Crédit :WADI
Cette année est en passe d'être l'une des plus chaudes depuis le début des mesures et l'Europe a connu son deuxième mois de juin le plus chaud jamais enregistré. Alors que la flambée des températures mondiales a un impact considérable sur les ressources en eau, il est crucial de remédier aux fuites dans les conduites et les conduites de transport. Dans certains pays européens, près de la moitié de l'eau canalisée est perdue avant d'atteindre le robinet.
Une part élevée des pertes se produit dans les conduites de grand diamètre traversant les zones rurales, où les entreprises ont du mal à les surveiller en raison des enquêtes de terrain traditionnelles étant coûteuses et chronophages.
Des chercheurs européens ont donc développé un service de surveillance à l'aide d'avions - pour arpenter de vastes zones - et de drones - pour les sites difficiles d'accès - équipés de caméras multispectrales et infrarouges. Pour analyser les données, ils ont utilisé la méthode dite du triangle. C'est une approche assez pionnière pour détecter les fuites d'eau, qui combine des mesures de température de surface et un indice de végétation.
Il est basé sur le fait que les fuites conduisent à des températures de surface plus basses, qui peut être détecté par une caméra infrarouge thermique. Cependant, la réponse thermique des sols végétalisés est différente de celle des sols nus, rendant difficile l'obtention d'une réponse univoque en termes de teneur en eau et de perte d'eau potentielle. Les chercheurs ont donc ajouté un paramètre mesurant la fraction de couvert végétal, ce qui est déduit par les caméras hyperspectrales, pour obtenir une échelle d'humidité dépendant de la température qui varie en fonction de la végétation.
Le système a été développé dans le cadre du projet européen WADI, coordonné par youris.com. Sa directrice exécutive, Elena Gaboardi, partage les résultats finaux les plus importants de l'étude.
Pourquoi cette technologie est-elle financièrement compétitive ?
Limiter les fuites d'eau permet de freiner les coûts d'exploitation des services publics, y compris les coûts énergétiques pour le pompage de l'eau, tout en augmentant la quantité d'eau qui peut être vendue. Cette, à son tour, limite le risque d'augmentation des prix pour les clients.
Par rapport aux technologies concurrentes, l'avantage économique du système WADI réside dans l'efficacité des opérations :il peut surveiller des réseaux complexes et des canalisations longues (50 à 90 km/h selon l'utilisation de drones ou d'avions) et, comme il est en vol, peut atteindre des endroits inaccessibles ou isolés avec tout type de terrain. De plus, le coût des techniques conventionnelles de détection au sol varie de 1, 000 à 5, 000 euros par kilomètre, tandis que la technologie aéroportée varie de 50 à 200 euros par kilomètre.
Quels sont les principaux avantages pour l'environnement ?
Outre les économies de consommation d'énergie pour l'extraction et la distribution d'eau, l'identification des fuites d'eau conduirait évidemment à une plus grande disponibilité des ressources en eau. En fin de compte, la quantité de produits chimiques utilisés dans les usines de traitement de l'eau pour l'approvisionnement en eau humaine serait également plus faible.
Dans ce contexte, nous avons appliqué une évaluation environnementale et économique du cycle de vie et comparé les résultats avec la technologie dominante, qui est la méthode acoustique. Nous avons pris en compte, par exemple, le carburant consommé lors des vols de l'avion (MAV), l'impact de la fabrication d'avions sur certains indicateurs tels que l'eutrophisation de l'eau douce [conséquence du rejet d'eaux usées industrielles, éd. note] et l'épuisement de l'eau, l'indicateur de toxicité humaine lié au mercure contenu dans le détecteur infrarouge des caméras.
Pour les vols de drones (UAV), nous nous sommes concentrés sur l'impact des batteries sur l'ozone, ressources métalliques et la santé humaine. En particulier, nous avons pris en compte la consommation électrique pour les recharger et la nécessité de les remplacer pendant la durée de vie du drone.
Il a été estimé que l'application des techniques WADI (les deux technologies (MAV et UAV) à 5% des systèmes de distribution d'eau européens pourrait potentiellement réduire 166,5 millions de kg de CO
Vous avez fait deux campagnes aériennes en France et au Portugal. Quels sont les résultats les plus importants des tests sur le terrain ?
La campagne en France a été le premier test en environnement réel. Nous avons validé nos équipements et affiné notre stratégie de mesure. Après, les deux enquêtes au Portugal ont montré des résultats remarquablement meilleurs. Les images recueillies lors des vols UAV et MAV ont été traitées et analysées, et des fuites potentielles ont été identifiées. Chaque événement de détection a ensuite été classé comme vrai positif/vrai négatif/faux positif/faux négatif et a été associé à d'autres paramètres, à savoir :la technologie utilisée (UAV/MAV), les conditions environnementales, le type de végétation et le type de sol, humidité, température du sol, présence d'irrigation et précipitations dans les dix jours précédant le vol.
Au total, le système s'est avéré capable de détecter l'eau dans le sol dans environ 70 % des cas, tandis que la performance de la technologie dans la découverte de fuites d'eau réelles était d'environ 50 %. Plus important encore, nous avons observé que la précision du système dans le ciblage des événements réels s'est considérablement améliorée au fil du temps, d'une campagne à l'autre. Nous sommes donc convaincus qu'une base de référence plus large de cas améliorerait encore les performances.
Quelles sont les meilleures conditions pour utiliser la technologie WADI ?
La technologie fonctionne mieux dans les zones agricoles aux sols nus, les cultures en début de développement et les zones mixtes. Il ne fonctionne pas aussi bien dans les zones forestières. Les résultats suggèrent également que la solution fonctionne bien dans les sols argileux et argilo-sableux, mais pas autant dans les sols argileux limoneux.
La complexité ou le diamètre des tuyaux à étudier et le type de technologie utilisée (UAV vs MAV) n'affectent pas les performances. Conditions météorologiques, au contraire, peut le faire. Par exemple, la campagne en France a été réalisée après de fortes pluies et cela a rendu difficile la détection correcte des fuites.
Les services d'eau qui ont testé WADI nous ont aidés à identifier les améliorations nécessaires et ils pourraient bien continuer à utiliser la technologie, contribuant ainsi à son amélioration.
Côté technique, les performances devront être améliorées, surtout sur des terrains à végétation spécifique ou abondante. De plus, le délai entre le vol et l'analyse des données doit être réduit et ne doit pas dépasser un mois.
Que se passera-t-il après la fin du projet de recherche? Les services d'eau pourront-ils utiliser cette technologie ? Lorsque?
Le service est maintenant au stade de prototype. Un groupe de partenaires a préparé une feuille de route pour le développement d'un service complet à l'avenir, l'horizon étant d'environ un an à compter de la fin du projet et 2022 pour la commercialisation.
