Traitement et analyse de séries chronologiques continues de ...

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Je voudrais enfin remercier Jasper Vrugt pour sa disponibilité et son aide précieuse dans les derniers mois de la thèse : I really thank you for your great help and explanations for running the DREAM algorithm you gracefully sent us. Thank you ! Merci à ma famille et mes proches ! Vous qui m’avez accompagnée et encouragée ces dernières années, je vous remercie infiniment. A mes parents, qui êtes toujours là pour moi, quel que soit le moment, pour l’exemple que vous me donnez, je vous suis éternellement reconnaissante. Merci à mes sœurs. Je remercie en particulier Aude pour toutes nos discussions et Gaëlle pour m’avoir aidé à relire ce document « incompréhensible »... Je remercie mes cousins Gilles, Jacques, Paola, Joseph et Pauline. Merci de m’avoir soutenue dans mes moments de doute. Je remercie mes amies Perrine, Céline, Stéphanie, Marguerite, Violette, Carole, Fleur, Catherine, Heidi, Hadil, Marie-Estelle, Isabelle, Pauline,..., et de manière générale toutes les personnes dont la rencontre et les discussions m’ont permis de progresser dans ma recherche scientifique et personnelle. Je remercie particulièrement Catherine pour sa gentillesse et sa générosité pendant la période de rédaction. Merci à Pierre Hamond et François Brossollet, qui sans le savoir d’avance m’ont permis de terminer sereinement cette thèse. Merci à Damien Matterdorf pour toutes nos discussions. Enfin, je voudrais spécialement remercier Muriel et Pierre Mattersdorf pour la chaleur de leur accueil, leur écoute et leur bienveillance ces quatre dernières années, qui m’ont beaucoup aidée. Enfin mes remerciements vont à Guillaume Mattersdorf que je ne remercierai jamais assez : pour sa patience, son soutien, pour toutes nos discussions et nos joies qui n’ont cessé de me porter durant ces trois ans et demi. Merci de m’avoir accompagnée jusqu’au bout de cette longue étape, malgré les épreuves. Merci enfin de m’avoir aidée à terminer ce document. Je te le dédicace ! « L’autre détient toujours une part de vérité qui nous est étrangère » Guy Gilbert

Traitement et analyse de séries chronologiques continues de turbidité pour la formulation et le test de modèles des rejets urbains par temps de pluie Résumé Les modèles actuels de la qualité des rejets urbains par temps de pluie (RUTP) restent encore à l’heure actuelle peu utilisés dans les études opérationnelles. Cependant, un intérêt croissant pour cette problématique est observé de la part des acteurs de la gestion de l’eau en milieu urbain. Cet intérêt est à l’origine de ce travail de thèse effectué en partenariat entre l’INSA de Lyon et l’entreprise d’ingénierie conseil Safege. Depuis quelques années, un courant de recherche se développe pour la proposition de modèles parcimonieux, en adéquation avec le nombre de données disponibles dans les études. Des modèles à l’échelle globale du bassin versant ou avec une approche simplifiée des processus dans le réseau sont proposés. De plus, l’analyse des incertitudes apparaît aujourd’hui comme un outil incontournable pour le test des modèles. L’approche bayésienne offre de ce point de vue un cadre d’analyse performant pour une compréhension plus approfondie des structures de modèles. Parallèlement, le développement des techniques de mesure en continu en réseau, spectrométrie et turbidité, permet l’obtention de données continues de flux de matières en suspension (MES) et de demande chimique en oxygène (DCO) en grand nombre. Ces données apportent une information riche sur la dynamique des flux à pas de temps court et ce à moindre coût par rapport aux méthodes traditionnelles d’échantillonnage. Ce travail de recherche constitue une des premières études en hydrologie urbaine basée sur l’exploitation d’une grande base de données acquises par la mesure de la turbidité avec : deux sites implémentés sur le territoire du Grand Lyon, Chassieu (réseau séparatif) et Ecully (réseau unitaire), et des mesures sur la période 2004-2008. Les deux premiers objectifs de ce travail sont la validation et l’analyse de la base de données existante. Le troisième objectif est le test de modèles de type multi-régression et Accumulation-Erosion-Transfert sur la base de ces nouvelles données. Pour ce faire, des outils de traitement et d’analyse des données semiautomatisés ont été mis en œuvre, ainsi qu’une analyse bibliographique approfondie sur les méthodes d’analyse des incertitudes et de test des modèles. 263 et 239 événements pluvieux ont été retenus pour le test des modèles, respectivement pour les sites de Chassieu et Ecully. L’analyse des données a permis la formulation d’hypothèses sur la génération des flux pour la proposition de modèles adaptés. Le test de l’approche multi-régression a confirmé la nécessité de construire des modèles locaux, basés sur une analyse approfondie des données. Les modèles obtenus pour les concentrations moyennes événementielles (CME) montrent des résultats médiocres. Ceux pour la masse événementielle parviennent à reproduire en tendance la variabilité des observations, mais sans précision les valeurs ponctuelles. La méthode bayésienne formelle a été utilisée pour le test à Chassieu d’un modèle d’Accumulation-Erosion-Transfert simple à l’échelle du bassin versant. Les premiers résultats mettent en défaut la structure du modèle testé qui ne parvient pas à reproduire la diversité des dynamiques événementielles observées. Cependant ces premiers tests ont démontré l’efficacité de la procédure d’analyse bayésienne, dont l’application du principe d’apprentissage permet d’améliorer de manière significative les structures des modèles. Mots clés : analyse bayésienne, DCO, données, MES, modélisation, RUTP, traitement de données, turbidité

Je voudrais enfin remercier Jasper Vrugt pour sa disponibilité <strong>et</strong> son ai<strong>de</strong> précieuse dans les<br />

<strong>de</strong>rniers mois <strong>de</strong> la thèse : I really thank you for your great help and explanations for running<br />

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Merci à ma famille <strong>et</strong> mes proches ! Vous qui m’avez accompagnée <strong>et</strong> encouragée ces<br />

<strong>de</strong>rnières années, je vous remercie infiniment.<br />

A mes parents, qui êtes toujours là pour moi, quel que soit le moment, pour l’exemple que<br />

vous me donnez, je vous suis éternellement reconnaissante. Merci à mes sœurs. Je remercie en<br />

particulier Au<strong>de</strong> pour toutes nos discussions <strong>et</strong> Gaëlle pour m’avoir aidé à relire ce document<br />

« incompréhensible »... Je remercie mes cousins Gilles, Jacques, Paola, Joseph <strong>et</strong> Pauline. Merci<br />

<strong>de</strong> m’avoir soutenue dans mes moments <strong>de</strong> doute.<br />

Je remercie mes amies Perrine, Céline, Stéphanie, Marguerite, Viol<strong>et</strong>te, Carole, Fleur,<br />

Catherine, Heidi, Hadil, Marie-Estelle, Isabelle, Pauline,..., <strong>et</strong> <strong>de</strong> manière générale toutes les<br />

personnes dont la rencontre <strong>et</strong> les discussions m’ont permis <strong>de</strong> progresser dans ma recherche<br />

scientifique <strong>et</strong> personnelle. Je remercie particulièrement Catherine pour sa gentillesse <strong>et</strong> sa<br />

générosité pendant la pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> rédaction.<br />

Merci à Pierre Hamond <strong>et</strong> François Brossoll<strong>et</strong>, qui sans le savoir d’avance m’ont permis <strong>de</strong><br />

terminer sereinement c<strong>et</strong>te thèse. Merci à Damien Matterdorf pour toutes nos discussions. Enfin,<br />

je voudrais spécialement remercier Muriel <strong>et</strong> Pierre Mattersdorf pour la chaleur <strong>de</strong> leur accueil,<br />

leur écoute <strong>et</strong> leur bienveillance ces quatre <strong>de</strong>rnières années, qui m’ont beaucoup aidée.<br />

Enfin mes remerciements vont à Guillaume Mattersdorf que je ne remercierai jamais assez :<br />

pour sa patience, son soutien, pour toutes nos discussions <strong>et</strong> nos joies qui n’ont cessé <strong>de</strong> me<br />

porter durant ces trois ans <strong>et</strong> <strong>de</strong>mi. Merci <strong>de</strong> m’avoir accompagnée jusqu’au bout <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te<br />

longue étape, malgré les épreuves. Merci enfin <strong>de</strong> m’avoir aidée à terminer ce document. Je te le<br />

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Guy Gilbert

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