La modernisation des canalisations d'eau au Royaume-Uni a rendu plus difficile la détection des fuites

Jul 13, 2023

Chercheur principal en ingénierie et sciences physiques, Université de Southampton

Jen Muggleton reçoit un financement de l'EPSRC et du UK Water Industry Research.

L'Université de Southampton fournit un financement en tant que membre de The Conversation UK.

Voir tous les partenaires

Le Royaume-Uni perd chaque jour 3 milliards de litres d’eau à cause de canalisations qui fuient. Le problème ne se limite pas au seul Royaume-Uni. À l’échelle mondiale, près de 90 milliards de litres d’eau sont perdus quotidiennement, ce qui représente jusqu’à la moitié de toute l’eau pompée dans le monde.

L'impact environnemental de cette perte d'eau est important. Le processus de traitement et de pompage de l'eau consomme entre 2 et 3 % de la consommation totale d'énergie mondiale, de sorte que l'énergie gaspillée en raison de la perte d'eau correspond à environ 1 % de l'empreinte carbone mondiale.

Mais pourquoi tant d’eau s’échappe des canalisations ?

Le réseau d'eau du Royaume-Uni se compose d'un vaste système de canalisations enterrées, s'étendant sur plus de 300 000 km. Beaucoup de ces canalisations ont été posées par les Victoriens – et certaines il y a plus de 200 ans – et elles se détériorent aujourd’hui. Ces canalisations sont également souvent situées dans des zones difficiles d'accès et très fréquentées, en profondeur, ce qui rend la maintenance, les réparations et la détection des fuites très difficiles.

Au cours des dernières décennies, les compagnies des eaux ont introduit des tuyaux en plastique dans l’espoir de réduire le nombre de fuites. Environ un tiers du réseau est désormais constitué de canalisations en plastique. Cependant, ces tuyaux sont également sujets aux fuites, notamment au niveau des joints.

L’un des défis auxquels est confronté le secteur britannique de l’eau est que la détection des fuites dans les canalisations en plastique s’est avérée plus difficile que prévu. Au cours des 25 dernières années, j’ai travaillé en étroite collaboration avec l’industrie britannique de l’eau pour comprendre où nous nous trompions. Il s'avère que la méthode traditionnelle consistant à rechercher des fuites sur des tuyaux métalliques – en les écoutant – ne fonctionne pas bien pour les tuyaux en plastique.

Les fuites d'eau produisent un son audible. Dans le cas des conduites métalliques, ces sons peuvent parcourir plusieurs centaines de mètres, parfois même des kilomètres, le long de la conduite.

Nous utilisons des instruments appelés hydrophones pour capter ces signaux acoustiques. Les hydrophones sont essentiellement des microphones sous-marins que nous plaçons à des points accessibles le long du réseau de canalisations, comme les bouches d'incendie. En analysant le temps nécessaire au bruit de fuite pour atteindre différents emplacements des hydrophones, il est possible d'estimer la localisation de la fuite.

Cette méthode de détection des fuites est largement utilisée dans l’industrie de l’eau depuis de nombreuses décennies et s’est avérée très efficace – jusqu’à l’introduction généralisée des tuyaux en plastique.

Lorsque la même méthode de détection des fuites a été utilisée pour la première fois sur des tuyaux en plastique, elle n'a tout simplement pas fonctionné. Depuis, nous avons passé des années à étudier la façon dont le son se propage dans les conduites d’eau en plastique, et nous savons maintenant que quelque chose de très différent se produit par rapport à leurs homologues en métal.

La raison pour laquelle le son voyage si loin dans les tuyaux métalliques est que l’énergie acoustique reste en grande partie dans l’eau. Cependant, dans les tuyaux en plastique, une grande partie de l’énergie est transférée à la paroi du tuyau où elle se dissipe sous forme de chaleur ou irradie dans le sol environnant. En conséquence, il y a moins d’énergie acoustique disponible pour circuler le long du tuyau.

Pour faire simple, le bruit de fuite ne se propage pas aussi loin dans les canalisations en plastique, de sorte que le son n'atteint souvent pas les hydrophones placés le long du réseau de canalisations.

Les chercheurs explorent actuellement différentes manières d’exploiter le fait qu’une grande partie de l’énergie sonore provenant des fuites dans les tuyaux en plastique irradie dans le sol.

Une solution serait de mesurer les vibrations à la surface du sol et d'utiliser ces mesures pour déterminer l'emplacement de la fuite. En déployant un ensemble de capteurs à proximité de la canalisation, nous pouvons déterminer la direction d’où vient le bruit de la fuite. Des mesures répétées effectuées à différents endroits permettraient alors de préciser progressivement la position de la fuite.