La coopération récompense les compagnies des eaux

Mark Twain a dit un jour : « Le whisky, c’est à boire, et l’eau, c’est à se battre ! » Mais que se passerait-il si la coopération apportait plus d’avantages que de faire cavalier seul, lorsqu’il s’agit de services d’eau urbains ?

Une nouvelle étude sur l’approvisionnement en eau dans le North Carolina Research Triangle a révélé que les accords entre les services publics d’eau peuvent aider à atténuer leurs risques.

La recherche a utilisé des allocations de supercalculateurs sur le système Stampede2 du Texas Advanced Computing Center décerné par l’Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), qui est financé par la National Science Foundation.

Les résultats sont généralisables à tout endroit où les fournisseurs d’eau répartissent les ressources en eau régionales entre les utilisateurs qui font face à des défis en matière d’offre et de demande et de financement abordable des améliorations des infrastructures.

« Nous avons constaté que la coopération entre les services publics pourrait être bénéfique à la fois pour leur approvisionnement en eau et leurs besoins financiers par rapport à une planification et une gestion indépendantes plus traditionnelles », a déclaré David Gorelick, associé de recherche postdoctoral à l’Université de Caroline du Nord, Chapel Hill. Gorelick travaille au Center on Financial Risk in Environmental Systems, Department of Environmental Sciences and Engineering, Gillings School of Global Public Health.

L’étude a été publiée en mars 2022 dans Recherche sur les ressources en eauun journal de l’Union géophysique américaine.

Les auteurs ont commencé avec un modèle informatique qu’ils ont développé avec des services publics régionaux de Caroline du Nord.

« Leur participation nous donne beaucoup de confiance que nos résultats seront utilisés au moins pour éclairer leur comportement et pour aider à éviter certains écueils plus importants lorsqu’il s’agit de prendre de grandes décisions financières à long terme de centaines de millions de dollars concernant les infrastructures d’eau telles que comme de nouveaux réservoirs ou des usines de traitement des eaux usées », a déclaré Gorelick.

Le modèle simule avec précision leurs décisions de gestion des risques et de planification des infrastructures à long terme jusqu’en 2060.

« Ce travail n’est pas possible sans les ressources de supercalcul XSEDE », a déclaré le co-auteur de l’étude, David Gold, titulaire d’un doctorat. candidat au Département de génie civil et environnemental de l’Université Cornell.

Gold et ses collègues ont évalué le système d’approvisionnement en eau du triangle de recherche de Caroline du Nord d’environ deux millions d’habitants, délimité par Chapel Hill, Durham et Raleigh, sur des millions d’états futurs jusqu’en 2060. Cela a permis de découvrir des stratégies de gestion de l’eau qui sont robustes pour un large éventail de conditions futures.

« Sans capacités de calcul intensif, nous ignorons comment le système d’approvisionnement en eau réagit à différents types d’incertitudes, qu’il s’agisse de la croissance démographique ou du changement climatique », a déclaré Gold.

« Cela nous a coûté cher de pouvoir utiliser Stampede2 », a ajouté Gold. « Si nous devions essayer d’exécuter ces simulations sur notre ordinateur de bureau, il nous faudrait plus de 15 ans pour faire toutes les simulations que nous avons exécutées avec Stampede2 en seulement quelques heures. »

Un modèle informatique à l’échelle des services publics de la région a ainsi été développé, à l’aide du logiciel de simulation stochastique WaterPaths, un outil de planification et de gestion des services publics. Le risque de défaillance a évolué en fonction de la dynamique de la capacité du réservoir qui change en fonction des conditions hydroclimatiques, des demandes humaines et des décisions de gestion qui combinent la gestion hebdomadaire du portefeuille avec des investissements annuels à long terme dans les infrastructures.

Certains des risques des accords inter-services incluent l’exposition à la croissance asymétrique des partenaires ou l’inflexibilité de la structure de l’accord elle-même pour répondre aux hauts et aux bas de l’offre et de la demande.

Fait intéressant, les auteurs ont émis l’hypothèse que des accords plus flexibles pourraient profiter davantage aux partenaires en leur permettant de s’adapter aux conditions changeantes.

« En fait, nous avons constaté que les services publics couraient plus de risques financiers dans ces cas », a déclaré Gorelick. L’étude a révélé qu’avec des accords moins flexibles, les services publics sont limités à atténuer leurs propres risques. Mais lorsque les accords peuvent être mis à jour dans le temps, chaque utilité est plus exposée aux risques et aux incertitudes de leurs partenaires.

« Nous avons constaté que la coopération est une bonne chose. Mais le type et la manière dont la coopération se produit peuvent être très importants pour les services publics d’eau, et donc les tarifs de l’eau que nous payons tous pour obtenir nos factures d’eau », a déclaré Gorelick.

Un exemple simple d’accord étudié dans le document était un accord d’allocation fixe, comme celui d’un nouveau réservoir ou d’une station d’épuration des eaux usées. Étant donné que les municipalités et les gouvernements locaux aux États-Unis peuvent conclure des accords interlocaux, les services publics peuvent s’associer et se voir attribuer des allocations fixes de capacité de stockage ou de traitement dans un projet partagé dès le départ.

Si un service public, par exemple, paie 20 % du développement de cette usine, il est autorisé à utiliser 20 % de sa capacité.

« Pourquoi ces types d’accords sont importants, et pourquoi nous voulions en tester au moins quelques-uns dans cette étude, c’est que les accords sont répandus et très personnalisables d’un endroit à l’autre », a déclaré Gorelick.

Jusqu’à présent, il y a eu très peu d’efforts de recherche pour évaluer leurs performances en termes d’offre de services publics et d’objets financiers.

Dit Gold : « Aujourd’hui, nos systèmes d’approvisionnement en eau sont confrontés à des défis plus importants que jamais. Mais nous disposons également d’outils que nous n’avions jamais eu auparavant, en termes de superordinateurs. En utilisant des ressources, telles que celles disponibles à XSEDE, nous sommes en mesure de niveler un peu le terrain de jeu. Lorsque nous pensons aux défis et aux incertitudes liés à la croissance démographique et au changement climatique, ces ressources informatiques nous permettent de mieux comprendre les effets potentiels de ces changements et de nous aider à développer des stratégies de gestion durable qui peuvent maintenir la fiabilité de notre approvisionnement en eau pour les années à venir. »