Programme de recherche « Cheap’Eau : solutions innovantes bas-coûts, libres et connectées pour le suivi des eaux pluviales » – OTHU AERMC
Les hydrosystèmes sont des ensembles structurés, dynamiques et cohérents, qui nécessitent une métrologie adaptée pour mieux comprendre leur fonctionnement et les surveiller. Avec les méthodes et les outils de métrologie actuels, il est impossible de détecter la majeure partie des pics de pollution et des phénomènes hydro-météorologiques souvent localisés et très dynamiques. Ces processus impliquent une métrologie adaptée aux échelles spatiales et temporelles pertinentes vis-à-vis des processus physiques, chimiques et biologiques ciblés. Les réflexions proposées dans cet article s’appuient sur les travaux de
recherche menés dans le cadre du projet « Cheap’Eau : solutions innovantes bas-coûts, libres et connectées pour le suivi des eaux pluviales », soutenu par l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse et la fédération de recherche OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine).
L’objectif est de définir et de concevoir pour l’observation des hydrosystèmes : une métrologie « bas-coûts » et « sobre » , les capteurs utilisés réduisant considérablement le prix d’un système de mesure tout en permettant de miniaturiser l’instrumentation actuelle et de baisser sa consommation énergétique ; une métrologie « libre », les systèmes de mesure étant construits à partir d’éléments électroniques modulables et ouverts de type Arduino permettant de concevoir des systèmes, de remplacer, de réparer ou de réutiliser ses éléments et d’élaborer des tutoriels de montage accessibles à tous ; une métrologie « connectée » , les données étant transmises sur une plateforme de visualisation et de traitement ouverte permettant de créer des passerelles de connaissance en diffusant les données brutes via internet et incitant les métiers de l’eau à développer leur propre observation environnementale et à exploiter des données dont la production est maitrisée. Le développement de cette approche renouvelle l’évaluation de l’utilité réelle d’une métrologie de plus en plus précise et coûteuse, dans un contexte d’observation et de surveillance des hydrosystèmes.
Ces retombées sont un apport essentiel pour les collectivités, bureaux d’études et gestionnaires des systèmes d’assainissement afin de connaître et de diagnostiquer l’état de leurs dispositifs de gestion des EP. Cheap’Eau postule que ces systèmes constitueront un outil pertinent d’aide à la décision pour une gestion plus efficace des EP en territoires urbains et péri-urbains. Par exemple, des systèmes d’alerte à bas-coûts basés sur des grandeurs simples (hauteur d’eau ou présence d’eau) peuvent être installés dans de nombreuses techniques alternatives et alerter les gestionnaires en cas de fonctionnement anormal. Ils pourraient permettre également d’alimenter le diagnostic permanent des systèmes d’assainissement des collectivités. Ainsi de façon générale, nos objectifs pratiques et scientifiques sont :
- D’évaluer les bénéfices de technologies bas-coûts, open-source et IoT en matière de gestion des eaux pluviales, en testant/expérimentant des systèmes pour envisager leurs utilisations pratiques (scientifique ou opérationnelle) ;
- Donner de la lisibilité sur ce qu’on peut attendre de ces systèmes métrologiques, notamment par le biais de recommandations sur le choix du système d’acquisition et du capteur en fonction de son utilisation (qualité et fréquence des mesurages), de son installation, de son environnement (source d’énergie, réseaux à proximité) ;
- Guider les personnes utilisatrices afin qu’elles tirent avantage de ces nouvelles technologies en fonction de leurs objectifs. Low-cost ne veut pas simplement dire « faire à moindre coûts la métrologie classique » . Il faut profiter de cette technologie pour utiliser au mieux ces informations et en tirer toutes leurs potentialités : accès à la donnée en temps réel ; définition d’alertes pour le suivi d’ouvrages ; partage de données entre différents services de la collectivité ; partage de la donnée avec le grand public pour l’informer. Cheap’Eau vise à produire des tutoriels et une réflexion sur la construction de formations dédiées à la surveillance bas-coûts. C’est un changement de paradigme pour le suivi des ouvrages.
Afin d’atteindre ces objectifs et de structurer le travail, Cheap’Eau a mêlé étroitement les compétences de recherche et les compétences opérationnelles. Le programme est structuré (Tableau 1) autour de quatre équipes de recherche (EVS, INRAE, INSA, ISA), d’une startup (Ægir), d’une association scientifique et technique (Graie), d’une collectivité (La Métropole de Lyon) avec l’appui et la participation active de l’AERMC et de l’OTHU. Cheap’Eau a collaboré également étroitement avec le projet SETIER (porteur INRAE) focalisé sur la métrologie low-cost des stations d’épuration et leur efficacité.
Ce partenariat a permis de capitaliser les connaissances acquises dans l’OTHU et au-delà, de les consolider et d’analyser les différents traitements actuellement utilisés et de définir des perspectives opérationnelles pour une métrologie différente.
Ce programme financé dans le cadre de l’accord cadre Agence de l’eau RMC / OTHU a été animé depuis 2019 par Oldrich NAVRATIL (EVS – Université Lyon 2 ) avec l’appui de Laëtitia BACOT, Graie (et OTHU), et a impliqué de nombreux collaborateurs cités ci-dessous :
- Ingénieurs d’études du Projet : Lionel LORD, Julien CASTRO, Bastien BOURJAILLAT, Ilane CHERIF
- Doctorants : Maria GISI, Qingchuan ZHU, Noémie ETIENNE, Paulo RIBEIRO
- Stagiaires : Fanny BOURGEAU, Robin MOURELON
- EVS, Univ. Lyon 2 : Oldrich NAVRATIL, Franck PERRET
- INSA Lyon, DEEP : Jean-Luc BERTRAND-KRAJEWSKI, Frédéric CHERQUI, Nicolas WALCKER
- INRAE (ex Irstea-Lyon), RiverLy : Philippe NAMOUR
- UMR 5280 ISA : Latifa BOUCHET
- Graie-OTHU : Laëtitia BACOT
- ÆGIR : Priscille BEGUIN
- AERMC : Camille ARNAULT
- Lyon Métropole : Hervé CALTRAN
PLUS D’INFORMATIONS SUR LE PROGRAMME CHEAP’EAU – le site web du programme sur le site web OTHU
Tous les livrables scientifiques du programme sont dores et déjà disponibles sur le site.
(*) Cherif I., Navratil O., Cherqui F., Namour Ph., Bertrand-Krajewski J.-L., Bacot L., Perret F., Walcker N., Fakri-Bouchet L., Bourjaillat B., Beguin P. (2024). La métrologie bas-coûts, ouverte, sobre et connectée : un changement de paradigme pour l’observation des hydrosystèmes ?, Techniques Sciences et Méthodes, 119 (3), 31-42.