Traitement et analyse de séries chronologiques continues de ...

Partie 1 – Chapitre 2 : Approches de modélisation de la qualité des RUTP
considérée lors de l’estimation des incertitudes des paramètres et des prédictions des modèles
(voir Partie 2).
2.2.2 Des années 1970 à 2000 : une complexité croissante des
modèles
2.2.2.1 Les premières études
Les premiers modèles d’Accumulation-Erosion-Transfert, ou modèles dits détaillés, ont été
proposés dès l’acquisition des premières bases de données dans les années 1970. Parmi les
études les plus anciennes, les auteurs font souvent référence à Sartor et Boyd (1972) ou Sartor
et al. (1974) aux Etats-Unis. Sur la base d’études expérimentales sur chaussées, ces auteurs ont
proposé une formule exponentielle asymptotique pour la description de l’accumulation des
polluants sur la surface. Pour l’érosion lors des événements pluvieux, une décroissance
exponentielle proportionnelle à l’intensité de la pluie et à la masse disponible sur la surface est
adoptée. Les auteurs suggèrent donc que l’accumulation sur la surface entre les événements
pluvieux est un des facteurs majeurs qui expliquent la variabilité des masses de polluants
observées à l’exutoire des bassins versants. Les résultats de ces travaux ont constitué la base des
études ultérieures, parmi lesquelles les travaux de Pitt et Amy (1973), Alley et Smith (1981),
Servat (1984), Novotny et al. (1985), Bujon (1988). Si des formules et des variables alternatives
ont depuis été proposées, le principe de cette conceptualisation mathématique n’a pas vraiment
été remis en cause avant la fin des années 2000.
2.2.2.2 Les modèles de transfert
Pour la représentation du transfert des polluants en réseau, les modèles proposés présentent
différents niveaux de complexité depuis le simple transport des polluants par advection -
dispersion jusqu’au modèles de transport solide dérivés de l’hydrodynamique des rivières
(e.g. Ackers et White 1973; Wiuff 1985). Nous renvoyons par exemple à Ashley et al. (2004)
pour une synthèse récente de la connaissance des processus solides en réseau. Les modèles
actuels prennent en compte le dépôt et la reprise des sédiments dans les différents points du
réseau. Ils font également la distinction entre les différents modes de transport : en suspension
et par charriage. Étant donnée la rareté des données disponibles, très peu de modèles prennent
en compte la nature spécifique des particules en réseau d’assainissement (Skipworth et al. 2001;
Ashley et al. 2004).
2.2.2.3 L’intégration dans des logiciels
Avec l’apparition des premiers simulateurs et leurs constantes améliorations, les modèles
d’accumulation, d’érosion et de transfert ont été implémentés dans des logiciels de gestion des
eaux urbaines : depuis la première version du logiciel américain SWMM en 1971 (par la US-
EPA) jusqu’aux logiciels plus récents comme MOUSE (DHI 2003) ou INFOWORKS
(Wallingford Software 2004) en Europe ou MUSIC (CRCCH 2005) en Australie. Les auteurs
soulignent la complexité croissante des modèles implémentés (Ahyerre et al. 1998, Bertrand-
Krajewski 2007a, Beven 2009). Ainsi dans MOUSETRAP le module qualité du logiciel MIKE
URBAN (DHI 2003), plusieurs modèles des processus biochimiques sont proposés.
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