Traitement et analyse de séries chronologiques continues de ...

Annexes
INTRODUCTION
Les exigences croissantes en matière de qualité des eaux urbaines rejetées dans les milieux aquatiques
par temps de pluie conduisent aujourd’hui les gestionnaires des systèmes d’assainissement à envisager
de nouvelles techniques de mesure en continu et in situ pour l’estimation des flux de polluants. Ces
mesurages offrent par ailleurs des perspectives intéressantes pour l’amélioration des modèles de Rejets
Urbains de Temps de Pluie (RUTP), aujourd’hui peu utilisés du fait du manque de données
expérimentales (Gromaire et al., 2002 ; Mourad et al., 2005). Depuis quelques années, l’utilisation de
la turbidimétrie en réseau d’assainissement (voir par exemple le site www.turbidite-assainissementcil.fr)
permet d’acquérir à pas de temps court des séries chronologiques à partir desquelles on peut
évaluer les flux de matières en suspension (MES) et de demande chimique en oxygène (DCO) à
différentes échelles de temps, de l’événement pluvieux à l’année. Parallèlement, une attention
croissante est portée à l’estimation des incertitudes de mesure sur ces flux (Bertrand-Krajewski, 2004;
Ruban et al., 2006, 2008).
Les fonctions de corrélation MES-turbidité et DCO-turbidité utilisées à ce jour sont des relations
empiriques spécifiques à chaque site, établies par régression sur des données de turbidité et de
concentrations en MES et DCO mesurées conjointement. Afin de prendre en compte les incertitudes
affectant à la fois les valeurs de turbidité et celles des concentrations en MES et DCO, la méthode de
régression proposée par Williamson (Williamson, 1968) peut être utilisée (Bertrand-Krajewski, 2004).
Le calcul des incertitudes sur les flux polluants rejetés a nécessité le développement de méthodes
spécifiques pour i) l’étalonnage des capteurs, ii) l’application des fonctions d’étalonnage, iii) les
mesurages de MES et DCO des échantillons, iv) la détermination des fonctions de corrélation MESturbidité
et DCO-turbidité et v) l’application de ces fonctions pour l’estimation des flux polluants
(Bertrand-Krajewski et al., 2008).
Dans cet article, ces méthodes sont appliquées au bassin versant urbain de Chassieu (185 ha, réseau
séparatif pluvial, zone industrielle) pour le calcul des masses événementielles de MES et de DCO par
temps de pluie pour deux années de mesure (2004 et 2005). Les données utilisées sont des séries
chronologiques acquises au pas de temps de 2 minutes à l’exutoire du réseau équipé d’appareils de
mesure en continu dans le cadre de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU, voir
www.othu.org). Les grandeurs mesurées en continu sont la hauteur d’eau, la vitesse d’écoulement, la
conductivité, le pH, la température et la turbidité. Ce travail constitue la première phase d’une thèse
sur l’utilisation de séries chronologiques continues à court pas de temps pour la formulation, le calage
et la vérification de modèles de RUTP dans une perspective opérationnelle. Cet article traite
successivement les points suivants : i) étalonnage des capteurs, ii) application des fonctions
d’étalonnage, iii) détermination des fonctions de corrélation, iv) calcul des masses de polluants
événementielles, v) délimitation des événements pluvieux, vi) résultats et vii) conclusion.
Les méthodes de calcul des incertitudes présentées dans cet article sont elles-mêmes un sujet de
recherche. Elles permettent de tenir compte des spécificités du mesurage discrétisé à court pas de
temps de grandeurs qui varient de manière continue au cours du temps, comme le débit et les
concentrations en polluants. Les méthodes classiques (voir NF ENV 13005, 1999 ou Bertrand-
Krajewski et al., 2000) demandent des développements et des analyses particulières (voir par exemple
Joannis et Bertrand-Krajewski, 2008) : certaines adaptations et reformulations sont prises en compte
dans les calculs qui suivent, d’autres sont encore en cours d’étude. Les méthodes décrites dans cet
article doivent donc être considérées comme une étape de travail et les résultats comme susceptibles
d’être revus ultérieurement lorsque des méthodes plus avancées seront appliquées en routine.
Par ailleurs, il n’est pas possible dans le cadre de cet article de rappeler toutes les notions relatives aux
procédures et méthodes d’étalonnage et aux calcul des incertitudes (définitions, loi de propagation des
incertitudes, etc.). Nous renvoyons le lecteur aux deux références suivantes qui les présentent de
manière détaillée : NF ENV 13005 (1999) et Bertrand-Krajewski et al. (2000), ainsi qu’au site internet
www.turbidite-assainissement-cil.fr.