Gestion intelligente des ouvrages de rétention à la Ville de Montréal Présentation - INFRA 2017 PAR : Kamal Hamaï, ing., M.Sc - Ville de Montréal ...

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Gestion intelligente des ouvrages de rétention à la Ville de Montréal Présentation - INFRA 2017 PAR : Kamal Hamaï, ing., M.Sc - Ville de Montréal ...
Gestion intelligente des ouvrages
de rétention à la Ville de Montréal

Présentation
INFRA 2017

   PAR :
   Kamal Hamaï, ing., M.Sc. – Ville de Montréal
   Martin Pleau, ing, M.Sc., Ph.D. – Tetra Tech

   4 décembre 2017
Gestion intelligente des ouvrages de rétention à la Ville de Montréal Présentation - INFRA 2017 PAR : Kamal Hamaï, ing., M.Sc - Ville de Montréal ...
TABLE DES MATIÈRES
•   LE RÉSEAU DES EAUX USÉES DE LA VILLE DE MONTRÉAL
    – Le réseau d’interception
    – Les structures de régulation
    – Les sites de stockage
•   LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS (CIDI)
    –   Historique et objectifs poursuivis
    –   Composantes
    –   Modes de contrôle
    –   Performances de gestion
•   GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERPECTIVES FUTURES
    –   Améliorations aux système de collecte et d’interception
    –   Construction de nouveaux bassins de rétention
    –   Double usage des ouvrages de rétention (débordements et inondations)
    –   Intégration des nouveaux ouvrages au système de contrôle (CIDI)
    –   Ajout d’indicateurs de performance (plateforme HydroWeb)
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LE RÉSEAU DES EAUX USÉES DE LA VILLE DE MONTRÉAL

•   LE RÉSEAU D’INTERCEPTION Intercepteurs
                                Longueur = 115 Km
                             Diamètre = 1,8 m à 5,4 m
                             Profondeur = 15 m à 45 m

                                                        Station J.R. Marcotte
         Débordements        Superficie = 500 Km2         Temps sec = 2 M m3/j
            162 sites                                   Temps pluie = 7,3 M m3/j
                             Population = 1,8 M           17 pompes = 85 m3/s
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LE RÉSEAU DES EAUX USÉES DE LA VILLE DE MONTRÉAL

•   LES STRUCTURES DE RÉGULATION

    68 points de connections aux intercepteurs
    36 sites de régulation dynamique
         • Nord = 17 sites
         • Sud-Est = 19 sites
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LE RÉSEAU DES EAUX USÉES DE LA VILLE DE MONTRÉAL

•   LES SITES DE STOCKAGE

                                                                                                 ième ave 800 m3
                                                                       Rodolphe Forget 860 m3 89
                                                         Charles Renard 24500 m3
                                                 Marc-Aurèle Fortin 4000 m3

                                                                                   Trop plein Mercier 6000 m3
                                                                       Lausanne 1100 m3
                                                                  Curotte 1300 m3       Clément-Jetté 2000 m3
                                                          3
                                           Stinson 2000 m Auteuil 775 m3
                                                                   Mont Royal 3500 m3
                                                        Gilford 490 m3

                                             Parc Bellerive 11400 m3
                                                   McGill 4900 m3
16 sites de stockage = 122 025 m3            Riverside 11400 m3
                                          St-Pierre 37500 m3
    •   13 collecteurs = 89 225 m3
    •   4 bassins = 32 800 m3        Alpin 9500 m3
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LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   HISTORIQUE ET OBJECTIF POURSUIVIS

                        Sites de régulation dynamique
        Date                                                          Sites de stockage       Objectifs de gestion
                      Nombre
                                       Mode de contrôle
                      de sites

                                                                   9 collecteurs en amont     Maximisation de la
     1995-2004                             Mode pluie
                        36                                            des structures de          capacité des
     (Pré-CIDI)                       (règles heuristiques)
                                                                   régulation (89 225 m3)       intercepteurs

                                  Saison estivale – Mode Global
                                   26 sites règles heuristiques
     2004-2009        Idem au      10 sites en contrôle optimal                                Minimisation des
                                                                      Idem au Pré-CIDI
    (CIDI Phase I)    Pré-CIDI                                                                volumes débordés
                                         Saison hivernale
                                   36 sites règles heuristiques
                                  Saison estivale - Mode Global
                                       4 sites règles locales                                    CIDI Phase I +
                                   39 sites en contrôle optimal           Pré-CIDI +
      2010-2017       Pré-CIDI                                                                  Priorisation des
                                                                    4 bassins (32 800 m3)
    (CIDI Phase II)     +7       Saison hivernale – Mode Édicule                               débordements en
                                                                   4 collecteurs (9 350 m3)
                                       7 sites règles locales                                   fonction des OD
                                     36 sites contrôle étendu
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LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   HISTORIQUE ET OBJECTIF POURSUIVIS
    –   Objectifs de Débordement (OD)
                                                                                     6 débordements
                                                                                Lanthier, St-Jean-Baptiste =3
                                             6 débordements                    Lausanne, Salk, Langelier, MAF,
                                            Pitfield, Curotte = 3             Rodolphe-Forget 25ième, 54ième =1
            0 débordement                        Meilleur =1

              ZONE 22
              ZONE                             ZONE 33
                                               ZONE                              ZONES 4A
                                                                                 ZONES    ET 4B
                                                                                       4A ET 4B

                                                                      AI
                                                                    FR

                                                                                                     ZONE 88
                                                                                                     ZONE

                                                                                                    6 débordements

           ZONES 1A
           ZONES    ET 1B
                 1A ET 1B                                                  aucune contrainte
                                                                              McGill = 3
           0 débordement             ZONE    (canal Lachine)
                                     ZONE 55 (canal Lachine)                     ZONE 77
                                                                                 ZONE

                            1 débordement

                                                     ZONE 66
                                                     ZONE

                                             6 débordements
                                                Alepin = 1
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LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES - Architecture

                                       Station Centrale
                                                                         Système d’aide
                                                                         à la décision
                 Opérateur

                                                                         Radar

                                          Télémétrie

                             Senseur                                Senseur
             Régulateur                                Régulateur
             de débit                                  de débit

                Station locale                             Station locale
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LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS
•   COMPOSANTES – Capteurs

           type         nombre      technologie                 Rôle CIDI

                                                             Stratégie gestion
                                                            Intensités de pluie
        Pluviomètre       51      Auget basculeur
                                                        (intrants pour simulation)
                                                             Calibration radar
                                                             Stratégie gestion
           Radar             1        Doppler           Intensités de pluie future
                                                        (intrant pour simulation)
                                                            Stratégie gestion
                                 Bulle à bulle, radar
                                                         Calcul débit et volume
        Limnimètre       203        ultrasonique
                                                          Contrôle des vannes
                                 Cellule à pression
                                                        Enregistrement surverses
                                                           Stratégie gestion
                                                         Actualisation et calage
        Débitmètre        68           Virtuel
                                                         modèle d’optimisation
                                                          Contrôle des vannes
                                                          Actualisation modèle
        Volumètre         28           Virtuel
                                                             d’optimisation

                                                             Calcul débit
       Position vanne     77     Encodeur optique
                                                          Contrôle des vannes
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LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES – Pluviomètres (51)

        Pluviomètres

                                            Légende
                                            Pluviomètre
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES – Régulateurs de débit

                VANNES GUILLOTINES (77)
                                                             POMPES (21)
          36 sites de régulation dynamique (68)
                                                         Puits Nord et Sud (17)
          Bassin Charles Renard Mont-Royal (4)
                                                          Bassin 89ième Ave (2)
    Collecteur Rodolphe-Forget, Gilford et Stinson (5)
                                                         Trop-plein Mercier (2)
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES – L’interface opérateur
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES – Système d’aide à la décision (Csoft)
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   COMPOSANTES – Radar et prévisions météos

                                  Caractéristiques
                    Paramètre                      Spécification
                 Superficie des pixels                  1 km2
                   Nombre de pixels          659 (622 utilisés par le CIDI)
                Intervalle de prévision              5 minutes
                 Horizon de prévision                 2 heures

                                                      Prévision Maple
                 Radar McGill                  (McGill Algorithm for Precipitation
                                             Nowcasting by Lagrangian Extrapolation)
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   MODE DE CONTRÔLE – Édicule

         Contexte d’opération             Objectif de gestion           Méthode de gestion            Consignes de gestion
                                                                                                    • Dynamique en niveau
     •    Période non-estivale
                                                                                                      (basée sur les capacités de
     •    Prévision pluie non dispo   • Maximiser la capacité de      • Contrôle étendu (basée
                                                                                                      pompage et les niveaux
     •    Modèle peu précis             transport des intercepteurs     sur les mesures de niveau
                                                                                                      des puits)
     •    Chute à neige                 (sans surcharge)                des intercepteurs)
                                                                                                    • 36 consignes (1 par
     •    Fonte de neige
                                                                                                      régulateur dynamique)

                                                          Vannes de régulation

                           Consigne niveau

                                        Capteur de niveau
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   MODE DE CONTRÔLE – Global
         Contexte d’opération              Objectif de gestion          Méthode de gestion     Consignes de gestion
                                       • Minimiser les débordements                          • Dynamique en débit (basée
     •    Période estivale             • Protéger les sites de                                 sur les prédictions d’un
     •    Prévision pluie disponible     surverses selon leur OER     • Contrôle optimal       modèle et d’une fonction
     •    Modèle précis                • Minimiser les temps de                                objectif à minimiser
                                         vidange                                             • 39 consignes
LE SYSTÈME DE CONTRÔLE INTÉGRÉ DES INTERCEPTEURS

•   PERFORMANCES DE GESTION

                  CIDI PHASE I                      CIDI PHASE II
                  (2004-2009)                       (2010-2017)

               32 % (Intercepteur N.)        Volumes débordés réduits de
              et 20 % (Intercepteur S.)       l’ordre de 50% aux sites aux
              de réduction du nombre                     priorités
             de débordements annuels              très élevée et élevée

          Débit maximal traité de 85 m3/s   Débit maximal traité de 85 m3/s
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•     AMÉLIORATIONS AU SYSTÈME DE COLLECTE ET D’INTERCEPTION

    - Remplacement des vannes et actionneurs dans les chambres de régulation

         PÉRIODE                ACTIONS                  BÉNÉFICES ATTENDUS

                          Remplacement de 67        -   Actionneurs plus robustes et
                          actionneurs électriques       plus adaptés à la modulation
                          par des actionneurs           fréquente
                          hydrauliques              -   Précision plus élevée
         2007-2016
                          Remplacement de 65        -   Réduire la fréquence des bris
                          vannes de régulation en       qui ont un impact négatif sur
                          fonte par des vannes en       les débordements
                          acier inoxydable          -   Facilité d’entretien
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•     AMÉLIORATIONS AU SYSTÈME DE COLLECTE ET D’INTERCEPTION

    - Exemple des nouveaux équipements (vanne et actionneur)
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•     AMÉLIORATIONS AU SYSTÈME DE COLLECTE ET D’INTERCEPTION

    - Installation de débitmètres dans les collecteurs

          PÉRIODE                  ACTIONS                   BÉNÉFICES ATTENDUS

                                                         -   Meilleure évaluation des
                                                             apports à l’intercepteur
                             Installation de 5               (temps de pluie et temps sec)
                             débitmètres (4 temps        -   Calage en temps réel du
                             de transit et un vitesse        modèle hydrologique
          2014-2016
                             surfacique) sur le          -   Calage des équations de
                             réseau de collecte de           calcul des débits sous-vanne
                             l’intercepteur Nord         -   Performance accrue du CIDI
                                                             visant la réduction des
                                                             débordements
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•     AMÉLIORATIONS AU RÉSEAU DE COLLECTE

    - Exemples d’installation de débitmètres dans les collecteurs
      Temps de transit                              Vitesse surfacique
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•     AMÉLIORATIONS AU SYSTÈME DE COLLECTE ET D’INTERCEPTION

    - Réhabilitation des conduites des réseaux d’eau
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•   CONSTRUCTION DE NOUVEAUX BASSINS DE RÉTENTION

•   Bassins de rétention existants intégré ou en phase d’intégration au CIDI
                   Nom      Année de construction   Capacité (m3)     Vocation
       Mont-Royal                   1998                3 500       Refoulements
       Charles-Renard               2004               24 500       Double usage
       Trop-plein Mercier           2006                6 000       débordements
       89e avenue                   2006                 800        débordements
       Stinson                      2007                2 000       débordements
       Marc-Aurèle Fortin           2016                4 000       débordements

•   Bassins de rétention futurs à intégrer au CIDI
                   Nom      Année de construction   Capacité (m3)     Vocation

       Lavigne                      2019               23 000       Double usage
       Leduc                        2019               60 000       Double usage
       Rockfield                 2019 /2020            45 000       Double usage
       William                   2019/2020              8 000       Double usage
       St-Thomas                    2021               15 000       Double usage
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•   CONSTRUCTION DE NOUVEAUX BASSINS DE RÉTENTION
•   Localisation des bassins de rétention
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•   DOUBLE USAGE DES BASSINS DE RÉTENTION

•   Gestion dynamique du bassin de rétention
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•   INTÉGRATION DES NOUVEAUX BASSINS DE RÉTENTION AU
    SYSTÈME CIDI
GESTION DES DÉBORDEMENTS ET PERSPECTIVES FUTURES

•   AJOUT D’INDICATEURS DE PERFORMANCE (PLATEFORME
    HYDOROWEB)
CONCLUSION

•   LA GESTION INTELLIGENTE ET DYNAMIQUE DES OUVRAGES DE
    RÉTENTION PERMET:

•   L’optimisation de l’interception des eaux usées et la diminution des
    débordements aux cours d’eau selon les objectifs de débordement (OD);

•   L’utilisation des capacités de stockage dans des collecteurs;

•   Une meilleure utilisation des capacités de stockage des bassins de
    rétention (double usage);

•   Minimisation des coûts de construction des ouvrages de rétention.
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