Soutenance de thèse réussie pour Andes Felipe Ardila Jimenez!

Andres Felipe Ardila Jimenez (membre étudiant) a soutenu avec succès sa thèse de doctorat en ATDR le 23 avril dernier. Le titre de la thèse d’Andres est: «Optimisation spatiotemporelle de la surveillance de la dégradation de la qualité de l’eau potable dans les réseaux de distribution». Son directeur de recherche est Manuel Rodriguez (membre régulier, ÉSAD) et sa codirectrice est Geneviève Pelletier, professeure et directrice du programme de génie des eaux. La soutenance s’est tenue à la salle 3632 du pavillon Louis-Jacques-Casault (Université Laval).

Le CRAD félicite chaleureusement Andres pour cette belle réussite !

Résumé de la thèse d’Andres:

La dégradation de la qualité de l’eau varie dans l’espace et dans le temps le long du réseau de distribution en raison de facteurs spécifiques au système, tels que le temps de séjour de l’eau, le matériau et le diamètre des conduites, les caractéristiques physicochimiques de l’eau, l’utilisation de désinfectants secondaires, etc. La surveillance du réseau est donc cruciale pour garantir la conformité réglementaire et protéger la santé publique. Cependant, les contraintes budgétaires, technologiques et de gestion limitent la capacité des responsables municipaux à surveiller l’ensemble du réseau, les obligeant à choisir des points et des moments de surveillance représentatifs. Malgré l’importance de cette tâche, il n’existe pas une démarche réglementaire pour mieux guider et optimiser cette sélection.

Dans cette thèse de doctorat, une nouvelle méthodologie est proposée pour optimiser la localisation des points de surveillance et sa fréquence dans les réseaux de distribution d’eau, en tenant compte de la variabilité spatio-temporelle des indicateurs de qualité de l’eau. Cette approche novatrice s’appuie sur une revue critique et chronologique de la littérature et propose une méthode basée sur le comportement hydraulique du réseau, des conditions associées à la variabilité spatiale des indicateurs et la définition de la capacité de représentativité d’un point de surveillance.

La méthodologie fait appel à la modélisation hydraulique du réseau (débits et sens d’écoulement) ainsi qu’aux conditions associées à une forte variabilité spatiale des indicateurs, entre points qui partagent une connexion hydraulique. La capacité de représentativité est alors calculée comme la population totale qui peut être représentée pour la surveillance d’un point sélectionne. Les nœuds du réseau hydraulique sont considérés comme des points de surveillance potentiels, et une évaluation est effectuée pour sélectionner le point qui est capable de maximiser la population surveillée. Une fois le nœud sélectionné, la population représentée par ce nœud est surveillée, et le processus est répété jusqu’à ce que l’ensemble de la population cible soit surveillé.

Cette approche est appliquée au réseau de distribution de la Ville de Québec pour optimiser la surveillance de quatre indicateurs de qualité de l’eau. Deux objectifs d’optimisation sont considérés : la représentativité de la population globale et la surveillance des populations à risque en raison d’une dégradation de la qualité de l’eau. Cette analyse est réalisée pour quatre indicateurs de la qualité de l’eau : le chlore libre résiduel, les bactéries hétérotrophes totales aérobies et anaérobies, les trihalométhanes et les acides haloacétiques.

Les résultats montrent que la variabilité spatiale des indicateurs influence la représentativité des nœuds, nécessitant parfois un grand nombre de points de surveillance dépendant de l’indicateur surveillé. Cependant, la méthodologie identifie les nœuds les plus représentatifs, permettant une optimisation de la surveillance en minimisant la quantité des points nécessaires et en maximisant la population surveillée. En outre, la surveillance optimale de chaque indicateur varie en fonction de son comportement spatial et temporel, ce qui rend le suivi de plusieurs indicateurs en même temps moins efficace.

L’impact du comportement hydraulique et de l’incertitude liée à la modélisation a été analysé pour différents scénarios. Les résultats montrent que, à l’échelle intra-journalière, la localisation des points de surveillance varie peu, car le comportement hydraulique global du réseau n’est pas affecté. En revanche, l’échelle saisonnière joue un rôle important dans la détermination des points de surveillance optimaux, avec moins de points nécessaires en hiver qu’en été en raison de la moindre variabilité spatiale des indicateurs de qualité de l’eau. Malgré cela, la localisation des nœuds les plus représentatifs semble rester constante tout au long de l’année.

En conclusion, cette méthodologie offre un outil innovant pour la sélection optimale des points de surveillance de la qualité de l’eau dans les réseaux de distribution, en tenant compte de la variabilité spatio-temporelle des indicateurs. Son adaptabilité la rend pertinente pour tout type d’indicateur présentant une forte variabilité spatiale. Cet outil d’aide à la décision permettra aux municipalités de proposer des plans de surveillance plus robustes afin de garantir la qualité de l’eau pour les consommateurs.