonne pas sur un patrimoined’origine mais sur un patrimoine existant à la date de l’étude :n’ont donc pas été considérés les réseaux les plus anciens quine sont plus en service [8][24].Le tableau 23 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).
  38. 38. - 39 -État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Après 1940 8 13 34 52De 1900 à 1940 42 65 104 131Avant 1900 48 81 155 309Tableau 23 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux étatsde dégradation de l’ouvrage selon la période de pose de la canalisation050100150200250300350Après 1940 De 1900 à 1940 Avant 1900Période de poseÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5Figure 27 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage selon la période de pose de la canalisation● Sur un patrimoine de 375 km [35] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspection téléviséedes canalisations, le taux de déficience des canalisations a étéévalué. Dans ce cas, la déficience n’est pas une ruine ou uneaffectation grave de la structure des canalisations. Estconsidérée comme déficiente, toute canalisation présentant aumoins des défauts de faibles niveaux tels que : déformation,casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Le tableau 24 présente le taux de déficience en fonction del’âge des canalisations.Pourcentage dedéficience pour un âgedonnéPourcentage relatif dedéficience selon l’âgeDe 0 à 9 ans 20,00 5,0De 10 à 19 ans 28,57 7,1De 20 à 29 ans 32,64 8,2De 30 à 39 ans 42,86 10,7De 40 à 49 ans 34,53 8,6De 50 à 59 ans 24,24 6,1De 60 à 69 ans 57,14 14,3De 70 à 79 ans 33,33 8,3De 80 à 89 ans 60,47 15,1Plus de 90 ans 66,67 16,6Tableau 24 -Pourcentage de déficience pour un âge donné etpourcentage relatif de déficience selon l’âge
  39. 39. - 40 -01020304050607080De0à9ansDe10à19ansDe20à29ansDe30à39ansDe40à49ansDe50à59ansDe60à69ansDe70à79ansDe80à89ansPlusde90ansÂge des canalisationsPourcentagededéficiencepourcentage dedéficienceFigure 28 - Pourcentage de déficience pour un âge donné● Sur un patrimoine de 2 510 km [28] de canalisationsd’assainissement de diamètre compris entre 150 mm et600 mm le nombre d’interventions d’urgence sur le réseau aété comptabilisé. Cette approche correspond à la pratique denombreux gestionnaires de réseaux [28]. Ce pourcentaged’intervention d’urgence sur un type de canalisations donnéesest comparé à la fréquence de ce type de canalisations dans leréseau. Leur caractère critique s’évalue sur la base de ladifférence de ces deux données.Les canalisations de plus de 60 ans sont davantage sujettes àintervention d’urgence que la moyenne.Le tableau 25 présente les fréquences d’intervention d’urgenceen fonction de l’âge des canalisations.Pourcentaged’interventiond’urgencePourcentage decanalisationsdans le réseauCriticitéDe 0 à 29 ans 28,9 42,7 NonDe 30 à 59 ans 44,7 50,6 NonPlus de 60 ans 26,3 6,7 OuiTableau 25 -Pourcentage d’interventions d’urgence par classed’âge de canalisation0102030405060De 0 à 29ansDe 30 à 59ansPlus de 60ansÂge des canalisationsPourcentagedinterventiondurgenceetdecanalisationsdansleréseauPourcentage d’interventiond’urgencePourcentage decanalisations dans le réseauFigure 29 - Pourcentage d’intervention d’urgence par classe d’âge decanalisation
  40. 40. - 41 -Ces résultats permettent de mettre en évidence que l’âge descanalisations n’est pas nécessairement le facteur le pluspertinent et qu’il faut tenir compte de la période de pose.Sections de l’ouvrage ● Sur un patrimoine évalué de 37,8 km représentatif du linéairetotal d’un réseau d’assainissement, il apparaît un meilleurcomportement des ouvrages ovoïdes par rapport aux circulaires[8][24]. Comme pour l’influence de la nature des eaux, ceconstat nécessite un approfondissement et, notamment, l’étudede la corrélation avec d’autres paramètres tels que le matériauconstitutif de la canalisation (voir § 2.2.4).Le tableau 26 présente l’estimation de l’âge médian de latransition entre deux états de dégradation de l’ouvrage (de 1 :état neuf à 5 : état de ruine).État 1État 2État 2État 3État 3État 4État 4État 5Circulaire 21 47 83 100Ovoïde 44 77 145 208Tableau 26 -Estimation de l’âge médian de la transition entre deuxétats de dégradation de l’ouvrage selon les sections de l’ouvrage050100150200250Circulaire OvoïdeSection de louvrageÂgemédiandetransitionentreétatsÉtat 1 --> État 2État 2 --> État 3État 3 --> État 4État 4 --> État 5Figure 30 - Estimation de l’âge médian de la transition entre deux états dedégradation de l’ouvrage selon les sections de l’ouvrage2.2.4. Résultatsd’étudespatrimonialesde réseauxd’assainissement :approchemultiparamétriqueLes résultats présentés en 2.2.3 permettent d’évaluer l’impact deparamètres isolés sur le vieillissement des canalisations, quecelui-ci soit caractérisé par la durée de vie des canalisations, despourcentages de déficience, des âges médians de passage d’unétat de la canalisation à un autre, la proportion de canalisations setrouvant dans un état dégradé critique, des pourcentagesd’intervention d’urgence sur les ouvrages.Il y a lieu néanmoins dans une analyse plus détaillée duvieillissement des canalisations de tenir compte del’interdépendance de certains paramètres comme, par exemple :- gamme de diamètre et matériaux constitutifs des canalisations ;- hauteur de couverture et charges roulantes sur les ouvrages ;
  41. 41. - 42 -- période de pose et matériaux constitutifs des canalisations ;- eaux transportées et matériaux constitutifs des canalisations ;- hauteur de couverture et gamme de diamètre ;pour répondre par exemple aux questions suivantes :- le moins bon comportement dans le temps des canalisations deplus petits diamètres est-il dû au diamètre uniquement ouégalement au fait que les tuyaux dans cette gamme de diamètresont essentiellement en plastique ?- la sensibilité aux charges roulantes des canalisations est-elledue uniquement au trafic circulant à l’aplomb des canalisationsou également à la sensibilité accrue des conduites sous faibleshauteurs de couverture ?- le moins bon vieillissement des canalisations âgées de 30 à39 ans est-il dû aux matériaux utilisés à cette époque ou auxconditions de pose de cette période ?Il est également utile de rechercher les corrélations statistiques entreles paramètres influant sur le comportement de la canalisation afinde répondre au type de questions suivantes :- la pente des canalisations a-t-elle une influence sur la durabilitéde tous les matériaux constitutifs des canalisations ?- l’âge des canalisations a-t-il la même influence sur tous lesmatériaux constitutifs des canalisations ?La prise en compte des interdépendances et des corrélations entreparamètres peut conduire à définir :- des classifications plus précises des canalisations d’un réseaudonné ;- l’influence respective de chaque paramètre isolément.La formalisation de l’interdépendance, postulée a priori et lescorrélations entre paramètres, issues des études patrimoniales deréseaux d’assainissement, permettent d’élaborer des stratégiesd’évaluation ou de modélisation des réseaux (voir § 2.3).Cette approche a été menée sur un patrimoine de 375 km [28][35]de canalisations d’assainissement de diamètre compris entre150 mm et 1 050 mm évalué à partir de 784 rapports d’inspectiontélévisée des canalisations. Le taux de déficience descanalisations a été évalué. Dans ce cas, la déficience n’est pasune ruine ou une affectation grave de la structure descanalisations. Est considérée comme déficiente, toute canalisationprésentant au moins des défauts de faibles niveaux tels que :déformation, casse, fissure ou une corrosion modérée [35].Les paramètres considérés étaient :- matériau constitutif ;- année de construction ;- type de réseau ;- diamètre ;- hauteur de couverture.
  42. 42. - 43 -L’analyse statistique des données a permis de mettre en évidenceles corrélations partielles suivantes [35] :- année de construction/hauteur de couverture ;- diamètre/hauteur de couverture ;- année de construction/matériau constitutif ;- diamètre/matériau constitutif ;- année de construction/type de réseau ;- hauteur de couverture/type de réseau ;- diamètre/type de réseau ;- matériau constitutif/type de réseau.Ceci a conduit à définir 26 classes pour les canalisations les plusfréquentes sur le réseau et à les caractériser par leur taux dedéficience [35] (voir tableau 27 page suivante).Cette analyse montre par exemple que les tuyaux en béton arméde diamètre 550 mm à 1 050 mm posés en réseaux pluviaux il y amoins de 29 ans sous 0 à 6 m de remblai ont le taux minimal dedéficience observé. Pour les réseaux unitaires ou d’eaux usées,les taux de déficience ne sont pas donnés pour les tuyaux enbéton armé car ils ne sont, sans doute, pas fréquemmentemployés dans le réseau étudié.
  43. 43. - 44 -Âge destuyauxHauteur decouverture(m)Diamètre(mm)MatériauType deréseauFréquencededéficienceobservéeFréquencede non-déficienceobservéeFréquenceobservéeTaux dedéficience60-90+ 0-6 150-375 Béton Unitaire 14 3 17 82,350-29 6-8+ 150-375 GrèsEauxUsées26 12 38 68,4260-90+ 0-6 150-375RevêtubitumineuxUnitaire 24 13 37 64,8660-90+ 0-6 150-375 Grès Unitaire 159 89 248 64,120-29 0-6 150-375 Grès Unitaire 4 3 7 57,140-29 0-6 150-375 GrèsEauxusées22 15 37 59,4630-59 0-6 150-375 Béton Pluvial 10 7 17 58,8230-59 0-6 150-375 Grès Pluvial 6 5 11 54,550-29 6-8+ 150-375 Grès Unitaire 1 1 2 50,0030-59 0-6 450-525BétonarméUnitaire 1 1 2 50,0060-90+ 0-6 150-375 PVC Unitaire 1 1 2 50,0030-59 0-6 150-375 Grès Unitaire 25 32 57 43,8660-90+ 0-6 550-1 050BétonarméUnitaire 4 5 9 44,4460-90+ 0-6 450-525 Grès Unitaire 7 15 22 31,810-29 6-8+ 150-375BétonarméEauxusées1 2 3 33,3330-59 0-6 450-525 Béton Unitaire 1 2 3 33,330-29 0-6 150-375 Béton Pluvial 11 24 35 31,4330-59 0-6 150-375 Béton Unitaire 10 24 34 29,4130-59 0-6 150-375 GrèsEauxusées4 10 14 28,5760-90+ 0-6 550-1 050 Grès Unitaire 1 5 6 16,660-29 0-6 550-1 050 Grès Unitaire 1 2 3 33,330-29 0-6 450-525BétonarméPluvial 2 8 10 0,2030-59 0-6 450-525 Grès Unitaire 3 11 14 21,430-29 0-6 450-525 Béton Pluvial 2 10 12 16,6630-59 0-6 550-1 050 Grès Unitaire 1 6 7 14,280-29 0-6 550-1 050BétonarméPluvial 2 36 38 5,26Tableau 27 -Taux de déficience de 26 classes de canalisations définies par paramètres multiples [35]
  44. 44. - 45 -2.2.5. Analysedes résultats d’étudespatrimonialesde réseauxd’assainissementL’analyse des résultats des études patrimoniales de réseauxd’assainissement nécessite notamment d’identifier :- les approches du vieillissement des canalisationsd’assainissement ;- la représentativité des résultats mesurés par rapport aupatrimoine évalué ;- les méthodes de diagnostic et d’évaluation des ouvrages.Les approches du vieillissement des canalisations d’assainissementsont multiples et traduisent des priorités patrimoniales etopérationnelles diverses :- les durées de vie des canalisations ;- des pourcentages de déficience ;- âges médians de passage d’un état de la canalisation à un autre ;- proportion de canalisations se trouvant dans un état dégradécritique ;- pourcentages d’interventions d’urgence sur les ouvrages.Aucune approche ne peut être considérée comme universelle,chacune traduit des objectifs et des priorités définis sur la base del’évaluation de l’impact d’une défaillance du réseau d’assainissement.Les études patrimoniales de réseaux d’assainissement ne se basentque très rarement sur la connaissance exhaustive du réseau. Seuleune partie du réseau a été diagnostiquée et les résultats« observés » sur cet échantillon sont extrapolés à des résultats« prévisibles » sur l’ensemble du réseau. Ceci nécessite des’assurer de la représentativité de l’échantillon. Pour cela, il est utile :- d’identifier dans quelle mesure les facteurs utilisés pour définirdes classes de réseau homogènes (dont les caractéristiquessont similaires) sont interprétables et fiables, notammentlorsque les ouvrages sont anciens (par exemple la qualité duremblai autour d’un collecteur) ;- d’appréhender les conditions d’acquisition des donnéesobservées sur l’échantillon examiné : des données issuesd’inspection suite à incident sur le réseau risquent desurreprésenter les tronçons dégradés (donc augmenter lespourcentages de déficience ou diminuer la durée de vie descanalisations) par rapport à l’exploitation de rapportd’inspection de routine [30] ;- de connaître la taille des classes de réseau homogène qui doitêtre suffisante ;- de connaître les vérifications menées lors de l’étude sur lareprésentativité des résultats qui peut s’effectuer, par exemple,en étudiant la corrélation des résultats de deux échantillonsd’une même classe de réseau (le premier servant à établir lemodèle de vieillissement et le second à tester les hypothèsesde ce modèle de vieillissement) [16].L’ensemble de ces difficultés d’interprétation explique l’importanced’un processus continu d’acquisition des données et deréévaluation des évolutions des différentes classes de réseauxobservés.
  45. 45. - 46 -Si les résultats présentés aux paragraphes 2.2.3 et 2.2.4 nepermettent pas de dégager un modèle établi de vieillissement desréseaux d’assainissement, ils permettent néanmoins de dégagerdes tendances qui devront être validées par des étudesultérieures :- les canalisations posées sous les plus faibles hauteurs decouvertures présentent le comportement le plus critique ;- les canalisations soumises à un trafic important vieillissent plusrapidement que les autres, surtout si les hauteurs decouvertures sont faibles ;- les canalisations sous voies secondaires sont moins durablesque les canalisations sous voies principales ;- les canalisations d’eaux pluviales sont plus pérennes que lescanalisations d’eaux usées ou unitaires ;- la durabilité des canalisations est moindre en bande littoralemaritime ;- les conduites en béton posées à une pente comprise entre 1 et5 % sont plus durables ;- les canalisations de diamètres les plus faibles sont les moinsdurables ;- la période de pose semble un critère plus pertinent que l’âgedes canalisations pour estimer le vieillissement des ouvrages.Concernant les résultats des canalisations selon leurmatériau constitutif, les conduites en béton présentent debonnes performances tant en ce qui concerne leur durée devie, leurs âges médians de transition entre états dedégradation, leur pourcentage de déficience ou lepourcentage d’intervention d’urgence sur réseau.2.3. Principeset méthodesd’évaluationdes performancesdes réseauxd’assainissement2.3.1. Évaluationde l’impactde défaillancesdes réseauxd’assainissementL’évaluation de l’impact de défaillances des réseauxd’assainissement permet de définir, soit les priorités en terme dediagnostic des canalisations, soit les priorités en termed’investissement (réparation, réhabilitation, renouvellement).Cette démarche peut être explicite et basée sur une démarchespécifique pour un réseau donné [11][30] ou implicite sur la basede méthodes, lignes directrices ou normes d’évaluation descanalisations [7].Différents facteurs d’impact sont pris en compte. Une note et unfacteur de pondération sont associés à chacun d’entre eux afin dedéfinir une note globale d’évaluation de l’impact.Le tableau 28 présente par différentes méthodes la notation et lapondération des différents facteurs d’impact.
  46. 46. - 47 -Référence Facteur d’impact Notation PondérationImplantation duréseau1 (faible), 2 (moyen), 3 élevésur la base de l’activité de la zone, du trafic etde son intensité, les accès pour réparation, lalocalisation sous des établissements critiques,la classification environnementale, parexemple :3 : canalisation dans un aéroport, sous sixvoies de circulation ou dans une zonecommerciale ;1 : canalisation sous parc industriel à une oudeux voies de circulation.0,20Sol d’enrobage descanalisations1 (faible), 2 (moyen), 3 élevépour traduire le risque de formation de vides oude perte d’assise suite à casses des tuyaux ououverture de joint3 : sables et silts ;1 : argiles moyennement ou très plastiques.0,16Hauteur decouverture1 (faible), 2 (moyen), 3 élevé3 : hauteur de couverture > à 10 m ;1 : hauteur de couverture < à 3 m.0,16Diamètre des tuyaux1 (faible), 2 (moyen), 3 élevé3 : tuyaux de diamètre > à 1 800 mm ;1 : tuyaux de diamètre < à 900 mm.0,16Fonctionnalité1 (faible), 2 (moyen), 3 élevédépend du type d’eau transportée et del’implantation de l’ouvrage, par exemple :3 : tuyau entrant ou sortant d’une station detraitement ;1 : collecteur.0,16NRC [30]Sismicité 1 (faible), 2 (moyen), 3 élevé 0,16Classe d’action3 : action de réhabilitation nécessaire à longterme2 : action de réhabilitation nécessaire à moyenterme1 : action de réhabilitation nécessaire à courtterme105Type de réseau5 : eaux usées ou unitaire2 : pluvial104Milieu récepteur5 à 0 selon la classe d’environnementallemande par ordre décroissant d’impact103ATV [7]Niveau d’évaluationBasé sur les niveaux d’action, le type d’eaux,les conditions hydrauliques :AP = CP + 100 * Q * H + 69 * [INT ((CP-1)/100) - 1]CP précise la classe d’action selon la gravité :101 à 200 : action de réhabilitation nécessaireà long terme selon gravité ;201 à 300 : action de réhabilitation nécessaireà moyen terme selon gravité ;301 à 400 : action de réhabilitation nécessaireà court terme selon gravité.Q dépend du type d’eau :1,0 : eau pluviale légèrement chargée dansun système séparatif ;1,1 : eaux usées d’une aire purementrésidentielle ou eaux pluviales des routesprincipales ou de zones de circulationfortement contaminées ;1
  47. 47. - 48 -1,2 : eaux usées avec peu d’eauxindustrielles et commerciales ;1,3 : eaux usées avec un fort apport industrielet commercial.H facteur hydraulique traduit le degré devulnérabilité de l’ouvrage à l’exfiltration et à la miseen pression : de 1,3 pour les plus critiques à 1,0.Niveau d’action (étatde la conduite)0 : action de surveillance1 : action préventive2 : action curative3 : mesure conservatoirePondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurVenues d’eau0 : parement sec, humide ou suintant1 : parement ruisselant ou venues d’eaujaillissantePondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurÉvènement depuismoins de 15 ans0 : aucun1 : occurrence d’au moins un évènementPondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurAttaque chimique0 : pas d’attaque relevée1 : pas d’attaque relevée mais rejets industrielsen amont2 : attaque chimique relevéePondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurEnvironnementgéographique0 : hors centre-ville et axe routier principal1 : en centre-ville et sous axe routier principalPondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurRisqueshydrogéologiques0 : hors nappe1 : sous nappe2 : zone de battementPondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurRisques géologiques0 : risques nuls à faibles1 : risques modérés2 : risques élevésPondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurFonctionnement0 : collecteur secondaire1 : collecteur primairePondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurAGEC [11]Année deconstruction0 : âge < à 40 ans et niveau d’action 0 ou 11 : de 40 à 60 ans1,5 : de 60 à 100 ans2 : plus de 100 ans3 : moins de 40 ans mais niveau d’action 2 ou 3Pondération derisque spécifique duréseau à déterminerpar le décideurTableau 28 -Facteurs d’impact pour la prioritarisation des diagnostics et investissementssur les réseaux d’assainissementCette démarche, préalable à l’évaluation des réseaux, ne préjugepas des critères d’évaluation des canalisations. Ses résultatspeuvent néanmoins conduire à des évaluations différentes descanalisations selon la méthode employée. Ainsi, la priorité peut êtredonnée à l’intervention sur des conduites profondes car générantdes coûts d’intervention plus importants [30] ou, au contraire, surdes conduites faiblement enterrées car considérées comme moinsdurables (voir § 2.2.3). De même, la prioritarisation des attaqueschimiques [11] ou non peut conduire à définir des prioritésdifférenciant ou non des matériaux ou des types de réseaux.
  48. 48. - 49 -Les méthodes de diagnostic et d’évaluation des réseauxd’assainissement ne doivent donc pas être considéréesindépendamment des méthodes de prioritarisation de l’impact desdéfaillances des réseaux d’assainissement.2.3.2. Méthodesde diagnosticet d’évaluationdes réseauxd’assainissementLe diagnostic des réseaux d’assainissement peut se baser :- sur les résultats opérationnels du réseau, l’identification de sesdysfonctionnements ou de leurs impacts ;- sur les observations faites sur le réseau suite à des campagnesd’inspection.Les indicateurs de dysfonctionnement peuvent être [24] :- infiltration dans les réseaux ;- exfiltration vers le milieu ;- diminution de la capacité hydraulique ;- débordements (inondations) ;- déversements anormaux ;- ensablement ;- bouchage ;- déstabilisation du complexe sol canalisation ;- attaque chimique ;- intrusion de racines ;- abrasion ;- altération de l’intégrité structurelle, risque d’effondrement.Leurs impacts peuvent être [24] :- pollution des eaux de surface ;- pollution des sols et des eaux souterraines ;- nuisances hydrauliques : interruption de service, odeurs,inondations ;- nuisances diverses : perturbation du trafic, bruit, accès aucommerce ;- dommage au bâti ;- surcoûts d’exploitation du réseau ;- surcoûts d’exploitation de la station d’épuration ;- réduction de la durée de vie des ouvrages…Les méthodes de diagnostic structurel des réseauxd’assainissement sont multiples [33] :- inspection visuelle et télévisuelle ;- auscultation géométrique : inclinomètre, capteur d’orientation,relevé topographique, sonar ;- auscultation géotechnique : radar géophysique, sonde gamma,impédance mécanique, vérinage…
  49. 49. - 50 -La gestion patrimoniale des réseaux se base sur une prise encompte plus ou moins complète des facteurs d’impact, dedysfonctionnement et des constats des diagnostics structurels.Des modèles de gestion très complets ont été initiés et continuentd’être développés [24][34].La méthode d’inspection la plus couramment employée estl’inspection visuelle et télévisuelle sur laquelle se basent la plupartdes méthodes d’évaluation des réseaux. Elle présente l’avantagede la simplicité de mise en œuvre et permet d’établir un premierétat de la conduite dans des conditions économiques. Les défautsobservables par ce type d’inspection ont été codifiés [29] etnormalisés dans les normes européennes EN 13508-1 etEN 13508-2 [17][18]. Il est à noter que la norme EN 13508-2 définit« un système de codage type uniforme afin de garantir lacompatibilité des résultats obtenus par des inspections visuelles ;elle ne comprend pas de méthode d’évaluation de l’état desbranchements et des collecteurs ».Les codes suivants sont définis pour les tuyaux :Structure de la canalisationFonctionnement de lacanalisationBAA Déformation BBA RacinesBAB Fissure BBB Dépôts adhérentsBAC Rupture/effondrement BBC DépôtsBADBriquetage ou éléments demaçonnerie défectueuxBBD Entrée de terreBAE Mortier manquant BBE Autres obstaclesBAF Dégradation de surface BBF InfiltrationBAG Branchement pénétrant BBG Ex-filtrationBAH Raccordement défectueux BBH VermineBAI Joint d’étanchéité apparentBAJ Déplacement d’assemblageBAK Défaut de revêtementBAL Réparation défectueuseBAM Défaut de soudageBAN Conduite poreuseBAO Sol visible par le défautBAP Vide visible par le défautTableau 29 -Codes relatifs à la structure de la canalisation et à sonfonctionnement selon l’EN 13508-2Des codes d’inventaire et codes divers permettent de décrire lacanalisation.Différentes méthodes d’évaluation ont été élaborées se basant surles résultats d’inspections visuelles et télévisuelles. Elles définissentdes critères de prise en compte de ces observations :- défauts à retenir pour l’évaluation d’un tronçon de canalisation ;- gravité et seuils de quantification des défauts ;- combinaison des défauts multiples.

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