Comment l’IA facilite la détection des fuites sur les réseaux d’eau potable

Créée en 2019, la start-up française Leakmited a voulu répondre à trois questions simples : pourquoi, quand et comment les fuites surviennent-elles sur les réseaux de distribution d’eau potable. Pendant ses trois premières années d’existence, soutenue par Starquest et par la Banque des Territoires, l’entreprise n’a généré aucuncChiffre d’affaires et se consacrait sur le terrain à une recherche approfondie aux côtés de collectivités et de gestionnaires de réseaux publics en Europe.

L’IA appliquée à la recherche de fuites

Durant ces trois années, Leakmited a mis au point une méthode qui associe l’IA à une base de données sans cesse croissante qui répertorie les types de réseau, leur structure, les caractéristiques du terrain, la matière et l’âge des canalisations, plus une analyse de 600 000 km de réseaux, d’un million de fuites d’eau et de leur réparation. Tout cela, connecté au SIG ou Système d’Information Géographique d’un distributeur d’eau potable permet à Leakmited d’indiquer les segments du réseau les plus susceptibles de fuir, puis de localiser les fuites sur des tronçons de recherche de 150 à 200 m de long et d’indiquer le coût probable de leur réparation avec une grande précision.

Ensuite, dans le cadre des travaux de renouvellement des réseaux, Leakmitted fournit un échéancier des travaux classés en fonction de leur urgence probable et le montant des investissements nécessaires. Aujourd’hui, Leakmitted gère 50 000 km de réseaux en France et s’engage contractuellement à une réduction de 20 % des débits de fuite nocturnes – la nuit, sauf exception, les puisages d’eau sont inexistants et la quasi-totalité du débit nocturne d’un segment de réseau peut être attribué aux fuites –, tout en proposant plusieurs services.

Application de la méthode Leakmited au réseau du SERPN près de Rouen

Pour vérifier l’intérêt de l’approche de Leakmited, nous sommes allés voir les installations du SERPN, le Syndicat d'Eau du Roumois et du Plateau du Neubourg, qui depuis 2009 distribue de l’eau potable à 95 communes près de Rouen et alimente 35 000 compteurs, grâce à 1500 km de réseau. Le SERPN est face à une situation qui devient courante en France. Face à la raréfaction de la ressource en eau et pour continuer à satisfaire tous les besoins – logement, tertiaire, industrie et agriculture –, l’Agence de l’Eau Seine Normandie dont il dépend, lui demande de réduire ses prélèvements de 14 % d’ici 2030. Le moyen principal pour y parvenir est de réduire les fuites considérablement.

Nous avons visité la station de traitement des Varras qui produit 30 % de l’eau potable distribuée par le SERPN. Cette station puise l’eau à 61 m de profondeur dans la Jacqueline, une rivière souterraine. Elle est équipée de trois pompes de puisage : deux de 250 m³/h qui fonctionnent en alternance et une de 650 m³/h. Un système d’ultrafiltration équipe les Varras depuis 1998. Il a été renouvelé en 2018-2019 pour un coût de 1,2 M€.

Le site des Varras du SERPN est le seul à disposer d’une ultrafiltration qui permet de gérer la turbidité de l’eau. Cette turbidité, suivie en permanence est exprimée en NTU ou Nephelometric Turbidity Unit ou encore unité néphélométrique de turbidité. La limite pour l’eau brute (issue du puisage) aux Varras est de 3,3 NTU. Plus il y a de NTU, plus la concentration de matières en suspension est élevée et plus sa turbidité est importante. L’Arrêté du 30 décembre 2022 (NOR : SPRP2221010A) modifiant l'arrêté du 11 janvier 2007 relatif aux limites et références de qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la consommation humaine indique une turbidité maximale de 1 NTU pour la distribution d’eau potable. Ici les filtres sont lavés automatiquement toutes les heures. © PP

Recherche de fuite avec Leakmited

Les réseaux du SERPN comportent toutes les matières concevables : acier, fonte ductile, amiante-ciment, PVC, PEHD. Pour le SERPN, Leakmitted a connecté ses outils à leur SIG – le SERPN utilise Visit Anywhere de géotec – qui contient une carte des réseaux à un pas inférieur 40 cm. La collaboration entre Leakmited et le SERPN a débuté en 2023. 150 capteurs acoustiques ont été en plus installés sur les réseaux des trois principaux bourgs alimentés. L’un des services rendus par Leakmited après analyse des réseaux du SERPN est un programme de travaux de renouvellement par tronçons de 200 m à 1 km, selon leur situation et en fonction de leur taux de fuites. Sur les 1 500 km de réseau du SERPN, l’algorithme de Leakmited a concentré 80 % des fuites sur 30 % du réseau.

Actuellement, le SERPN investit suffisamment pour renouveler moins de 1 % de son réseau par an. Il faut dire que le renouvellement d’un kilomètre de réseau lui coûte entre 250 000 et 300 000 €. Le SERPN a donc intérêt à investir aux endroits les plus critiques. Son réseau est enterré entre 70 cm et 1,2 m de profondeur, sauf pour traverser l’autoroute A13 sous laquelle il passe à 3 ou 4 m de profondeur. Outre la connexion de ses outils au SIG, dont il extrait notamment le matériau, le diamètre des canalisations, leur localisation et le type de terrain pour évaluer leur vieillissement, Leakmitted suit la conductivité électrique de l’eau et les débits de nuit. Sur les 35 000 compteurs du SERPN, 25 000 sont à télérelève, ce qui permet d’analyser les débits de nuits, segment par segment, avec une grande précision. Tout cela permet de réduire les tronçons qui doivent faire l’objet d’une investigation poussée à des longueurs de 150 à 200 m seulement.

Sur le terrain, une localisation de fuite sur l’un des segments désignés par Leakmited, commence par une écoute des bruits du réseau. Ce n’est pas toujours simple : les canalisations métalliques conduisent bien le bruit des fuites, les canalisations d’amiante ciment déjà moins bien et les canalisations en PVC et en PEHD nettement moins bien. La recherche commence par la fermeture des vannes aux extrémités du segment. Il ne reste que le débit de fuite, lu à distance sur les compteurs du segment. Ici, ce débit atteignait 4 m³/h : une fuite importante. © PP

Les équipes du SERPN descendent deux microphones dans les trous de vannes du segment à explorer. © PP

Les micros sont reliés en Bluetooth à un collecteur qui transmet les données, toujours par Bluetooth à un ordinateur sur lequel se trouve le "corrélateur acoustique", une application qui utilise la propagation du son et d’autres renseignements matière de la canalisation (ici, de l’amiante-ciment), la longueur du segment (56 m) pour localiser l’origine de la fuite : à 9 m de l’un des deux micros. © PP

Voilà la fuite est ici ou en tout cas à 40 cm de part et d’autre de ce trait bleu. © PP

Sur le terrain, la détection de fuite est réalisée par les moyens et le personnel du SERPN. Leakmited parvient à désigner le segment sur lequel se trouve la fuite. Ce qui accélère considérablement les recherches et Leakmited hiérarchise les fuites. Ce qui permet au SERPN d’investir efficacement. C'est l'un des rares, vrais et pertinents, usages de l'IA dont tant d'entreprises se gargarisent.