Modélisation des ondes de pression transitoires dans les réseaux de distribution d’eau - PhDData

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Modélisation des ondes de pression transitoires dans les réseaux de distribution d’eau

The thesis was published by Bayle, Alexandre, in January 2023, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT.

Abstract:

Dans les zones urbaines, la disponibilitĂ© de l’eau potable repose souvent sur des systèmes de distribution complexes, dont la dynamique est encore mal comprise. La supervision des rĂ©seaux, qui s’inscrit dans le prolongement des projets de “smart city”, offre de nouvelles possibilitĂ©s de gestion des rĂ©seaux de distribution d’eau (RDE). Certaines technologies, comme le (SCADA), permettent dĂ©jĂ  un contrĂ´le et une rĂ©gulation des rĂ©seaux en quasi temps rĂ©el, tandis que des techniques efficaces de gestion de la pression sont dĂ©veloppĂ©es quotidiennement pour moderniser les installations. Ces techniques, bien qu’elles soient Ă©conomiquement et opĂ©rationnellement viables, ne fournissent pas une description complète de la dynamique rapide des rĂ©seaux. Les rĂ©gimes transitoires rapides, aussi incompris que dangereux, sont restĂ©s durant des dĂ©cennies en marge de considĂ©rations opĂ©rationnelles. Cependant, avec la raretĂ© des ressources et le besoin d’une gestion efficace de nos actifs vieillissants, la caractĂ©risation des phĂ©nomènes transitoires rapides redevient un sujet d’importance. Le coup de bĂ©lier, ou la propagation d’ondes de pression Ă©manant d’une variation de dĂ©bit, peut ainsi ĂŞtre Ă©tudiĂ© du point de vue de la gestion patrimoniale, c.-Ă -d. la rĂ©silience du rĂ©seau face aux surpressions rĂ©pĂ©tĂ©es, et/ou du point de vue opĂ©rationnel, c.-Ă d. l’analyse de la rĂ©tropropagation des fronts d’ondes pour trouver leur gĂ©nĂ©rateur. Cette thèse se concentre sur le dĂ©veloppement de modèles thĂ©oriques et numĂ©riques pour l’étude du comportement transitoire des rĂ©seaux d’eau potable par : (i) l’analyse temporelle des ondes de coup de bĂ©lier via la thĂ©orie des opĂ©rateurs, (ii) une analyse asymptotique dĂ©taillĂ©e des Interactions Fluide Structure (IFS) se produisant dans les conduites Ă©lastiques, (iii) l’extension du cadre IFS Ă©lastique aux conduites viscoĂ©lastiques, (iv) une Ă©tude numĂ©rique complète des modèles d’amortissement visqueux actuellement utilisĂ©s dans les logiciels commerciaux ou open-source par la mĂ©thode des caractĂ©ristiques, et (v) la constitution d’une nouvelle mĂ©thode de rĂ©tropropagation du premier front d’onde pour la localisation d’anomalies sur rĂ©seau. Chacun de ces points est dĂ©veloppĂ© dans cette Ă©tude et a conduit Ă  plusieurs articles scientifiques Ă©galement inclus dans le document. La nouveautĂ© et la pertinence de la mĂ©thode de dĂ©tection par rĂ©tropropagation des fronts d’ondes doit ĂŞtre soulignĂ©e pour sa conceptuelle simplicitĂ©, son efficacitĂ© numĂ©rique et sa fiabilitĂ© Ă  gĂ©olocaliser des anomalies dans le rĂ©seau d’eau potable de Toulouse.



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