Réseaux d’assainissement sous tension : comment limiter les débordements grâce à l’intelligence artificielle

Les réseaux d’assainissement urbains doivent aujourd’hui faire face à une double pression. D’un côté, les épisodes météorologiques intenses (pluies intenses, crues soudaines) se multiplient sous l’effet du dérèglement climatique. De l’autre, les infrastructures existantes sont souvent vieillissantes, sous-dimensionnées et énergivores, rendant leur exploitation coûteuse et difficilement adaptable.

Cette combinaison de facteurs fragilise la résilience des systèmes d’assainissement : débordements d’eaux usées, pollution des milieux naturels, non-conformités, hausse des coûts d’exploitation… Les conséquences sont lourdes, tant sur le plan sanitaire que financier.

Comment améliorer l’efficacité des réseaux d’assainissement dans ce contexte d’instabilité ?

Spoiler : la gestion dynamique des réseaux d’eaux usées apporte une réponse efficace, capable d’optimiser les opérations de pompage et de réduire les risques de débordement.

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Les réseaux d’assainissement : un équilibre fragile entre capacité, débit et performance

Les réseaux d’assainissement doivent faire face à des volumes d’eaux usées de plus en plus fluctuants. Les précipitations intenses saturent rapidement les capacités de stockage et de traitement, menaçant l’équilibre du réseau :

• Vieillissement des infrastructures : de nombreux réseaux ont été conçus pour des contextes climatiques et démographiques qui ne sont plus d’actualité. Ce vieillissement entraîne également une surconsommation d’énergie.
• Réseaux sous-dimensionnés : la croissance urbaine et les changements météorologiques rendent les capacités de stockage limitées.
• Conformité réglementaire : les normes de rejets dans le milieu naturel se renforcent, obligeant les exploitants à réduire leur impact environnemental.

Ces réseaux représentent des consommations d’énergie importantes pour les collectivités. Le pompage des eaux usées brutes peut représenter jusqu’à 18 % de la consommation énergétique totale des systèmes de collecte et de traitement des eaux usées, selon l’analyse comparative de Soares et al. (2017) publiée dans International Journal of Architecture, Arts and Applications.

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En parallèle, une gestion non-optimisée des cycles de pompage entraîne des surconsommations et des coûts d’exploitation élevés. Réduire cette consommation énergétique tout en maintenant une gestion efficace du réseau est un enjeu stratégique pour les exploitants.

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Aujourd’hui, la gestion des infrastructures d’assainissement repose principalement sur une approche en réaction :

• Les exploitants interviennent souvent après coup, lorsqu’un incident survient (débordement, surcharge des stations d’épuration).
• Le manque d’outils d’aide à la décision en temps réel empêche d’anticiper les variations de charge et d’optimiser les opérations de pompage.
• Parce qu’il est difficile de gérer un réseau dans son ensemble, l’analyse et les actions se font le plus souvent poste par poste, sans compréhension globale du réseau.

Le passage à une gestion proactive et dynamique est la solution pour améliorer la résilience des réseaux et garantir leur bon fonctionnement, sans passer par un plan d’investissement coûteux pour renouveler le matériel. 

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La gestion dynamique des réseaux d’eaux usées pour  répondre aux enjeux énergétiques et climatiques

L’utilisation d’une approche guidée par les données, combinée à un contrôle prédictif des stations de pompage permet de réduire la consommation d’énergie, tout en réduisant les débordements lors des événements pluvieux. 

Concrètement, les opérations sur le réseau d’assainissement sont adaptées dynamiquement aux événements météorologiques et aux variations des tarifs énergétiques. Pour atteindre ces résultats, la solution de Purecontrol pour une gestion dynamique des réseaux d’eaux usées active trois principaux leviers d’optimisation : 

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1/ Anticiper les périodes de pluie pour réduire les débordements en milieu naturel

Traditionnellement, la régulation des cycles de pompage dans un poste de relevage se fait sur la base de seuil de marnage prédéterminés. A l'inverse, Purecontrol met en œuvre une régulation dynamique : les niveaux de déclenchement du pompage varient selon la capacité de stockage et les conditions météorologiques.

Pour réduire les débordements, le niveau d’eau dans les stations de pompage et les bassins tampons sont ajustés en fonction des volumes attendus sur le bassin de collecte. Ces volumes sont prédits via des modèles mathématiques d'apprentissage se basant sur les habitudes des usagers, les niveaux de nappes phréatiques et l'historique des événements pluvieux.

A l’approche d’un événement pluvieux significatif, le réseau est entièrement vidé. Pendant l’événement pluvieux, la configuration de pompage de chaque poste est adaptée en fonction de la situation pour retarder ou annuler les débordements.

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Les algorithmes d’IA permettent d’aller au-delà d’une surveillance poste par poste : l’ensemble du réseau d’assainissement peut être analysé et géré de façon holistique. Par exemple, si un poste en aval déjà saturé est en risque de débordement, le pilotage tient compte de la situation en arrêtant le pompage sur le poste en amont pour que celui-ci prenne le relai sur le stockage. Cette stratégie permet de réduire les risques de débordements, de 30 à 70%.

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2/ Optimiser les cycles de pompages pour réduire les consommations d’énergie et améliorer la performance des réseaux

En dehors des périodes d’intempéries, le pilotage se concentre sur la performance énergétique pour réduire les coûts en kWh et en euros. La solution trouve le point de fonctionnement optimal de chaque pompe pour en améliorer l’énergie spécifique* Les différences de performances entre les pompes sont également mises en évidence automatiquement, sans sous-compteur électrique, et les meilleures pompes sont ainsi priorisées.

Les cycles de pompage sont aussi ajustés pour maximiser la consommation sur les périodes tarifaires les plus avantageuses (heures creuses électriques).

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Prioriser la pompe ou les associations de pompes les plus performantes, exploiter les ouvrages à l’optimum des points de fonctionnement et adapter les cycles de pompage aux fluctuations de tarifs énergétiques permet une économie de 10% en moyenne sur les coûts d’exploitation.

* L'énergie spécifique de pompage correspond à l’énergie nécessaire pour pomper 1 m3 d’eau, exprimée en kWh/m3

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3/ Une meilleure supervision pour mieux exploiter les réseaux d’assainissement

Un autre levier clé de performance repose sur l’amélioration de la supervision pour une meilleure réactivité terrain. Pour faciliter le travail quotidien des exploitants, Purecontrol met à leur disposition une plateforme web d’hypervision complète et intuitive : cartographie interactive, indicateurs de performance, tableaux de bord personnalisables… au niveau du réseau, des bassins de collecte ou encore poste par poste.

Cette hypervision permet d’identifier les dérives de performance des équipements. Par exemple, une surconsommation énergétique pourra être détectée plus rapidement grâce aux outils de prédiction de la solution. L’objectif est de détecter les signaux qui peuvent indiquer un dysfonctionnement à venir. Cela permet de cibler les interventions, éviter les pannes critiques et allonger la durée de vie des équipements.

Les équipes techniques gagnent un temps considérable dans l’identification des priorités, réduisent les déplacements inutiles et facilitent leurs diagnostics. En résumé : une meilleure exploitation des données pour une meilleure exploitation des réseaux.

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Vers une gestion proactive, sobre et résiliente des réseaux d’assainissement

Le constat est partagé par l’ensemble du secteur : les réseaux d’assainissement sont de plus en plus mis à l’épreuve. Et pourtant, beaucoup de décisions sont encore prises “à l’aveugle” ou dans l’urgence, faute d’outils adaptés pour anticiper, piloter et prioriser.

Avec l’apport du temps réel, du croisement des données (météo, énergie, performance des équipements) et d’un pilotage intelligent, il devient enfin possible de reprendre la main. Non pas en ajoutant une couche de complexité, mais en rendant les systèmes plus lisibles, plus prévisibles — et donc plus maîtrisables.

Ce changement de fonctionnement montre déjà des résultats concrets pour les exploitants qui ont adopté la solution: moins de débordements, moins de gaspillage énergétique, moins d’alertes inutiles… et surtout, plus de sérénité dans la gestion quotidienne.

Vous recherchez une solution pour vous aider à exploiter sereinement un réseau de collecte d’eaux usées ? Alors consultez cette fiche qui détaille notre approche de la gestion dynamique des réseaux d’assainissement : Télécharger la fiche produit