Nº 1 2011 > Veille technologique

Les TIC pour une gestion rationnelle de l’eau

L’approvisionnement en eau douce de millions d’êtres humains étant de plus en plus menacé, la gestion rationnelle de l’eau sera l’un des grands défis du XXIe siècle.

Les TIC pour une gestion rationnelle de l’eauLa science des prévisions météorologiques et de la surveillance du climat tire un parti considérable des progrès des technologies de l’information et Les TIC pour une gestion rationnelle de l’eauPour éviter le gaspillage, il est impératif de savoir à quel moment précis il faut irriguer et quelle quantité d’eau il faut utiliser
La science des prévisions météorologiques et de la surveillance du climat tire un parti considérable des progrès des technologies de l’information et de la communication
Pour éviter le gaspillage, il est impératif de savoir à quel moment précis il faut irriguer et quelle quantité d’eau il faut utiliser

La croissance économique et démographique et les conditions climatiques influencent la disponibilité des ressources en eau. Certains effets du changement climatique, comme les sécheresses prolongées et les phénomènes météorologiques extrêmes, aggravent la situation. Le présent article s’inspire d’un rapport de la série Veille technologique de l’UIT–T* intitulé «ICT as an Enabler for Smart Water Management» (Les TIC — aides à la gestion rationnelle des ressources en eau»). Ce rapport décrit comment les technologies de l’information et de la communication (TIC) peuvent être des agents stratégiques d’une gestion rationnelle de l’eau.

L’un des grands enjeux du développement durable, tant pour les pays développés que pour les pays en développement, est de donner à tous accès à des services fiables d’approvisionnement en eau et d’assainissement. Autrement dit, les ressources hydriques doivent être gérées avec soin. Il est crucial pour la prise de décisions concernant la gestion des ressources en eau, d’avoir un accès rapide aux informations sur les conditions prévalant dans telle ou telle situation.

Les agences de l’eau peuvent utiliser de manière innovante des technologies telles que la télédétection par satellite, associée au web sémantique utilisant des capteurs et aux systèmes d’information géographique (GIS), pour recueillir des informations en temps réel sur la consommation d’eau, surveiller et prévoir le niveau des rivières et repérer de nouvelles sources d’eau douce.

Grâce aux capteurs et aux réseaux de communication utilisant le web, les acteurs du secteur peuvent obtenir des informations quasiment en temps réel sur des variables physiques et environnementales telles que la température, le taux d’humidité des sols et la pluviométrie. Les compteurs intelligents peuvent en outre donner aux particuliers, aux entreprises et aux compagnies des eaux des informations quasiment en temps réel sur leur consommation, ce qui les sensibilise aux problèmes de l’utilisation de la ressource, de la détection de fuites et permet de mieux gérer la demande.

Gestion rationnelle de l’eau

Les TIC sont un agent stratégique de la recherche de solutions innovantes visant à remédier aux problèmes de la pénurie d’eau. Elles facilitent la collecte et l’analyse de données environnementales, ce qui permet aux chercheurs et aux climatologues d’élaborer des modèles plus fiables de prévisions météorologiques. Les principaux domaines dans lesquels les TIC peuvent jouer un rôle clef dans la gestion de l’eau sont indiqués ci-après.

Cartographie des ressources hydriques, prévisions météorologiques et surveillance du climat

Les ressources hydriques n’étant pas illimitées, il importe que les responsables de leur gestion puissent les évaluer à tout moment pour chercher à satisfaire la demande future. La cartographie des ressources hydriques joue donc un rôle de plus en plus important pour les compagnies des eaux.

Les technologies utilisant les radiocommunications telles que les capteurs à distance sont l’une des principales sources d’informations sur l’atmosphère terrestre et les conditions environnementales de notre planète. Les technologies de télédétection, associées aux systèmes de radiocommunication par satellite, au système mondial de radiorepérage (GPS) et au système GIS aident à repérer les nouvelles sources d’eau douce, à élaborer des modèles de bassin hydrologique et à analyser les problèmes environnementaux.

La science des prévisions météorologiques et de la surveillance du climat tire un parti considérable des progrès des TIC, en particulier de la Veille météorologique mondiale de l’Organisation météorologique mondiale (OMM), qui comprend trois grandes composantes:

  • Le Système mondial d’observation procure des données d’observation normalisées et d’excellente qualité sur l’état de l’atmosphère et de la surface des océans, en provenance de l’espace et de toutes les parties du globe. Ce système est fondé sur des capteurs à distance (actifs et passifs) placés à bord de satellites ou au sol, utilisés par les services de météorologie par satellite, d’exploration de la Terre par satellite et des auxiliaires de la météorologie. Ces services jouent un rôle fondamental dans la surveillance du climat et les prévisions météorologiques.
  • Le Système mondial de télécommunications assure l’échange en temps réel des données d’observation, des analyses, avis et prévisions entre les services météorologiques et hydrologiques nationaux.
  • Le Système mondial de traitement des données et de prévisions fournit des analyses, avis et prévisions issus du réseau constitué par les centres météorologiques mondiaux et les centres météorologiques régionaux spécialisés.

Le rôle de l’UIT et de ses normes

Le Secteur des radiocommunications de l’UIT (UIT–R), qui gère le spectre sur le plan international, attribue les fréquences radioélectriques nécessaires pour permettre le fonctionnement exempt de brouillage des applications radioélectriques et des systèmes de radiocommunication (de Terre et spatiales) utilisés pour la surveillance de l’environnement (y compris des ressources en eau) et du climat et pour les prévisions météorologiques et les systèmes d’alerte et de détection avancées en cas de catastrophe. Les bandes de fréquences attribuées aux services de radiocommunication et utilisées par les systèmes de surveillance de l’environnement sont décrites dans le Règlement des radiocommunications, qui a valeur de traité international. La Commission d’études 7 de 
l’UIT–R (Services scientifiques) mène à bien des études et élabore les Recommandations et Rapports UIT–R de la série RS (Remote Sensing — «Télédétection»), sur lesquels se fondent la conception et le fonctionnement des systèmes de radiocommunication utilisés pour la surveillance des changements climatiques.

La Commission d’études 7, avec la collaboration de l’OMM, a aussi rédigé le Manuel UIT/OMM intitulé Utilisation du spectre radioélectrique pour la météorologie: surveillance et prévisions concernant le climat, le temps et l’eau. Ce Manuel décrit les technologies, moyens et méthodes modernes de radiocommunication employés par la Veille météorologique mondiale.

Les travaux de normalisation menés par les commissions d’études de l’UIT–R jouent un rôle clé dans l’élaboration et l’utilisation des éléments suivants:

  • satellites météorologiques qui observent la progression de phénomènes naturels comme les ouragans et les typhons;
  • systèmes radar qui observent les phénomènes (par exemple, tornades et orages) et événements (par exemple, éruptions volcaniques et feux de forêt) météorologiques;
  • systèmes du service des auxiliaires de la météorologie qui collectent et traitent les données météorologiques;
  • systèmes de radiocommunication (par satellite et de Terre) pouvant être utilisés en situation d’urgence pour communiquer des informations relatives aux catastrophes naturelles ou d’origine humaine.

Reconnaissant que le spectre des fréquences radioélectriques est une ressource essentielle pour les activités de télédétection menées dans le cadre du Système mondial d’observation, la Conférence mondiale des radiocommunications de 2007 (CMR-07) a attribué des fréquences supplémentaires aux services de radiocommunication participant à la surveillance de l’environnement et a demandé à l’UIT–R de réaliser de nouvelles études en vue de l’élaboration future d’applications et de systèmes de télédétection, au titre de la Résolution 673 (CMR-07) sur «L’utilisation des radiocommunications pour les applications liées à l’observation de la Terre». Les résultats de ces études seront examinés par la prochaine CMR en 2012.

Afin d’améliorer la surveillance de l’environnement, l’UIT a créé et renforcé les partenariats stratégiques avec l’OMM et d’autres institutions des Nations Unies, avec des organisations nationales et internationales, ainsi qu’avec des organisations non gouvernementales et avec des entités du secteur privé travaillant dans ce secteur.

Les réseaux électriques intelligents

Au sein du Secteur de la normalisation des télécommunications de l’UIT (UIT–T), la Commission d’études 15 élabore des spécifications de réseau domestique dans le cadre générique de la série G.hnem pour les produits en rapport avec les réseaux électriques intelligents. Cette série est le fruit du nouveau projet «Gestion de l’énergie dans les réseaux domestiques» entrepris en janvier 2010 par l’UIT–T et par le Groupe mixte de coordination chargé des réseaux domestiques (JCA-HN). Ce projet a pour principal objectif de définir les équipements simples de réseau domestique pour la domotique, les véhicules électriques et les applications de réseau électrique intelligent.

Parmi ces dernières, on peut citer les suivantes:

  • programmes utilitaires d’adaptation à la demande par l’intermédiaire de communications Internet large bande ou d’une infrastructure de comptage intelligent;
  • dépannage à distance pour réduire les coûts au minimum;
  • appui aux systèmes d’adaptation à la demande en temps réel qui indemnisent le consommateur en fonction de l’utilisation;
  • souplesse de commande des appareils pour réduire la consommation d’énergie aux heures de pointe.

L’UIT–T a créé en février 2010 le Groupe spécialisé chargé des réseaux intelligents, qui a pour tâche de définir les incidences potentielles de la normalisation dans ce domaine (par exemple, en ce qui concerne les TIC et les changements climatiques) et de déterminer les futurs sujets d’étude à l’appui du développement des réseaux électriques intelligents.

Gestion de la ressource pour le réseau de distribution d’eau

Afin de gérer la ressource, les compagnies des eaux doivent disposer de cartes des réseaux de distribution d’eau. L’existence de cartes en version électronique, plutôt que papier, leur permet d’effectuer des analyses plus complexes et de réagir plus rapidement. Grâce à la normalisation du langage GML (Geography Markup Language) et au nouveau web géospatial, les informations sur les réseaux de distribution d’eau peuvent aussi être acheminées sur l’Internet par des dispositifs mobiles. Les équipes sur le terrain peuvent ainsi avoir accès rapidement aux données d’exploitation et de maintenance.

Création de systèmes d’alerte avancée et alimentation des villes en eau

Les villes situées en région de plaine à proximité des côtes ou en bordure du delta d’un cours d’eau sont exposées aux risques d’inondation. Ces zones sont souvent protégées par des infrastructures conçues pour contenir les eaux (digues).

Les systèmes d’alerte avancée contribuent pour beaucoup à atténuer les risques en facilitant la détection précoce des conditions pouvant conduire à une catastrophe et en fournissant des informations en temps réel pendant une catastrophe. Les capteurs peuvent aider à la surveillance de l’intégrité de la structure des digues et barrages. Il est fondamental, pour pouvoir organiser, en cas de besoin, une évacuation à grande échelle, de savoir à l’avance si les infrastructures peuvent résister à la pression croissante de la montée des eaux. Ainsi, aux Pays-Bas, la Fondation IJkdijk travaille à la construction de digues intelligentes intégrant un réseau de capteurs hertziens.

En numérisant les informations obtenues par les satellites de télédétection sur la géographie et l’hydrologie, on peut analyser les données sur la structure des roches, l’utilisation des sols et les bassins hydrologiques en tenant compte de l’état de la nappe phréatique et de la pluviométrie. Il est ainsi possible d’établir des cartes composites montrant des emplacements possibles pour la construction de structures artificielles d’alimentation en eau. En 2008, par exemple, l’alimentation artificielle des aquifères a contribué à hauteur de 45 gigalitres aux ressources d’irrigation, et à hauteur de 7 gigalitres à l’approvisionnement en eau des villes australiennes.

Avec les compteurs d’eau intelligents, les compagnies des eaux peuvent suivre de plus près la consommation des utilisateurs finals et mettre en œuvre des programmes de tarification qui encouragent à ne pas gaspiller la ressource. Le consommateur ne reçoit plus sa facture à la fin du trimestre ou du mois, mais peut suivre l’évolution de sa consommation en temps réel, et ainsi prendre des mesures beaucoup plus tôt en cas de fuite. Les pays en développement perdent jusqu’à 50% de leurs eaux épurées par suite de fuites dans le système de distribution ou de vols. On pourrait en partie prévenir ces pertes en améliorant les techniques de mesure. Dans les pays développés, l’installation d’un compteur au domicile permettant aux habitants de savoir quelle est leur consommation peut faire baisser celle-ci d’environ 10%.

Les TIC permettent aussi de mieux gérer la consommation d’eau dans les usines. Chacune d’elles, qu’elle produise de l’acier, du papier, des produits dérivés du pétrole ou des microprocesseurs, a besoin d’eau pour fonctionner. L’eau à usage industriel est indispensable pour les entreprises. Par exemple, beaucoup d’entre elles ont besoin de systèmes utilisant de l’eau de refroidissement. Il est impératif que le système de refroidissement fonctionne bien pour réduire au minimum les coûts d’exploitation liés à la consommation d’eau et d’énergie ainsi qu’au rejet de produits chimiques ou d’eaux usées. Des logiciels de traitement peuvent être utilisés pour gérer les systèmes d’automatisation et de commande, y compris les systèmes de régulation des turbines qui aident à améliorer le rendement et donc, optimisent la consommation d’eau. De tels systèmes fournissent aussi des informations en temps réel sur les conditions en vigueur et émettent des alertes en cas de risques potentiels.

Pratiques optimales d’irrigation en agriculture et aménagement du paysage

L’agriculture consomme dans le monde environ 70% de l’eau utilisée. Pour éviter le gaspillage, il est impératif de savoir à quel moment précis il faut irriguer et quelle quantité d’eau il faut utiliser. Des capteurs hertziens placés sur les cultures et dans le sol permettent de surveiller les taux d’humidité. Ces capteurs peuvent activer automatiquement les valves du système d’irrigation, en fonction des besoins.

Lorsqu’ils sont connectés à l’Internet, ces capteurs suivent l’évolution de facteurs tels que le taux d’humidité des sols, la rétention de l’eau dans les cultures, les informations météorologiques et les caractéristiques des végétaux, ce qui permet de gérer le système à distance. Ce type de réseau de capteurs s’utilise aussi dans l’aménagement du paysage et la maintenance des terrains de sport, par exemple des terrains de football ou de golf.

Perspectives d’avenir

Les TIC peuvent aider considérablement les compagnies des eaux à cartographier les ressources hydriques naturelles et à en suivre l’évolution, ainsi qu’à prévoir le débit des cours d’eau et à donner l’alerte en cas d’urgence, par exemple d’inondation.

En particulier, les compteurs intelligents contribueront pour beaucoup à faciliter la mesure de la consommation en temps réel, à détecter les fuites chez le consommateur et à lui faire prendre conscience de sa consommation d’eau. La portée des travaux du Groupe spécialisé de l’UIT–T chargé des réseaux électriques intelligents pourrait être élargie aux technologies de mesure de la consommation d’eau. Avec les progrès des capteurs prêts à fonctionner, du web sémantique utilisant des capteurs, du géoweb, de la modélisation géographique en 3D et des communications mobiles, ce domaine d’activité ouvre de grandes perspectives aux compagnies des eaux. Par ailleurs, la Commission d’études 16 de l’UIT–T pourrait entamer de nouveaux travaux de normalisation, en collaboration avec d’autres organismes de normalisation comme l’Open Geospatial Consortium (OGC), le World Wide Web Consortium (W3C) et l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

La Commission d’études 5 de l’UIT–T (Environnement et changement climatique) pourrait coopérer étroitement avec, par exemple, l’ISO et le Water Footprint Network (WFN) pour envisager l’élaboration de normes modèles qui expliqueraient aux pays quelle est l’incidence de leurs stratégies de gestion de l’eau sur leur empreinte en eau et leur empreinte énergétique. Ce sujet est en relation directe avec la nouvelle Question 23 de la Commission d’études 5 de l’UIT–T («Utilisation des TIC pour permettre aux pays de s’adapter au changement climatique»).

Les pays en développement pourraient tirer parti des moyens offerts par les systèmes GIS pour améliorer la prise de décisions en matière de gestion de l’eau, afin d’atteindre les Objectifs du Millénaire pour le développement en la matière. Toutefois, nombre de ces pays n’ont ni les ressources, ni le savoir-faire pour exploiter stratégiquement les outils GIS. C’est là un autre aspect de la fracture numérique.

En collaboration avec l’Equipe spéciale ONU-Eau, l’UIT pourrait contribuer pour beaucoup à améliorer la capacité des pays en développement d’exploiter les ressources GIS grâce à l’élaboration d’un kit pratique géoweb normalisé. Ces organismes devraient envisager la création d’un programme de renforcement des capacités concernant les systèmes GIS et l’analyse des données spatiales pour les différents acteurs impliqués dans la gestion de l’eau dans ces pays.

 

«L’eau, source de vie» et les Objectifs du Millénaire pour le développement

L’Assemblée générale des Nations Unies a proclamé la décennie 2005–2015 Décennie internationale d’action «L’eau, source de vie». Son principal objectif est de faciliter, d’ici à 2015, la concrétisation des engagements internationaux concernant l’eau et les questions connexes énoncés dans les Objectifs du Millénaire pour le développement (OMD) fixés par les Nations Unies. Les pays ont convenu, en souscrivant aux OMD et aux engagements du Sommet mondial de 2002 sur le développement durable, de réduire de moitié d’ici à 2015 le nombre d’habitants de la planète qui n’ont pas accès à une eau potable ou à des services d’assainissement.

 


* La Veille technologique de l’UIT–T suit l’évolution du paysage des technologies de l’information et de la communication (TIC) pour repérer de nouveaux thèmes intéressant les activités de normalisation. Les rapports qu’elle publie évaluent les technologies nouvelles sous l’angle des normes existantes de l’UIT–T et d’autres organismes, ainsi que les incidences probables pour les activités de normalisation futures. La fonction Veille technologique est gérée par la Division des politiques et de la veille technologique du Bureau de la normalisation des télécommunications de l’UIT. Le rapport «ICT as an Enabler for Smart Water Management» et d’autres rapports établis par l’équipe de la Veille technologique sont disponibles sur 
http://www.itu.int/ITU-T/techwatch

Attribuer des fréquences pour un monde qui change

Conférence mondiale des radiocommunications de 2015

Dans ce numéro
No.5 Septembre | Octobre 2015

Audiences avec le Secrétaire général:

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