Traitement et analyse de séries chronologiques continues de ...
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Partie 4 – Chapitre 12 : Variabilité des flux de temps de pluie cas, généralisant les variables CumH 3J et CumH 7J proposées par May et Sivakumar (2009). - Les intensités maximales de la pluie sur des pas de temps de 5, 10 et 30 minutes calculées sur des fenêtres de X heures avant le début de l’événement pluvieux Im 5 A X . Im 10 A X et Im 30 A X , avec X = [4, 8, 12, 24, 36, 48, 52, 72, 96], soit 9 variables pour chaque cas. Cette proposition généralise la variable Imax 5 Ant proposée par (Marsalek 1976) dans une des premières études sur les modèles de régression. - Les volumes ruisselés pluvial Vr TP et de temps sec Vr TS . La variable Vr TP permet par rapport à Vr de s’affranchir de la contribution de temps sec. Les durées de temps sec antérieures testées ont été limitées à 96 heures, soit 4 jours, étant donnés les temps de réponse des bassins versants d’Ecully et Chassieu. Le pas de temps de calcul des intensités maximales antérieures à la pluie a été limité à 30 minutes, ce qui correspond aux ordres de grandeur du temps de concentration des bassins versants. Au final, 57 et 63 variables ont été considérées, respectivement pour Chassieu et Ecully, incluant les variables de la littérature et les nouvelles variables. La liste finale est donnée dans le Tableau 12.3. 180
Partie 4 – Chapitre 12 : Variabilité des flux de temps de pluie Tableau 12.3. Liste finale des variables explicatives potentielles considérées pour la recherche de corrélations avec les variables expliquées Processus Variable Nom Unité Accumulation des polluants sur la surface Durée antérieure de temps sec Inverse de la durée antérieure de temps sec Durée précédant l’événement depuis la dernière pluie supérieure à X mm X = [5:5:40] Cumul des hauteurs de pluie sur une période de X jours avant l’événement Intensité maximum sur 5 min sur une période de X heures avant la pluie Intensité maximum sur 10 min sur une période de X heures avant la pluie Intensité maximum sur 30 min sur une période de X heures avant la pluie X = [4, 8, 12, 24, 36, 48, 52, 72, 96] DTS InvDTS DTS X CumH X Im 5A X Im 10A X Im 30A X jour jour -1 jour mm mm.h -1 mm.h -1 mm.h -1 Érosion et transfert des polluants sur la surface et dans le réseau Hauteur de pluie totale Durée de la pluie Intensité moyenne Intensité maximum de pluie sur le pas de temps de mesure Intensité maximum sur le pas de temps de 5 minutes Volume ruisselé total Durée de l’écoulement Débit moyen de l’écoulement Débit maximum de l’écoulement Inverse de la hauteur de pluie totale Inverse de la durée de la pluie Rapport de la durée de temps sec et de la hauteur de pluie totale H D p Im Imax Imax 5 Vr Dc Qm Qmax InvH InvDp DTS/H mm h mm.h -1 mm.h -1 mm.h -1 m 3 h m 3 .s -1 m 3 .s -1 mm -1 h -1 Nj.mm -1 Pour le site d’Ecully : Volume ruisselé de la contribution pluviale Volume ruisselé de la contribution de temps sec Vr TP Vr TS m 3 m 3 Autres Quantième du jour Heure du jour Variation maximale de conductivité entre le début et la fin de l’écoulement qant hj Dcond - h µS.cm -1 12.1.2.3 Distribution des variables Les distributions des variables ont été étudiées, à la fois pour les variables expliquées et explicatives. La Figure 12.1 montre les distributions des variables expliquées pour Chassieu et les Figures 12.2 et 12.3 celles pour Ecully, respectivement les contributions totales et pluviales. Les distributions des masses totales pour les deux sites sont approximativement lognormales. Pour les CME totales à Chassieu, les distributions suivent également une loi lognormale, ce qui confirme les observations d’études antérieures (Athayde et al. 1983; Driscoll et al. 1990; Novotny et Olem 1994; Duncan 1999; Mourad et al. 2005). En revanche pour le site d’Ecully, les distributions des CME totales sont plus étalées vers les grandes valeurs. Une explication de cette observation est la part du temps sec prise en compte dans les concentrations, qui varie suivant les dates des événements au cours de l’année et leurs heures dans la journée. Cette hypothèse est confirmée par les distributions des CME de la contribution pluviale seule (Figure 12.3), dont les formes se rapprochent d’une loi lognormale et de celles de Chassieu. Les variables expliquées potentielles retenues suivent toutes des lois lognormales, à l’exception i) du quantième et de l’heure du jour qui suivent des lois uniformes et ii) de la variation de conductivité dont la distribution se rapproche d’une loi normale avec des queues de distribution positives. 181
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Partie 4 – Chapitre 12 : Variabilité <strong>de</strong>s flux <strong>de</strong> temps <strong>de</strong> pluie<br />
cas, généralisant les variables CumH 3J <strong>et</strong> CumH 7J proposées par May <strong>et</strong><br />
Sivakumar (2009).<br />
- Les intensités maximales <strong>de</strong> la pluie sur <strong>de</strong>s pas <strong>de</strong> temps <strong>de</strong> 5, 10 <strong>et</strong> 30 minutes<br />
calculées sur <strong>de</strong>s fenêtres <strong>de</strong> X heures avant le début <strong>de</strong> l’événement pluvieux<br />
Im 5 A X . Im 10 A X <strong>et</strong> Im 30 A X , avec X = [4, 8, 12, 24, 36, 48, 52, 72, 96], soit 9<br />
variables pour chaque cas. C<strong>et</strong>te proposition généralise la variable Imax 5 Ant<br />
proposée par (Marsalek 1976) dans une <strong>de</strong>s premières étu<strong>de</strong>s sur les modèles <strong>de</strong><br />
régression.<br />
- Les volumes ruisselés pluvial Vr TP <strong>et</strong> <strong>de</strong> temps sec Vr TS . La variable Vr TP perm<strong>et</strong><br />
par rapport à Vr <strong>de</strong> s’affranchir <strong>de</strong> la contribution <strong>de</strong> temps sec.<br />
Les durées <strong>de</strong> temps sec antérieures testées ont été limitées à 96 heures, soit 4 jours, étant<br />
donnés les temps <strong>de</strong> réponse <strong>de</strong>s bassins versants d’Ecully <strong>et</strong> Chassieu. Le pas <strong>de</strong> temps <strong>de</strong><br />
calcul <strong>de</strong>s intensités maximales antérieures à la pluie a été limité à 30 minutes, ce qui<br />
correspond aux ordres <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>ur du temps <strong>de</strong> concentration <strong>de</strong>s bassins versants.<br />
Au final, 57 <strong>et</strong> 63 variables ont été considérées, respectivement pour Chassieu <strong>et</strong> Ecully,<br />
incluant les variables <strong>de</strong> la littérature <strong>et</strong> les nouvelles variables. La liste finale est donnée dans<br />
le Tableau 12.3.<br />
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