Protection de l’intégrité des réseaux de distribution de l’eau potable

Michèle Prévost, École Polytechnique de Montréal , 2005 - 2007
Enjeu

Il a été démontré qu’une part importante des éclosions de maladies d’origine hydrique est causée par des sources de contamination dans les réseaux de distribution (RD) de l’eau, dont des raccordements croisés, une contamination lors de réparations ou une contamination des réservoirs. Selon certaines études, la façon dont les RD actuels sont conçus et exploités ne permettrait pas de totalement prévenir la contamination par intrusion. Des recherches réalisées dans des réseaux à l’échelle pilote ont montré qu’une pression négative transitoire dans les RD rend possibles le siphonnement à rebours, les retours d’eau polluée et les intrusions. Au Canada, les taux de fuite dans les RD varient de 5 à 50 %; ces fuites fournissent de possibles points d’entrée pour les intrusions dans certaines conditions de pression. 

Le présent projet de recherche avait pour objectif de documenter les pressions transitoires pouvant être causées par des activités normales d’entretien du réseau comme le pompage, le rinçage ou encore la réparation des bris de conduites, et d’en examiner les incidences sur la qualité de l’eau. Pour veiller à l’applicabilité des résultats de la recherche aux RD actuels, la plupart des expériences se sont déroulées à l’échelle réelle dans divers RD municipaux un peu partout au pays. Les résultats de ce projet de recherche contribuent à déterminer l’importance relative de ces occurrences et leur risque pour la santé publique, améliorant incidemment la prise de décisions et l’élaboration de politiques par les autorités responsables de l’eau. Les résultats permettent aussi aux ingénieurs des firmes de consultants et des services publics de corriger et d’améliorer la conception des RD d’après des données scientifiques fiables.

Projet

L’équipe du projet a déterminé quatre types de risques liés aux intrusions dans un RD : les ruptures majeures de canalisations causant des pertes de pression, les bris de conduites avec diminution de pression, les réparations planifiées (fuite de conduites avec pression maintenue) et la conception ou la configuration du réseau (les orifices dans les canalisations principales, les culs-de-sac, le rinçage).

Les chercheurs ont travaillé sur deux RD à l’échelle réelle (Montréal et Laval), se penchant sur les risques d’intrusions associés aux réparations planifiées. L’équipe de recherche a recueilli des données dans cinq sites en réparation et elle a analysé la structure du réseau, la qualité de l’eau et l’hydraulique du RD. Dans une deuxième étude, l’équipe a cherché à optimiser un indicateur microbien pouvant servir à détecter les intrusions dans un RD. L’étude a comparé les concentrations de spores dans des échantillons d’eau recueillis au cours de l’échantillonnage habituel effectué dans le RD, et pendant des périodes ponctuelles de rinçage des bornes d’incendie et lors de réparations de conduites avec maintien de la pression. À l’aide de cette méthode, les chercheurs ont pu cerner les réparations où des intrusions ont pu se produire. Ces travaux faisaient aussi appel à un modèle prédictif montrant le passage de contaminants potentiels lors du rinçage des bornes d’incendie selon les conditions hydrauliques sur le terrain. Les chercheurs ont aussi procédé à l’évaluation des matériaux des conduites dans un RD pilote et ils ont évalué les risques de rupture majeure de canalisation avec perte de pression dans le RD de Montréal. 

L’équipe a également réalisé des travaux sur le terrain en collaboration avec la ville de Hamilton pour étudier les incidences des phénomènes transitoires sur la conception et les activités d’exploitation des RD et leurs répercussions sur les infrastructures physiques et la qualité de l’eau fournie aux consommateurs. Les recherches effectuées à l’Université de la Saskatchewan ont été réalisées dans un réseau appartenant à SaskWater et exploité par cet organisme, où l’instrumentation existante incluait déjà des détecteurs d’écoulement, de pression et de turbidité, et à laquelle l’équipe a ajouté des enregistreurs de données à débit élevé. 

Produits
  • L’équipe de recherche a offert des cours de formation sur les phénomènes transitoires, incluant l’évaluation de la qualité de l’eau, à Kamloops, Regina, Hamilton et Montréal. Elle a aussi collaboré aux travaux de révision du règlement sur les coliformes totaux (Total Coliform Rule – TCR) de l’EPA des États-Unis en 2005-2006 et a fait la révision de la nouvelle série de 10 documents de discussion sur le TCR à Washington D.C. 
  • Les chercheurs ont communiqué leurs résultats aux organismes de réglementation en vue de l’élaboration de nouveaux règlements concernant les RD. Certains membres de l’équipe de recherche font partie du comité de Réseau Environnement du Québec dont le but est de revoir la réglementation relative à l’eau potable, et siègent également au comité consultatif de l’EPA des États-Unis concernant la révision du règlement sur les coliformes totaux.  
  • L’équipe a fourni les renseignements produits dans le cadre de ce projet à Santé Canada et aux autres organismes de réglementation provinciale afin qu’ils disposent des preuves scientifiques requises pour élaborer des directives ou des règlements concernant l’exploitation des RD et qu’ils soient en mesure de mieux évaluer l’importance de ces risques.

Publications

  1. Besner, M.C., V. Gauthier, M. Trépanier, M. Leclair et M. Prévost. « Interactive analyser for understanding water quality problems in distribution systems », Urban Water Journal, 2005, vol 2, no 2, p 93-105.
  2. Trépanier, M., V. Gauthier, M.C. Besner et M. Prévost. « A GIS-based tool for distribution system data integration and analysis », Journal of Hydroinformatics, 2006, vol. 8, no 1, p. 13-24.
  3. Besner, M.C., V. Gauthier, M. Trépanier, K. Martel et M. Prévost. « Assessing the effect of distribution system O&M on water quality », Journal of the American Water Works Association, 2007, vol. 99, no 11, p. 77-91.
  4. Cartier, C., B. Barbeau, M.C. Besner, P. Payment et M. Prévost. « Optimization of the detection of the spores of aerobic spore-forming bacteria (ASFB) in environmental conditions », Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA , 2007, vol. 56, no 3, p. 191-202.
  5. Besner, M.C., J. Lavoie, C. Morissette, P. Payment et M. Prévost. « Effect of water main repairs on water quality », Journal of the American Water Works Association, 2008a, vol. 100, no 7, p. 95-109.
  6. Besner, M.C., P. Servais et M. Prévost. « Efficacy of disinfectant residual on microbial intrusion: a review of experiments », Journal of the American Water Works Association, 2008b, vol. 100, no 10, p. 116-130.
  7. Cartier, C., M.C. Besner, B. Barbeau, J. Lavoie, R. Desjardins et M. Prévost. « Evaluating aerobic endospores as indicators of intrusion in distribution systems », Journal of the American Water Works Association, 2009, vol. 101, no 7, p. 46-58.

  

Exposés

  1. Payne, S.J., M.C. Besner, C. Krentz, G.A. Gagnon, M. Prévost et L. Truelstrup Hansen. (2008) Microbial source tracking: investigating coliform events, 2008, Québec (Québec), Canada.
  2. Ebacher, G., M.C. Besner, J. Lavoie et M. Prévost, M. (2008) Pressions transitoires et intrusion: quel est le risque pour la population?, p. 26, St-Hyacinthe (Québec), Canada.
  3. Besner, M.C., G. Ebacher, B.S. Jung, J. Lavoie et M. Prévost. (2008a) Modeling of intrusion volumes during negative pressures events in a full-scale distribution system, p. 8, Cincinnati (Ohio), É.-U.
  4. Besner, M.C., R. Broséus, J. Lavoie, P. Payment et M. Prévost. (2008b) Suivi des pressions et caractérisation des sources présumées d’intrusion sur le site des études épidémiologiques de Payment, p. 25, St-Hyacinthe (Québec), Canada.
  5. Besner, M.C. (2008) Suivi des pressions et caractérisation des sources présumées d’intrusion sur le site des études épidémiologiques de Payment, Montréal (Québec), Canada.
  6. Prévost, M. et M.C. Besner. (2007) Understanding the sources, fate and transport of coliform bacteria in distribution systems, Reno (Nevada), É.-U.
  7. Besner, M.C., M. Prévost, J. Lavoie et P. Payment. (2007a) Distribution system operation: impact on transient pressures and water quality variations, p. 5, De Montfort Leicester (Angleterre). R.-U.
  8. Besner, M.C. et M. Prévost. (2007) Évaluation du risque de contamination relié à l’opération et aux activités de maintenance en réseau de distribution, Montréal (Québec), Canada.
  9. Besner, M.C., C. Morissette, J. Lavoie et M. Prévost. (2007b) Pressure transients and water quality changes associated with various O&M activities, p. 12, Reno (Nevada), É.-U.
  10. Besner, M.C., J. Lavoie, P. Payment et M. Prévost. (2007c) Assessment of transient negative pressures at the site of the Payment’s drinking water epidemiological studies, p. 11, Charlotte (Caroline du Nord). É.-U.
  11. Besner, M.C., G. Ebacher, J. Lavoie et M. Prévost. (2007e) Pressions négatives en réseau de distribution: fréquence et impact sur la qualité, p. 21, St-Hyacinthe (Québec), Canada.
  12. Besner, M.C., G. Ebacher, J. Lavoie et M. Prévost. (2007f) Low and negative pressures in distribution systems: do they actually result in intrusion?, p. 10, Tampa (Floride), É.-U.
  13. Barbeau, B., M.C. Besner et M. Prévost. (2007) Impacts of operational activities on water quality and health risks, p. 31, Ottawa (Ontario), Canada.
  14. Besner, M.C. et M. Prévost. (2006a) Microbial intrusion in a distribution system: efficacy of the disinfectant residual, Denver (Colorado), É.-U.
  15. Besner, M.C. et M. Prévost. (2006b) Risk of drinking water contamination due to distribution system operation and maintenance activities, p. 14, Montréal (Québec), Canada.
  16. Besner, M.C., G. Ebacher, M. Prévost et J. Lavoie. (2006a) Occurrence of transient negative pressures in drinking water distribution systems, affiche, Montréal (Québec), Canada.
  17. Besner, M.C., C. Cartier, M. Prévost, J. Lavoie, A. Aubin et P. Payment. (2006b) Water main repairs and their impact on water quality, p. 9, St-John (Nouveau-Brunswick), Canada.
  18. Besner, M.C. (2006) Évaluation du risque de contamination relié à l’opération et aux activités de maintenance en réseau de distribution, p. 16, Montréal (Québec), Canada.

 

Résultats
  • Il y aura des changements dans les façons de procéder, car ces renseignements seront fort utiles aux services publics d’eau en leur permettant d’améliorer leurs activités d’entretien et d’exploitation quotidienne, en les aidant à mieux identifier et contrôler les endroits vulnérables dans leur réseau de distribution et améliorer les stratégies de réhabilitation en tenant compte des risques de détérioration de la qualité de l’eau.
  • Il pourrait y avoir des modifications aux politiques découlant de la communication des résultats aux divers organismes de réglementation.
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Équipe de Recherche et Partenaires:

Équipe de Recherche

Michèle Prévost, École Polytechnique de Montréal
Bryan Karney, Université de Toronto
Saeid Habibi, Université de la Saskatchewan
Pierre Payment, INRS-Institut Armand-Frappier
Mohammed Dore, Université Brock

Partenaires

Ville de Laval
Ville de Montréal
Ville de Hamilton
Ipex Inc.
Municipalité de Fort Erie
Fonds de protection du patrimoine des eaux
SaskWater
Institut de recherche en biotechnologie