Un nouvel outil de modélisation numérique développé par des chercheurs de l'Université de Toronto pourrait aider à améliorer la conception et le fonctionnement de systèmes de distribution d'eau intermittents, qui fournissent plus d'un milliard de personnes dans le monde.
Bien qu'il existe de nombreux modèles commerciaux conçus pour les réseaux de distribution d'eau, ils font tous une hypothèse importante: une fois le système activé, il reste 24 à 7.
Mais pour environ 20% des clients dans le monde, ce n'est tout simplement pas le cas.
« Dans de nombreux endroits du monde, en raison de la pénurie d'eau ou d'autres facteurs, l'eau n'est fournie que pour quelques heures par jour », explique David Meyer, professeur adjoint au Département de génie civil et minéral à la Faculté des sciences appliqués et de l'ingénierie.
« Plus d'un milliard de personnes obtiennent leur eau de cette façon. Et pourtant, ces systèmes sont presque universellement conçus et mis à jour à l'aide de modèles hydrauliques qui supposent un approvisionnement en eau continu.
Le nouvel outil de modélisation développé par Meyer et Ph.D. L'étudiant Omar Abdelazeem combine les meilleures pratiques actuelles pour améliorer la conception et le fonctionnement de ces systèmes. Leur travail est publié dans Recherche des ressources en eau.
« Les réseaux de distribution de l'eau sont des infrastructures critiques, mais elles sont également grandes, coûteuses et enterrées sous terre », explique Abdelazeem, qui est auteur principal de l'étude.
« Si vous voulez faire un changement dans un système comme celui-ci, vous ne pouvez pas simplement l'essayer et voir ce qui se passe. Vous avez besoin d'un modèle informatique qui peut prédire avec précision comment vos modifications peuvent affecter le système. De cette façon, vous pouvez tester de nombreuses améliorations possibles avant de commencer le processus difficile et coûteux de les implémenter. »
Meyer et son équipe ont mené de nombreuses études sur des systèmes d'eau intermittents, y compris une revue complète des tentatives de modélisation précédentes. Ce travail leur a valu la médaille 2025 pour la recherche reproductible Journal of Water Resources Planning and Management.
Beaucoup de modèles qu'ils ont examinés dérivés d'une seule source: le modèle de gestion des eaux pluviales (SWMM), un modèle open source créé par l'Agence américaine de protection de l'environnement il y a plus de 50 ans.
« Ce modèle était destiné aux eaux pluviales, mais avec un peu de travail, vous pouvez l'adapter pour un système d'eau intermittent qui se remplit et se draine régulièrement », explique Abdelazeem.
« Le problème est que différentes personnes étaient en désaccord sur les parties du modèle à utiliser à quels fins. Et ces différences comptent – nous avons constaté que parfois les valeurs prédites par un modèle étaient des milliers de fois plus grandes ou plus petites que celles d'un autre.
« En plus de cela, de nombreux modèles n'étaient pas reproductibles, ce qui signifie que même après avoir lu le journal, vous ne pouviez pas glaner suffisamment d'informations pour construire votre propre version. »
S'appuyant sur ce travail précédent, Abdelazeem et Meyer ont créé un nouveau modèle prêt à l'emploi, avec un package Python qui permet aux utilisateurs de l'implémenter automatiquement. Surnommé SWMMIN (SWMM pour les réseaux intermittents), le modèle open source est disponible gratuitement sur GitHub.
« Notre article décrit en détail comment utiliser le modèle pour divers types de systèmes intermittents et comment configurer les paramètres numériques pour améliorer les performances du modèle », explique Abdelazeem.
« En plus de synthétiser les meilleures pratiques de tous les modèles précédents, nous avons également trouvé un rapport idéal de résolutions spatiales et temporelles qui minimise l'erreur du modèle. »
L'équipe espère que le modèle sera utilisé par des chercheurs et des opérateurs de systèmes d'eau du monde entier pour tester des améliorations potentielles des systèmes d'eau intermittents du monde entier.
« En fin de compte, c'est une tentative de modéliser ces systèmes d'eau tels qu'ils existent réellement, plutôt que la façon dont nous souhaitons qu'ils existaient », explique Meyer.
« Nous espérons que les gens l'utiliseront pour trouver de nouveaux principes de conception, et que ceux à leur tour amélioreront le service à toutes les personnes qui dépendent de ces systèmes intermittents chaque jour. »
