En la actualidad, la cobertura de agua potable en el país aún es insuficiente, sobre todo en las zonas rurales del país; de manera similar este problema se presenta en las zonas periurbanas de Lima. Tal como en La Rinconada de Pamplona Alta que se encuentra ubicada en el distrito San Juan de Miraflores, el cual no cuenta con servicio básico de agua potable, el abastecimiento de este recurso se realiza mediante camiones cisterna y son almacenados en tanques, bidones, baldes, etc. Es por ello, que la presente investigación plantea una propuesta de diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para la zona de estudio, para lo cual se toma en consideración que el caudal requerido será brindado por SEDAPAL. Debido a que la topografía de la zona de estudio presenta pendientes pronunciadas es necesario utilizar válvulas reductoras de presión, cuya localización se realiza a través de la aplicación del Algoritmo Genético Multiobjetivo, el cual en su codificación incluye el uso del Epanet Programmer’s Toolkit, que viene a ser una biblioteca dinámica (DLL) de funciones que permite a los programadores personalizar el motor de cálculo de EPANET para sus necesidades específicas. En ese sentido, el método utilizado plantea una propuesta de mejora en el proceso de diseño del sistema de abastecimiento de agua potable en La Rinconada de Pamplona Alta del distrito de San Juan de Miraflores. Para lo cual, se utilizó el programa EPANET en la simulación y cálculo hidráulico de la red de distribución por ser un programa de comprobada eficacia y de uso libre. Por otro lado, el resultado del análisis hidráulico de los proyectos de agua potable que se realizan en el país tanto por métodos manuales iterativos o con ayuda de programas de simulación, muchas veces no cumplen con las exigencias del rango de presiones admisibles establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, lo cual se traduce por un lado en costos de cumplir programas de mantenimiento que suplan estas deficiencias y por otro lado posibles roturas de tuberías o fugas de agua debido a altas presiones. Es por ello que se busca cumplir con los requisitos exigidos por las normas de diseño y a la vez brindar una adecuada presión de servicio, para lo cual se hace uso del Algoritmo Genético Multiobjetivo en el diseño de la red para la zona de estudio, lo cual conllevaría a un ahorro en los costos de operación y mantenimiento. Finalmente el diseño propuesto para el sistema de abastecimiento de agua potable en La Rinconada de Pamplona Alta está conformado por el reservorio RAP-1 que abastece mediante una línea de aducción a cuatro zonas de presión y el reservorio RRP-3 que abastece por otra línea de aducción a tres zonas de presión debido a que la topografía presenta desniveles considerables. Adicionalmente, con el uso de un subprograma incluido en el Algoritmo Genético Multiobjetivo se logró asignar los caudales de demanda de manera automática en todos los nodos de la red de distribución contribuyendo a la mejora en el proceso de diseño mediante el programa EPANET. / At present, the coverage of drinking water in the country is still insufficient, especially in rural areas of the country; similarly, this problem occurs in the peri-urban areas of Lima. Such as the La Rinconada area of Pamplona Alta which is located in the San Juan de Miraflores district that does not have a basic potable water service, the supply of this resource is done by tank trucks and stored in tanks, drums, buckets, etc. It is for this reason that the present investigation proposes a design proposal for the potable water supply system for the study area, for which it is taken into consideration that the required flow will be provided by SEDAPAL. Because the topography of the study area presents steep slopes, it is necessary to use pressure reducing valves, which are localized through the application of the Multiobjective Genetic Algorithm, which in its coding includes the use of the Epanet Programmer's Toolkit, which comes to be a dynamic library (DLL) of functions that allows programmers to customize the EPANET calculation engine for their specific needs. In this sense, the method used proposes a proposal for improvement in the design process of the potable water supply system in La Rinconada de Pamplona Alta in the district of San Juan de Miraflores. For which, the EPANET program was used in the simulation and hydraulic calculation of the distribution network as it is a program of proven effectiveness and free use. On the other hand, the result of the hydraulic analysis of drinking water projects carried out in the country either by iterative manual methods or with the help of simulation programs, often does not meet the requirements of the range of admissible pressures established by the Regulation. National Building, which translates on the one hand in costs of carrying out maintenance programs that supply these deficiencies and on the other hand possible pipe breaks or water leaks due to high pressures. That is why it seeks to meet the requirements of the design standards and at the same time provide adequate service pressure, for which the Multiobjective Genetic Algorithm is used in the design of the network for the study area, which it would lead to savings in operation and maintenance costs. Finally, the proposed design for the drinking water supply system in La Rinconada de Pamplona Alta is made up of the RAP-1 reservoir that supplies four pressure zones through an adduction line and the RRP-3 reservoir that supplies another line of water. adduction to three pressure zones because the topography presents considerable differences in level. Additionally, with the use of a subprogram included in the Multiobjective Genetic Algorithm, it was possible to assign the demand flows automatically in all nodes of the distribution network contributing to the improvement in the design process through the EPANET program. / Tesis

Cette thèse s’intéresse au problème du renouvellement des infrastructures des services de distribution d’eau potable. Nous observons aujourd’hui dans les pays développés qu’une grande partie des canalisations atteint un état d’obsolescence avancé.  La principale conséquence de cette obsolescence est l’apparition de fuites importantes. L’eau perdue dans ces fuites entraîne des pertes économiques liées au gaspillage des ressources investies dans la production d’eau potable, une baisse de qualité de l’eau et des pertes financière. Dans cette thèse j’explore les raisons pour lesquelles le taux de renouvellement des réseaux de distribution d’eau est si faible comparé aux besoins manifestes. Cette thèse est composée de trois chapitres. Dans le premier chapitre, je présente un modèle statique de minimisation des coûts pour obtenir un indice de qualité qui est « cost-efficient ». Cet indice est défini comme une proportion des canalisations de « bonne qualité » par rapport à la longueur totale du réseau. La solution optimale dépend de l’arbitrage entre le coût des pertes en eau par rapport au coût des canalisations de bonne qualité. Lorsque des économies d’échelle liées à la densité du réseau existent, comme dans les services urbains, les pertes en eau représentent un coût important et la réduction des pertes en eau par une augmentation de la qualité du réseau est une solution bénéfique pour les services d’eau. Cependant, nous montrons que les services d’eau dans les milieux ruraux font face à de plus grandes difficultés, à la fois pour pouvoir assurer une réduction des pertes en eau et pour répercuter le coût de renouvellement dans les prix.Dans le deuxième chapitre, je présente un modèle de « optimal switching time » qui étudie la date optimale de renouvellement des infrastructures déterminée à partir d’un modèle de maximisation des profits des services d’eau. Dans ce modèle, nous analysons le choix entre la réhabilitation et le remplacement des canalisations. Cela signifie que les services d’eau peuvent choisir une option moins coûteuse caractérisée par la réhabilitation des vielles canalisations ou le remplacement immédiat qui entraîne un coût nettement supérieur. Les résultats nous montrent que le remplacement direct est un choix plus raisonnable puisque les gains associés à la réduction temporaire des pertes en eau et au prolongement de la durée de vie des canalisations ne compensent pas le coût supplémentaire associé à la réhabilitation. Ceci est particulièrement visible dans le cas des services d’eau en milieux urbain.Dans le troisième chapitre, je présente une étude empirique concernant le taux de remplacement des canalisations dans les services d’eau en France. Les résultats nous montrent que les taux de remplacement sont en moyenne plus élevés dans les services gérés par des régies qu’en affermage. Ceci peut s’expliquer par le fait que les services en régie sont majoritairement présents dans les services de petites tailles. Par conséquent, des taux de remplacement élevés sont souvent associés à des réseaux de petite taille (faible kilométrage de canalisations). De plus, dans les petits services ruraux, les travaux de remplacement sont souvent réalisés en parallèle d’autres travaux. Néanmoins nous observons également dans les services de grande taille des taux de remplacement plus élevés dans les services en régie que dans les services en affermage. Ceci peut s’expliquer par une différence d’objectif défini par les services en régie et les services en affermage : les services en affermage ne sont pas responsables du renouvellement des canalisations à moins que ceci soit spécifié dans leurs contrats. De plus, nos résultats montrent que même s’il existe un effet négatif de la taille des services sur les taux de remplacement, dans les très grandes villes, les taux de remplacement sont plus élevés. Ceci est cohérent avec les résultats théoriques obtenus dans les deux premiers chapitres. / This dissertation focuses on the issue of water infrastructure renewal in potable water distribution networks. I investigate the reasons why water infrastructure in certain water utilities are not renewed. This dissertation is divided into three chapters. The first chapter is based on theoretical models that solve for the optimal water main network quality index. The second chapter studies the optimal timing of water mains replacement. And finally, the third chapter is based on an empirical study on the factors that influence the water main replacement rates in French utilities.In the first chapter I present a static cost minimisation model to solve for the cost-efficient water main quality index. This quality index is defined as the proportion of ``new" mains (which we denote as ''good quality mains'') to the total length of mains. The solution depends on the arbitrage between the cost of water loss and the cost of good quality mains. Where economies of network density are present such as urban utilities, water loss represents a cost burden to the water utility; hence water loss reduction (high network quality) is beneficial. Furthermore, we show that rural utilities face the largest difficulty in achieving both water loss reduction and cost recovery of network renewal.In the second chapter I present a two-stage optimal switching timing model that solves for the profit-maximising timing of water mains replacement. This model considers the option between rehabilitation and replacement. Water utilities may be inclined to rehabilitate old mains to extend their longevity since rehabilitation costs are much lower than replacement costs. We show that it is beneficial for the utilities to replace mains that are already obsolete than to rehabilitate since the generated benefit from temporary water loss reduction and the postponement of replacement is not worth the cost of rehabilitation. This is particularly noticeable in large urban utilities that face large costs of water loss.In the third chapter, I present an empirical study on the water mains replacement rates observed in French water utilities. The empirical results based on cross sectional data show that publicly operated utilities on average have higher replacement rates than outsourced utilities. This is because most of the public utilities have short total network length (very high replacement rates are associated with small network length). Moreover, small rural networks tend to conduct replacement of mains alongside other roadworks. However results also show that public utilities have higher replacement rates over outsourced ones in very large urban utilities. This result reflects the difference of priorities defined by in-house operated utilities and outsourced utilities. This difference does not imply that outsource utilities neglect network renewal; instead it reveals the nature of the structure of outsourced utilities. The responsibility of outsourced utilities are defined in the contract signed with the local authority. If network renewal is not specified, there is no incentive for replacing mains. Moreover, in practice, outsourced utilities often manifest higher prices which are accompanied by higher water quality. Furthermore, the results show that the size of the network has a large impact on replacement rates. The longer the length, the proportion of replaced mains are smaller; however, for very large utilities the negative effect disappears. The results show that replacement rates are indeed greater in very large urban utilities. This result is coherent with the theoretical models presented in the first chapter that shows the urgent need for high network quality in large urban utilities.

El presente trabajo presenta la importancia de la dación del agua con los servicios de saneamiento en el ámbito rural ya que se encuentra relacionada a los derechos de vida y salud de las personas. Se realiza el análisis previo de que los servicios de saneamiento no se encuentran desligados de la titularidad estatal y del concepto de reserva o publicatio; sino más bien, se tiene que no se establece de manera expresa la titularidad estatal; sin embargo,la normativa contiene como responsables de la prestación de los servicios de saneamiento a las Municipalidades Provinciales y Distritales. Pese a ello, los servicios de saneamiento se prestan de manera deficiente, según estadísticas del INEI hay un número de 6’069 991 de peruanos que se encuentran en zonas rurales sin contar con infraestructura de agua potable y saneamiento o que, aun teniendo acceso, éste no cumple con las condiciones de sostenibilidad y calidad. De conformidad con la Agenda 2030 sobre el Desarrollo Sostenible, el Perú aprobó la Política Nacional de Saneamiento, así como el Plan Nacional de Saneamiento, cuyo objetivo principal es el acceso universal a los servicios públicos de saneamiento; en el mismo sentido la Ley Marco de la Gestión de Prestación de los Servicios de Saneamiento contiene el principio de acceso universal, así como el concepto de integración de los prestadores de servicios de saneamiento. Es importante determinar la factibilidad de la integración de prestadores de servicio de saneamiento en el ámbito rural, concluyendo que el Estado y la normativa la impulsan como una de las formas de conseguir el acceso universal; sin embargo, los avances son lentos debido a varios motivos entre ellos la injerencia política, demostrándose que el avance en este sector requiere de la actuación delsector público de manera coherente, eficaz y orientada al servicio del ciudadano

D’une part, ce mémoire de maîtrise présente les résultats d’une étude visant à documenter saisonnièrement l’état de la contamination intrinsèque par le bromate, le chlorite, le chlorate et le perchlorate de solutions d’hypochlorite de sodium (SHS) utilisées pour la production d’eau potable et la présence de ces mêmes substances dans l’eau traitée et distribuée de neuf installations d’eau potable (IEP) municipales de petite taille du Québec. D’autre part, ce mémoire dresse le portrait des pratiques de gestion et d’opération avec les SHS implantées dans les IEP à l’étude. Cette étude présente un grand intérêt puisqu’il s’agit de la première fois au Québec où ces thèmes sont étudiés d’autant plus que les SHS sont des produits dont l’utilisation est très répandue. Cette étude, à caractère exploratoire, se distingue de celles s’étant déjà intéressées à ces thèmes par le fait qu’elle vise les IEP de petite taille où l’application des bonnes pratiques relatives à la gestion et aux opérations avec les SHS est susceptible d’être limitée par le manque de ressources. Les résultats montrent, entre autres : qu’au cours d’une même année, il y a d’importantes différences dans l’état de la contamination des SHS utilisées entre les IEP à l’étude; que des concentrations non négligeables de bromate et de chlorate peuvent être retrouvées dans l’eau distribuée par les IEP utilisant les SHS pour le traitement de l’eau; que les pratiques de gestion et d’opérations avec les SHS diffèrent entre les IEP; et qu’il existe des lacunes dans l’application des bonnes pratiques relatives à la gestion et aux opérations avec les SHS dans les IEP à l’étude. / This master’s thesis presents the results of a study that aims to document the state of the intrinsic contamination by inorganic contaminants (bromate, chlorite, chlorate and perchlorate) of sodium hypochlorite solutions (SHS) used for drinking water disinfection and to evaluate the presence of such contaminants in the water of nine small municipal drinking water systems (DWS) of Quebec. The thesis also paints a picture of the management and operational practices with the SHS implemented in the DWS under study. The study is of great interest because this is the first time this topic has been studied in Quebec, given that SHS are products which are widely used in water treatment. The study is distinct from previous studies which have addressed this topic, because it focuses on small DWS where the application of guidelines for management and operation with SHS is likely to be limited by a lack of human and technical resources. The main results were the following: There are significant differences in the state of SHS contamination between the DWS under study; non-negligible concentrations of bromate and chlorate can be found in water distributed by DWS which use SHS for water disinfection; management and operations practices with SHS are different from one DWS to another; and, there are gaps in the application of the guidelines for management and operations with SHS in small DWS.

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, el desperdicio del agua representa uno de los problemas sociales más graves en la actualidad, considerando la escasez de este recurso. A nivel global, cerca de la mitad del agua destinada a diversas actividades se pierde, empeorando en los países en vías de desarrollo. El problema específico sitúa el desperdicio del agua en los hogares de Lima Metropolitana, donde la mayoría de personas con acceso al recurso hídrico lo usan irresponsable dentro de los hogares y se muestra la falta de consciencia ambiental. Se estudiaron propuestas de diseño en Korea del Sur y Colombia con diferentes planteamientos para reducir el consumo del agua, mientras otros se enfocan en concientizar, respondiendo a los factores sociotécnicos y culturales de entornos con otras necesidades. Por eso, Thinkblue es un contenedor pensado para los hogares limeños que permite la reutilización de aguas residuales en el baño para promover la optimización y el uso responsable del recurso. Los estudios inductivos ahondaron en la percepción de la problemática del agua y las costumbres existentes en el ámbito doméstico para determinar los requerimientos de diseño para la primera propuesta formal. Adicionalmente, los estudios de validación permitieron determinar el grado de inserción funcional, emocional y socionatural de la propuesta de diseño en los hogares de Lima Metropolitana

El asunto de la escasez de agua bebible es un asunto que en nuestros tiempos cobra cada vez mayor importancia, ya que cada vez somos más personas en el globo y hay menos agua potable disponible, consecuente a ello son frecuentes las investigaciones y los avances tecnológicos que se dan para resolver este problema, y entre estos avances se encuentra la desalinización solar, que se presenta como una alternativa muy prometedora para los lugares sin muchos medios económicos y alejados de las ciudades o de un suministro local. El presente trabajo tiene por finalidad diseñar un desalinizador solar que sea apto para suplir las necesidades de agua potable de las familias presentes en la caleta de Chérrepe, provincia de Chepén, departamento de La libertad, para lo cual se determinarán las necesidades hídricas de la población, se ejecutará un análisis del potencial solar térmico del lugar, después se procederá a diseñar y validar el sistema de desalinización solar y finalmente se realizara un análisis de costos. / The issue of the shortage of drinking water is an issue that in our times is becoming increasingly important, since there are more and more people on the globe and there is less drinking water available, consequently, research and technological advances are frequent. They are given to solve this problem, and among these advances is solar desalination, which is presented as a very promising alternative for places without many economic means and far from cities or a local supply. The purpose of this work is to design a solar desalinator that is suitable to meet the drinking water needs of the families present in the cove of Chérrepe, province of Chepén, department of La Libertad, for which the water needs of the population will be determined. , an analysis of the solar thermal potential of the place will be carried out, then the solar desalination system will be designed and validated and finally a cost analysis will be carried out.

L'eau est un vecteur important pour la transmission de maladies infectieuses. Les méthodes classiques utilisées pour évaluer la qualité microbiologique de l'eau sont cependant inaptes à garantir l'absence de tous les microorganismes pathogènes. Le développement de nouvelles méthodes moléculaires permettant la détection rapide, sensible, spécifique et abordable de ces microorganismes pourrait diminuer le nombre de cas d'infections reliées à la consommation d'eau potable. Ce mémoire décrit la démarche empruntée pour adapter, utiliser et comparer des méthodes microbiologiques classiques à bord du laboratoire mobile Atlantis (LMA) lors d'une campagne de surveillance de la qualité l'eau en région éloignée. Nous élaborons ensuite sur le processus permettant le transfert technologique de deux méthodes moléculaires ciblant deux indicateurs de contamination fécale, Escherichia coli et les entérocoques. Les résultats de ces recherches permettent de conclure que le LMA pourra jouer un rôle prometteur pour la surveillance des maladies infectieuses d'origine hydrique.

Ce mémoire décrit l'utilisation d'un laboratoire mobile (Atlantis) permettant d'évaluer directement sur le terrain la qualité microbiologique de l'eau consommée par les populations locales. Des procédures de préparation et de validation de milieux de culture ont été adaptées afin de permettre l'utilisation autonome du module de microbiologie Atlantis. La qualité microbiologique de l'eau de sources naturelles consommée par les communautés Cries de la Baie James a été évaluée en comparant deux méthodes basées sur la culture pour la détection des indicateurs de contamination fécale et environnementale. Atlantis a également été conçu pour favoriser le transfert technologique, entre autres le transfert de tests diagnostiques basés sur la détection de l'ADN des parasites pathogènes transmis par l'eau. Le séquençage de gènes conservés chez les Eucaryen a été effectué dans le but de dresser le portrait phylogénétique des protozoaires fréquemment retrouvés dans l'eau de consommation.

Mathematical analyses indicated that significant possibilities exist for load shifting projects on a Large Potable Water Utility (LPWU) in South Africa. A primary concern remained, i.e. whether the load variation would have an effect on the water quality. Extensive simulation and testing were initiated in order to prove that the load shift will not affect the water quality. In South Africa, the highest standard for drinking water is the Blue Drop award. The LPWU has received this award multiple times and strives to maintain it. An investigation was launched to determine if this load shifting project would have an effect on the quality standards to which the utility holds (SANS 241 (2011)). The LPWU has over 3000 km of pipelines to supply potable water to the industrial heartland of the country as well as millions of domestic users. The LPWU network is the longest pumping network in the world and is still expanding. The investigation included a simulation of a pumping simulation package to determine how the system would react to the changes. In this simulation, the load reduction in terms of Mega litre per day (Ml/day) was established. Results were compared to the normal operating parameters of the Water Treatment Works (WTW). The mathematical analysis in this investigation concluded that an evening peak load shift of 24.5 MW is achievable. This dissertation will emphasise the necessity of a detailed investigation. The investigations and simulation will determine that the volume of water is well within the operating parameters of the WTW. Studies were done on each area of the plant. In-depth conversations with WTW personnel revealed that the reduction of the volume of water in question will not have an effect on the water quality. Further, it was established that it would be possible to use the sumps of the water treatment works to achieve the desired load shift. By using the sumps of the WTW, a load shift can be done without stopping any process in the WTW with the exception of disinfection at the Booster Pump Stations (BPS), where the balancing reservoirs were used as buffer capacity. The investigation shifted to establish whether stagnant water and a change in dosage would have an effect on the water quality in regard to the reduction and recovery load. As expected, the water never became stagnant at any moment due to the fact that only a small portion of the load was reduced. The water quality and dosage report of the water utility was used and compared to normal operations. The planned load shift had no effect on any aspects of the water quality. The project is feasible and will reach the set targets without affecting the water quality. / MIng (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

Mathematical analyses indicated that significant possibilities exist for load shifting projects on a Large Potable Water Utility (LPWU) in South Africa. A primary concern remained, i.e. whether the load variation would have an effect on the water quality. Extensive simulation and testing were initiated in order to prove that the load shift will not affect the water quality. In South Africa, the highest standard for drinking water is the Blue Drop award. The LPWU has received this award multiple times and strives to maintain it. An investigation was launched to determine if this load shifting project would have an effect on the quality standards to which the utility holds (SANS 241 (2011)). The LPWU has over 3000 km of pipelines to supply potable water to the industrial heartland of the country as well as millions of domestic users. The LPWU network is the longest pumping network in the world and is still expanding. The investigation included a simulation of a pumping simulation package to determine how the system would react to the changes. In this simulation, the load reduction in terms of Mega litre per day (Ml/day) was established. Results were compared to the normal operating parameters of the Water Treatment Works (WTW). The mathematical analysis in this investigation concluded that an evening peak load shift of 24.5 MW is achievable. This dissertation will emphasise the necessity of a detailed investigation. The investigations and simulation will determine that the volume of water is well within the operating parameters of the WTW. Studies were done on each area of the plant. In-depth conversations with WTW personnel revealed that the reduction of the volume of water in question will not have an effect on the water quality. Further, it was established that it would be possible to use the sumps of the water treatment works to achieve the desired load shift. By using the sumps of the WTW, a load shift can be done without stopping any process in the WTW with the exception of disinfection at the Booster Pump Stations (BPS), where the balancing reservoirs were used as buffer capacity. The investigation shifted to establish whether stagnant water and a change in dosage would have an effect on the water quality in regard to the reduction and recovery load. As expected, the water never became stagnant at any moment due to the fact that only a small portion of the load was reduced. The water quality and dosage report of the water utility was used and compared to normal operations. The planned load shift had no effect on any aspects of the water quality. The project is feasible and will reach the set targets without affecting the water quality. / MIng (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015