Pour plus d'un milliard de personnes dans le monde, l'eau courante provient de « systèmes intermittents » qui s'allument et s'éteignent à divers moments de la semaine. Un nouvel article du professeur d'ingénierie de l'Université de Toronto, David Taylor, propose une méthode simple, mais un modèle puissant pour expliquer pourquoi et comment ces systèmes sont nés et comment ils s'intègrent dans le défi mondial d'atteindre les objectifs internationaux pour le développement humain et l'eau potable.

L'idée d'un système d'eau intermittent peut sembler étrange aux ingénieurs des pays développés. Le remplissage et le vidage constants des tuyaux imposent de fortes contraintes au système en raison des fluctuations de pression. Cela ouvre également la porte à la contamination :l'eau de pluie ou les eaux usées peuvent s'infiltrer plus facilement dans les tuyaux vides que dans les tuyaux pleins.

Mais Taylor pense qu'il peut y avoir des avantages aux systèmes intermittents ainsi que des inconvénients. "Un exemple évident est qu'un tuyau ne peut pas fuir s'il n'y a pas d'eau dedans, " dit-il. " Si vous n'avez pas de budget pour les réparations, fermer les robinets la nuit quand personne ne les utilise est un moyen très efficace d'arrêter de perdre de l'eau à cause des fuites, du moins à court terme."

Le doctorat de Taylor thèse impliquée dans le travail avec les compagnies des eaux à Delhi, Inde et en essayant de comprendre comment le fonctionnement intermittent affectait leur capacité à répondre à la demande des clients. Une façon de le faire est de construire un modèle hydraulique - une représentation virtuelle de chaque tuyau, vanne et client à l'intérieur d'un ordinateur. Mais Taylor a rapidement découvert que des modèles aussi détaillés n'étaient pas particulièrement utiles.

"Ces systèmes sont chaotiques, " dit Taylor. " Il y a souvent des tuyaux ou des valves qui manquent dans les charts officiels. Nous n'en savons généralement pas autant que nous le pensons, et dans cette situation, les modèles de fantaisie ne peuvent pas nous dire grand-chose."

Mais plutôt que d'abandonner, Taylor s'est posé une question :à quoi ressemblerait le modèle si j'admets que je ne connais presque rien du réseau ?

"Vous n'avez pas besoin d'une compréhension détaillée de la chimie alimentaire pour savoir que si vous voulez deux fois plus de cookies, vous feriez mieux d'ajouter deux fois plus de tout, pas seulement la farine, " dit Taylor. " Il s'avère que si vous modélisez un système d'approvisionnement en eau de cette manière simple, manière de premier ordre, il y a beaucoup à apprendre."

Le modèle à équation unique de Taylor peut, entre autres, décrire les principales différences entre le comportement d'un système lorsque les clients sont satisfaits et lorsqu'ils ne le sont pas. Lorsque les clients ne sont pas satisfaits, doubler le temps d'approvisionnement - disons passer d'une à deux heures par jour - nécessite deux fois plus d'eau, parce que les gens prennent tout ce qu'ils peuvent.

Mais lorsque les clients ont suffisamment d'eau, la demande se stabilise. Dans cette situation, chaque heure supplémentaire coûte beaucoup moins cher car des effets plus faibles, comme les fuites, sont désormais le facteur dominant.

Cette distinction permet de résoudre un débat de longue date sur la question de savoir si les systèmes intermittents gaspillent l'eau ou économisent l'eau. Dans le cas insatisfait, ils économisent probablement de l'eau, mais ils le font en laissant les clients assoiffés. Dans le cas satisfait, les tracas d'éteindre et de rallumer les tuyaux ne valent probablement pas le gain en termes d'économies d'eau.

Dans un article récemment publié dans Recherche sur les ressources en eau , Taylor expose son modèle et décrit comment il pourrait être utilisé pour analyser les systèmes existants et fixer des objectifs pour les nouveaux. Il a calibré le modèle en comparant ses résultats avec ceux d'un modèle beaucoup plus complexe, et a constaté que l'accord entre les deux modèles était suffisamment élevé pour pouvoir fournir des informations utiles, par exemple si une mise à niveau donnée est susceptible d'être rentable.

"Le modèle vous permet de voir tout de suite quel sera l'effet de la modification d'un paramètre, qu'il s'agisse d'une fuite ou d'une demande ou quoi que ce soit d'autre, " dit Taylor. " Cela vous permet de faire ces calculs au fond de l'enveloppe et de déterminer si ce que vous proposez est réalisable. "

Un autre aspect clé du modèle est qu'il est sans dimension. Par exemple, la durée pendant laquelle le système fournit de l'eau n'est pas mesurée en minutes ou en heures, mais plutôt le pourcentage de temps pendant lequel le système est allumé. Cela facilite la comparaison des systèmes entre eux. Taylor espère également que cela contribuera aux efforts mondiaux pour atteindre les objectifs de développement durable de l'ONU et son droit humain à l'eau.

"Ces documents disent que l'eau doit être 'disponible en cas de besoin, ' mais cela peut signifier différentes choses dans différents endroits, " dit-il. " Peut-être que c'est 24 heures sur 24, c'est peut-être 12 ans, c'est peut-être moins. Ce que j'espère que ce modèle pourra faire, c'est présenter un cadre théorique sur la façon dont nous décidons quels systèmes comptent comme des approvisionnements en eau gérés en toute sécurité et lesquels ne le font pas. »

« Sans un moyen de décider quels systèmes intermittents sont considérés comme « sûrs », nous n'avons aucune chance d'atteindre nos objectifs mondiaux 2030 pour l'accès à l'eau potable et abordable, " ajoute-t-il. " Le modèle peut nous guider alors que nous commençons à faire les investissements majeurs dans les infrastructures nécessaires pour atteindre ces objectifs. "