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Optimisation de la réhabilitation hydraulique et structurale des réseaux d'égout

Ben Tagherouit, Wided (2011). Optimisation de la réhabilitation hydraulique et structurale des réseaux d'égout. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La réhabilitation des réseaux d’égout est un problème à la fois complexe et coûteux. Par le passé, la réhabilitation n’était réalisée que pour un dysfonctionnement majeur et donc sur une base d’urgence. La planification de la réhabilitation des réseaux d'égouts qui sont le siège de refoulements, voire de débordements et inondations intempestives, nécessite le développement d’outils qui intègrent de nombreux facteurs et paramètres influençant l’état des conduites d’égout. C’est dans ce contexte que nous avons réalisé cette thèse qui a pour thème le développement d’outils permettant la planification et l’optimisation de la réhabilitation des réseaux d’égout. Dans un premier travail, un schéma de priorisation des tronçons d'égout pour la réhabilitation a été élaboré. Un système expert flou a été appliqué en utilisant les entrées d'une évaluation combinée des performances hydraulique, structurale ainsi que les conséquences de défaillances potentielles. L’indice de performance structurale globale est calculé à l’aide d’un système basé sur la logique floue en utilisant les conditions internes et externes de la conduite ainsi que la vulnérabilité du site. Le système flou hydraulique calcule un indice de performance hydraulique globale en ayant pour entrées la performance hydraulique, l’impact de la performance hydraulique et la vulnérabilité du site.

L’indice de performance hydraulique est calculé en utilisant une modélisation globale à l’amont de chaque tronçon, ce qui permet de tenir compte des eaux perdues par inondation à l’amont du tronçon considéré. Le système flou global utilise tous ces facteurs pour calculer les indices de performance globale des conduites du réseau d’égout.

Dans un deuxième travail, les indices de performances structurales établis à l’aide d’un système flou ont été intégrés dans un programme d’optimisation tout en considérant les niveaux de perturbation des techniques de réhabilitation et les coûts associés à la maintenance. Une procédure d'optimisation basée sur la programmation linéaire binaire est ensuite utilisée pour sélectionner la méthode de réhabilitation la plus appropriée pour chaque section, parmi les méthodes possibles pour améliorer l'ensemble des aspects de performance du réseau d'égout.

Dans un troisième travail, une nouvelle approche d’évaluation de la performance hydraulique des conduites d’égout est proposée. Un problème d’optimisation multi-objectif qui considère les performances hydraulique et structurale à maximiser a été élaboré. Ainsi, la résolution du problème fournit au gestionnaire une solution optimale qui minimise l’écart global des performances structurale et hydraulique avec un niveau de performance ciblé tout en respectant le budget alloué. Le « Goal Programming » a été utilisé comme méthode de résolution du problème multi-objectif. Enfin, les outils de planification de la réhabilitation proposés ont été validés par des études de cas et leurs résultats se sont avérés concluants.

Résumé traduit

Sewer systems rehabilitation is both complex and expensive problem. In the past, rehabilitation is carried out only for a major malfunction and thus on an emergency basis. Planning for the rehabilitation of sewer systems that are put in surcharge state or overflow and flood-ups, requires the development of some tools that incorporate many factors and parameters influencing the sewer pipes condition. The theme of this thesis is the development of tools for planning and optimizing the sewer systems rehabilitation. In a first work, a scheme for prioritizing sewer sections for rehabilitation was developed. A fuzzy expert system was applied with input from a combined assessment of hydraulic and structural performance as well as the consequences of potential failures. The index of overall structural performance is computed using a fuzzy logic system that incorporates the internal and external state and the site vulnerability. Another fuzzy system calculates an index of overall hydraulic performance with the input hydraulic performance, the impact of the hydraulic performance and site vulnerability. The hydraulic performance index is calculated using a global modeling upstream of each section which takes into account water lost by flooding upstream of the considered section. The overall fuzzy system uses these factors to calculate the indices of overall performance of the sewer pipes. In a second work, the structural performance indices derived using a fuzzy system are integrated into an optimization program while considering the level of disruption of rehabilitation techniques and costs associated with maintenance. An optimization procedure based on binary linear programming is then used to select the most appropriate rehabilitation method for each section, among the possible methods to improve all the system sewer performance aspects. In a third work, a new approach for evaluating the hydraulic performance of sewer pipes is considered. A problem of multi-objective optimization that considers the hydraulic and structural performance to maximize has been developed. Thus, solving the problem provides the manager an optimal solution that minimizes the overall difference of structural and hydraulic performance with a target level of performance while meeting the budget. The "Goal Programming" was used as a solving method for the multi-objective problem. Finally, the proposed rehabilitation planning tools have been validated by case studies and their results have proved convincing.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie" Bibliogr. : f. [121]-130.
Mots-clés libres: Égouts. Optimisation des structures. Génie civil Planification. Technologie hydraulique. Performance, Réhabilitation, Planification, Performance hydraulique, Performance structurale.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bennis, Saad
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 15 mars 2012 15:26
Dernière modification: 16 févr. 2017 20:36
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/975

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