Search

To prevent the pollution of water resources, the measurement and the limitation of wastewater discharges are required. Despite the progress in the field of data acquisition systems, sensors are subject to malfunctions that can bias the evaluation of the pollution flow. It is therefore essential to identify potential anomalies in the data before any use. The objective of this work is to deploy artificial intelligence tools to automate the data validation and to assess the added value of this approach in assisting the validation performed by an operator. To do so, we compare two state-of-the-art anomaly detection algorithms on turbidity data in a sewer network. On the one hand, we conclude that the One-class SVM model is not adapted to the nature of the studied data which is heterogeneous and noisy. The Matrix Profile model, on the other hand, provides promising results with a majority of anomalies detected and a relatively limited number of false positives. By comparing these results to the expert validation, it turns out that the use of the Matrix Profile model objectifies and accelerates the validation task while maintaining the same level of performance compared to the annotator agreement rate between two experts.

Les zones urbaines, par l'imperméabilisation des surfaces et le drainage du sol par les réseaux, influencent fortement le cycle de l'eau. Des dispositifs, souvent basés sur la végétation constituent des techniques dites alternatives permettant une gestion à la source des eaux pluviales. Leur multiplication sur le réseau ou les projets d'aménagements plus durables (écoquartiers) modifient le cycle de l'eau et donc la gestion de l'eau : de nouveaux processus (évapotranspiration, infiltration) apparaissent dans la gestion globale de l'assainissement (en particulier en présence de réseaux unitaires). Le modèle hydrologique TEB-Hydro reproduit tout le cycle de l'eau (petit et grand) à l'échelle d'un territoire. Il n'a pas pour vocation la gestion au quotidien du réseau d'assainissement, mais peut aider à la décision de futurs aménagements, plus durables. En plus de données météorologiques et d'occupation du sol, il nécessite le graphe orienté d'un réseau d'assainissement fonctionnel mais adapté à la résolution du modèle. Un outil de reconstruction (TOHR), basé sur le réseau réel fournit ce réseau simplifié à TEB-Hydro. La zone d'étude est la zone urbaine couvrant la Ville de Paris et sa petite couronne constituée des départements des Hauts-de-Seine, de la Seine-Saint-Denis et du Val de Marne. De nombreux acteurs ont un rôle dans la gestion du réseau d'assainissement sur cette zone : les communes, les départements, les syndicats et le Syndicat Interdépartemental de l'assainissement de l'Agglomération Parisienne. Ajouté à l'historique de l'urbanisation de la zone, ce réseau d'assainissement a, en de nombreux endroits, un fonctionnement atypique, en lien aussi avec les contraintes majeures auxquelles sont confrontés les gestionnaires du réseau. Le fonctionnement des réseaux interdépartemental et départementaux ont été identifiés préalablement à la reconstruction de chacun de ces réseaux séparément, puis globalement. Ceci a été possible grâce à de nombreux échanges avec les gestionnaires. L'évaluation de chacune de ces reconstructions et l'analyse du réseau simplifié obtenu est présentée. Selon les départements et la complexité du fonctionnement du réseau, les résultats de la reconstruction sont plus ou moins satisfaisants. La modélisation hydrologique, appliquée d'abord à l'échelle du département des Hauts de Seine puis à toute la zone, est évaluée et analysée, à l'échelle de différents bassins versants (séparatifs et unitaires).

La réglementation sur l'autosurveillance impose aux exploitants de réseaux d'assainissement une mesure des débits rejetés au milieu récepteur par les déversoirs d'orage et autres ouvrages de déversement (trop-plein...) dont la charge polluante est supérieure à 600 kg de DBO5 par jour. Plusieurs méthodes d'instrumentation existent pour la mise en place de cette autosurveillance, parmi lesquelles la mise en place de capteurs hauteur/vitesse dans la canalisation de décharge (ou éventuellement dans la canalisation d'entrée et la canalisation de sortie vers la station d'épuration puis de procéder par différence). Si cette méthode est opérationnelle et permet d'accéder au débit avec une précision de l'ordre de 10% lorsque les recommandations de la norme ISO 15769 sont suivies, elle présente cependant l'inconvénient de nécessiter l'emploi de capteurs immergés dans l'écoulement, ce qui peut occasionner des coûts de maintenance importants liés à l'encrassement des capteurs. Une alternative est de tirer profit du fait qu'un déversoir d'orage, comme un seuil ou un canal Venturi, est un ouvrage hydraulique permettant de créer une transition du régime fluvial (en amont de la crête déversante) au régime torrentiel (en aval). Ce comportement hydraulique permet de garantir qu'il existe une relation entre la hauteur de lame déversante et le débit déversé. Il reste à identifier cette relation dans le contexte d'ouvrages de déversement de formes très diverses et ne répondant à aucune norme. Le tarage numérique apparaît comme une solution permettant d'établir la relation hauteur/débit au niveau d'un ouvrage de déversement pour répondre à cette problématique. Cet article se propose de définir la notion de tarage numérique, puis de fournir des éléments de méthodologie (le minimum nécessaire pour un tarage numérique de qualité) avant de présenter trois exemples d'application où cette méthode a été mise en oeuvre pour établir la relation hauteur/débit au niveau de points de rejet vers le milieu récepteur.

This article describes a stochastic method to calculate the annual pollutant loads and its application over several years at the outlet of three catchments drained by separate storm sewers. A stochastic methodology using Monte Carlo simulations is proposed for assessing annual pollutant load, as well as the associated uncertainties, from a few event sampling campaigns and/or continuous turbidity measurements (representative of the total suspended solids concentration (TSS)). Indeed, in the latter case, the proposed method takes into account the correlation between pollutants and TSS. The developed method was applied to data acquired within the French research project BINOGEV^ (innovations for a sustainable management of urban water) at the outlet of three urban catchments drained by separate storm sewers. Ten or so event sampling campaigns for a large range of pollutants (46 pollutants and 2 conventional water quality parameters: TSS and total organic carbon (TOC)) are combined with hundreds of rainfall events for which, at least one among three continuously monitored parameters (rainfall intensity, flow rate, and turbidity) is available. Results obtained for the three catchments show that the annual pollutant loads can be estimated with uncertainties ranging from 10 to 60%, and the added value of turbidity monitoring for lowering the uncertainty is demonstrated. A low inter-annual and inter-site variability of pollutant loads, for many of studied pollutants, is observed with respect to the estimated uncertainties, and can be explained mainly by annual precipitation.

combining continuous measurement of a global pollution parameter (conductivity, turbidity), with discrete water sampling and laboratory analysis enables to harness both the temporal representativeness of the former and the specificity of the latter. The potential interest of such a strategy is investigated for a specific case study, where the conformity of a discharge to a regulation expressed as a maximum SS concentration was to be controlled. Firstly, the problem if formalized by identifying all possible configurations and associated costs. Then simulations were performed using turbidity recordings made available on a combined sewer by OPUR observatory. In a first step, these recordings were converted into SS concentrations by applying a proper turbidity-SS concentration relationship, and uncertainties implied by this conversion were considered. In a second step two sampling procedures were simulated on the basis of turbidity and SS time series. The first one is systematic, with a constant time step, and the second one uses turbidity information to trigger the (virtual) sampler. The performance of both procedures expressed as costs are then compared, for different values of regulation values, and unit costs and benefits. The results show that using turbidity for driving a sampler is very interesting in this specific case study, but these results are heavily dependent on the procedures considered, which presently do not correspond to a real situation. So, the interest of the study lies chiefly in the methodological framework, which can be adapted and applied to other data, other procedures and other objectives.; L'utilisation conjointe d'une mesure en continu d'un paramètre global de pollution (conductivité, turbidité...) et de prélèvements ponctuels suivis d'analyses au laboratoire semble une voie prometteuse pour bénéficier à la fois de la représentativité temporelle de la première et de la spécificité des secondes. L'intérêt potentiel d'une telle stratégie été testé dans le cas d'un contrôle de conformité de la qualité d'un effluent, par rapport à une prescription exprimée comme une valeur maximum de concentration à ne pas dépasser. Après avoir formalisé le problème et identifié les différentes situations possibles et les coûts associés, des simulations ont été réalisées sur des enregistrements de turbidité issus d'un site unitaire suivi dans le cadre de l'Observatoire des Polluants URbains (OPUR). Dans un premier temps des chroniques de concentration ont été générées à partir de ces enregistrements et d'une relation turbidité-MES adaptée, en prenant en compte les incertitudes affectant cette conversion. Dans un deuxième temps, deux stratégies de contrôle ont été simulées sur ces chroniques de turbidité et concentration. L'une est une stratégie de prélèvement systématique, et l'autre une stratégie pilotée par la mesure de turbidité. Les deux stratégies ont été comparées en termes de coût, pour différentes hypothèses concernant les seuils de prescription et les coûts ou bénéfices unitaires. Les résultats montrent l'intérêt potentiel du pilotage des prélèvements par la turbidité, mais ils sont très dépendants des stratégies testées qui pour l'instant constituent des cas d'école. Cette étude a surtout un intérêt méthodologique, mais elle peut désormais être étendue à d'autres stratégies de contrôle, d'autres définitions de prescription, d'autres séries de données, et, moyennant quelques aménagements des critères d'évaluation, à d'autres objectifs.

Novatech 2016, LYON, FRANCE, 28-/06/2016 - 01/07/2016; Swales are stormwater source control infrastructures that manage runoff in two dimensions. Generally, a first part of the volume discharged in a swale is conveyed as surface flow and the other is infiltrated underground. A swale traditionally aims at reducing and slowing runoff flows but swales can also decrease the load of sediment and other pollutants in urban runoff by promoting infiltration and sediment deposition. The literature describes some design swales criteria but their effects on the quantity, the repartition and the speciation of pollutants in the soil remain unclear. This study focuses on hydraulic and pollutant removal performances of swales and aims to define and characterize the physical and physicochemical processes governing water and pollutant flows in these unsaturated soil-water reactors. From an operative point of view, this work takes part in the Matriochkas project and consists in determining the environmental performances of swales. After a state of the art focusing on the swale pollution retention performance, the paper details some experimental specifications to build a pilot experiment to characterize hydrodynamics and pollutant removal within swales. First tests are expected to be realized before June 2016.; Les noues sont des ouvrages de gestion à la source des eaux pluviales dont la conception assure d'une part un écoulement horizontal et une infiltration verticale de l'eau dans le sol. Recueillant des eaux de ruissellement potentiellement chargées en polluants, leur implantation a pour objectif premier de limiter le débit de fuite à l'exutoire du bassin versant, mais elle participe également à l'épuration de ces eaux par décantation et filtration. Le cadre technique de ce type d'ouvrage a déjà fait l'objet de nombreuses publications proposant une grande diversité de critères de conception lors de l'aménagement d'une noue. Néanmoins, ces critères méritent une attention supplémentaire quant à leurs impacts qualitatifs et quantitatifs sur les micropolluants dans le sol, les données disponibles dans la littérature n'étant pas très nombreuses. Notre travail vise à étudier le lien entre le fonctionnement hydraulique et la performance épuratoire des noues, en contribuant à la définition et à la caractérisation des processus physiques et physicochimiques contrôlant les flux d'eau et de polluants dans ces systèmes. D'un point de vue opérationnel, dans le cadre du projet Matriochkas, il s'agit d'établir la performance environnementale des noues. Cette communication présente le cahier des charges de l'instrumentation d'un pilote, dédié à la caractérisation de l'hydrodynamique et de la rétention de la charge polluante au sein d'une noue, ainsi que les premiers essais qui seront réalisés.

Novatech 2016, LYON, FRANCE, 28-/06/2016 - 01/07/2016; This presentation proposes to discuss emerging issues related to long term management of best management practices (BMP). BMPs are dedicated to stormwater management, but they also provide secondary benefits such as landscape amenity and amelioration of the biodiversity. Asset management turns out to be difficult because of the various possible functions, uses, objectives, funding, processes involved, composition, and spatial scales of the different technologies. Research needs are often multidisciplinary: hydrology, geography, sociology, science of law, decision aid, economic sciences, etc.; Le nécessaire développement des techniques alternatives, depuis maintenant plusieurs décennies, en complément ou en remplacement des réseaux existants pose la question de leur gestion sur le long terme. Ces aménagements, rarement dédiés uniquement à la gestion des eaux pluviales, assurent ainsi d'autres fonctions en lien avec la ville et ses usagers. Les collectivités prennent la mesure des difficultés de gestion de ce patrimoine. Ces aménagements multifonctionnels sont souvent dispersés, de forme et de composition très variables, et sont en partie situés dans le domaine priÎ. Leur gestion nécessite ainsi une coopération interservices et implique un financement pas toujours clairement identifié. Dans cet article, nous discuterons de ces questions émergentes liées à la gestion patrimoniale des techniques alternatives. L'article se focalise sur les techniques alternatives du domaine public sans aborder le domaine priÎ. Ces questions émergentes impliquent des recherches souvent pluridisciplinaires : hydrologie, aménagement, sociologie, science du droit, aide à la décision, sciences économique et de gestion, etc. Nos propos sont illustrés notamment par le retour d'expérience de la métropole du Grand Lyon

Ce document constitue un des livrables de la tâche 7 du projet Mentor. Il s'intéresse à l'estimation des incertitudes affectant les mesures de concentrations et de flux polluants en réseau d'assainissement. Organisé comme un guide méthodologique, il présente le vocabulaire employé, les textes références et détaille les différentes étapes à mettre en oeuvre pour parvenir à une estimation fiable des différentes sources d'incertitude pouvant affecter une mesure. Il explicite ensuite la manière de mettre en oeuvre ces méthodes dans le contexte de l'assainissement sur des mesures que des opérateurs seront amenés à réaliser, contrôler ou utiliser (débits, concentrations, en particulier MES, turbidité) et sur les grandeurs qui en sont dérivées (flux, masse, concentration moyenne ou caractéristique). Pour chaque cas, on explique comment établir une incertitude globale pour une grandeur donnée en tenant compte des différentes sources d'incertitude rencontrées dans la chaine de mesure et de leur propagation dans les divers traitements. Cela inclut les conséquences d'erreurs provenant de l'instrument de mesure, de l'environnement, du protocole expérimental ainsi que de la variabilité du phénomène physique étudié.Ces différents éléments de méthode sont illustrés par des exemples concrets et des ordres de grandeur, et compétés par des outils informatiques commentés facilitant les calculs.

International audience; This article deals with a methodology to establish a relationship between the water level in the recovery tank of a pumping station and the discharge through the overflow pipe. Computational Fluid Dynamics (CFD) was used to take into account all operating conditions of the system for a range of diameter from 200 to 600 mm. Relationships linking the water level and the discharge trough the orifice are adjusted for free flow, submerged flow and pressurized flow. A detailed methodology is also proposed to couple the orifice laws with the flow in the overflow pipe, particularly to take into account the water level in the receiving water when the water level upstream to the orifice is not enough to evaluate the flowrate. Then, the methodology is applied to two examples of pumping stations. Finally, the water level(s)/ discharge relationships can be implemented in a sensor transmitter or interpolate for postprocessing.; Cet article décrit une méthode de calcul permettant d’établir la relation entre la hauteur d’eau audessus du radier d’une conduite de trop-plein de station de pompage et le débit déversé. La modélisation numérique 3D a été utilisée afin d’étudier l’ensemble des modes de fonctionnement du système pour une gamme de diamètres d’orifice allant de 200 à 600 mm. Des lois génériques sont ainsi proposées pour chacun des fonctionnements possibles de l’orifice (noyé, dénoyé, en charge). Une méthodologie détaillée est également exposée pour permettre le couplage de ces lois avec l’écoulement dans la canalisation de décharge et, en particulier, la prise en compte du niveau d’eau dans le milieu naturel lorsque la hauteur d’eau dans la bâche ne suffit pas à elle seule à évaluer le débit. Pour finir, la méthodologie est appliquée sur deux exemples de stations de pompage. Les tables hauteur(s)/débit construites peuvent ensuite être implémentées dans des transmetteurs ou interpolées pour du posttraitement.

L'infrastructure et le fonctionnement du réseau d'assainissement de l'agglomération parisienne sont décrits et synthétisés dans ce document. La structure générale du réseau est d'abord présentée en indiquant les différents intervenants que sont les communes, les départements et le Syndicat Interdépartemental de l'assainissement de l'Agglomération Parisienne et leurs rôles respectifs. La typologie hétérogène du réseau qui induit, sur de nombreuses zones, des connexions atypiques, en citant quelques-unes des contraintes majeures auxquelles sont confrontées les gestionnaires du réseau, est détaillée. Ces contraintes sont dues en grande partie à la gestion du temps de pluie qui engendre des déversements dans le milieu naturel et parfois même le débordement du réseau de transport. Une description plus détaillée et spécifique du réseau interdépartemental est faite. Celle-ci a été rendue possible par la richesse des documents et des données fournies, ainsi que par une visite au SIAAP, permettant de mieux comprendre l'exploitation du réseau, particulièrement en situations exceptionnelles. La complexité du fonctionnement du réseau interdépartementale est soulignée. En plus des ouvrages à multiples vocations, les nombreux maillages et stations de gestion permettent de dévier les flux et de les envoyer vers différents exutoires selon l'état du réseau. Bien que certaines consignes soient claires et automatisées, l'exploitation du réseau interdépartementale se fait en fonction de situations quotidiennes voire momentanées, en temps réel, en se basant sur l'expertise des agents du SIAAP. Enfin, les différents réseaux départementaux sont décrits brièvement en se basant sur les schémas d'aménagement et certains rapports d'exploitation. Il en ressort également la difficulté de représenter des réseaux d'assainissement aussi denses et interconnectés, nécessitant un contact direct avec les exploitants afin d'enrichir notre connaissance des réseaux départementaux et les représenter au mieux. Malheureusement, cette étape n'a pu être faite.

Ce guide technique est un livrable du projet MENTOR acronyme de « MEasurement sites conception method for sewer NeTwORks » (en Français : Méthodologie et outils opérationnels de conception et de qualification de sites de mesures en réseau d'assainissement). Ce projet a été financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) dans le cadre du programme ECOTECH Edition 2011 et s'est déroulé sur la période 2012 - 2016.La méthode h2Q a été mise au point au cours de la thèse de doctorat de Sandra Isel au sein du laboratoire ICube (thèse soutenue en janvier 2014) et a, dans ce cadre, fait l'objet de plusieurs publications (Isel et al. [2012], Isel et al. [2013]). Cette thèse a bénéficié du soutien financier du projet COACHS (projet C2D2 conduit entre 2010 et 2013) et du projet MENTOR décrit ci-dessus.Le développement de la méthode h2Q a conduit à la création d'un savoir-faire protégé par le laboratoire ICube. Ce savoir-faire est actuellement utilisé dans le cadre d'un contrat de licence par la startup 3D EAU.

Ce document vise à préciser la représentativité des vitesses obtenues à l'aide des deux capteurs les plus couramment utilisés, à savoir les cordes de vitesse (temps de transit) et le capteur à effet Doppler. L'objectif opérationnel est d'aider les maîtres d'ouvrage à évaluer des projets de mise en place de mesure de débits en continu. Il donne également des indications pour la vérification et la réception de ces appareils. Pour cela nous rappellerons les notions de base de fonctionnement des capteurs et leurs sources d'erreur avant de présenter les mesures qu'il est raisonnablement possible de faire avec des capteurs de mesure de vitesse en continu puis de présenter les mesures qu'il est possible de réaliser dans le cas de contrôle ou d'opérations ponctuelles. Le propos est centré sur les méthodes utilisables en assainissement urbain et adaptées aux mesures en continu du débit d'écoulements à surface libre sur des sites permanents ou temporaires.

Grâce à la compréhension du fonctionnement et de la gestion du réseau d'assainissement de Paris et sa petite couronne, il a été possible de reconstruire un réseau complet, constitué des réseaux d'assainissement interdépartemental et départemental de Seine-Saint-Denis, en prenant en compte les connexions avec le réseau hydrographique naturel (Marne et Seine). Ce réseau a été simplifié, pour s'adapter à la résolution (250m) du modèle hydrologique urbain TEB-Hydro. Afin de prendre en compte les spécificités du fonctionnement du réseau d'assainissement de Paris et sa petite couronne, l'outil de reconstruction d'un réseau simplifié a été modifié. Ainsi les nombreux maillages qui ponctuent le réseau comme les tunnels de stockages ont été pris en compte. Les écoulements depuis les collecteurs unitaires vers les collecteurs d'eaux usées ont été permis. Bien que l'outil n'ait jamais été appliqué sur une zone aussi vaste, la comparaison visuelle des résultats avec les filaires de réseaux réels interdépartementaux démontre la capacité de l'outil à reproduire un réseau fonctionnel. Cependant, ce travail préliminaire met en évidence la nécessité de travailler à l'échelle départementale. En effet, la reconstruction sur le département de Seine-Saint-Denis, à partir des données descriptives du réseau départemental, présente des résultats encourageants en termes de filaires de réseaux ainsi que d'aires drainées par le réseau reconstruit. Cet outil de reconstruction du réseau hydrographique complet et simplifié a pour seul but de fournir un réseau hydrographique pour une modélisation hydrologique urbaine, qui prend en compte les différents processus du cycle de l'eau au sein de la ville, soit l'évapotranspiration, l'infiltration de l'eau dans le sol en plus des écoulements de surface et dans les réseaux. Ces outils sont donc complémentaires aux outils déjà existants permettant la gestion de l'assainissement de la zone étudiée.

International audience

Ce document constitue un des livrables de la tâche 7 du projet Mentor. Il s'intéresse à l'estimation des incertitudes affectant les mesures de concentrations et de flux polluants en réseau d'assainissement. Organisé comme un guide méthodologique, il présente le vocabulaire employé, les textes références et détaille les différentes étapes à mettre en oeuvre pour parvenir à une estimation fiable des différentes sources d'incertitude pouvant affecter une mesure. Il explicite ensuite la manière de mettre en oeuvre ces méthodes dans le contexte de l'assainissement sur des mesures que des opérateurs seront amenés à réaliser, contrôler ou utiliser (débits, concentrations, en particulier MES, turbidité) et sur les grandeurs qui en sont dériÎes (flux, masse, concentration moyenne ou caractéristique). Pour chaque cas, on explique comment établir une incertitude globale pour une grandeur donnée en tenant compte des différentes sources d'incertitude rencontrées dans la chaine de mesure et de leur propagation dans les divers traitements. Cela inclut les conséquences d'erreurs provenant de l'instrument de mesure, de l'environnement, du protocole expérimental ainsi que de la variabilité du phénomène physique étudié. Ces différents éléments de méthode sont illustrés par des exemples concrets et des ordres de grandeur, et compétés par des outils informatiques commentés facilitant les calculs.

The Mentor project aims at proposing a methodology to qualify the ability of measuring site to give representative information for an efficient management of urban waters. This will contribute to a better knowledge of the pollutants poured into receiving waters. The project will provide operational tools for technical and management staff in charge of metrology as well as recommendations both technical and managerial. This paper presents the main lines of the project as well as some results.; Le projet Mentor a pour objectifs de proposer une méthodologie permettant d'analyser, de qualifier et de mettre en place des points de mesures pertinents pour une gestion efficace des eaux urbaines dans le but de mieux quantifier et mieux qualifier les rejets aux milieux aquatiques récepteurs. Ce projet permettra la mise au point d'outils opérationnels destinés aux gestionnaires et aux responsables de métrologie des réseaux d'assainissement urbains. Il fournira également des recommandations au niveau organisationnel qui aideront à l'acquisition de « bonnes pratiques métrologiques ». Cet article présente la démarche du projet et quelques exemples de résultats.

Ce guide de bonnes pratiques a pour but de promouvoir et de faciliter la mise en place de mesures de turbidimétrie en réseau d'assainissement. Il vise à traduire de manière pratique l'expérience acquise depuis plusieurs années par trois observatoires français en hydrologie urbaine (OPUR, ONEVU, OTHU). Son objectif premier est de fournir des éléments très pratiques permettant de réduire considérablement la phase de mise au point d'un site de mesure, puis de conduire efficacement son exploitation opérationnelle. Il permet par ailleurs de conforter l'image de la mesure en continu de la turbidité auprès de différents publics : maîtres d'ouvrages, exploitants, mais aussi services chargés de la police de l'eau et de motiver les fournisseurs vis-à-vis de demandes d'améliorations identifiées. Ainsi, après avoir présenté les principes de mesure de la turbidité, le guide détaille les différentes étapes à mettre en oeuvre pour parvenir à une installation able et pérenne de cette mesure : choix d'un point de mesure, choix d'un capteur, procédures de réception, de réglage et d'étalonnage, modes d'implantation sur le terrain, stratégies d'acquisition, de filtrage et de Îrification, opérations de maintenance, évaluation des incertitudes, établissement de correspondance avec les matières en suspension (MES), ainsi que des éléments de coûts et bénéfices. Ces différents éléments de méthode sont illustrés par des exemples concrets et complétés par des outils informatiques et des fiches pratiques.

ISUD - 9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering, STRASBOURG, FRANCE, 27-/08/2014 - 29/08/2014; Sewer deposit is a complex mix of mineral and organic materials whose dynamics remain poorly understood to such a point that the transport formulas, mainly developed for rivers sediment, are still missing accuracy. IFSTTAR researches aims at helping networks managers by investigating hydraulics and solid transport occurring in urban sewer networks. The current paper presents an experimental study of the influence of the hydraulic parameters on the deposit bathymetry. Various ultrasonic devices are used in the study to measure the transversal variation of the deposit and the velocity profiles sewer. The results show the relation between the deposit height and the bottom shear stress and will be presented and discussed in paper. In similar cases studies (hydraulics conditions), results of bottom shear stress profiles are different.

Le contexte réglementaire (arrêtés interministériels du 22 décembre 1994 et du 22 juin 2007) et normatif (NF EN 752, NF P15-900-2) demande/incite les gestionnaires à surveiller les réseaux, évaluer leurs performances, intervenir rapidement en cas de dysfonctionnements ponctuels, informer le maître d'ouvrage sur les aménagements souhaitables pour améliorer les performances et augmenter la fiabilité de la collecte

Le projet avait pour principal objectif de contribuer au déploiement de systèmes d'instrumentation intégrée permettant une surveillance en continu et en temps réel des rejets des réseaux d'assainissement au milieu naturel. L'instrumentation intégrée signifiait ici la prise en compte de la chaîne métrologique complète, de la qualification d'un site de mesure et du choix d'une méthode au calcul d'incertitudes et à la valorisation des données, du choix des capteurs à leur implantation. La mise en synergie de recherches en mécanique des fluides numérique et de travaux expérimentaux a permis de : proposer des méthodes de mesure du débit dans un écoulement canalisé et de détermination du débit déversé au niveau des postes de refoulement ; développer une méthodologie d'évaluation des débits conserÎs et déversés au niveau des déversoirs d'orage ; montrer sur des exemples comment, pour un site donné, des recommandations peuvent être formulées pour la mise en place d'une instrumentation intégrée au niveau des déversoirs d'orage ; préciser l'influence d'une singularité (coude ou confluence) sur l'écoulement en aval et ses répercussions sur le positionnement d'un débitmètre à l'aval d'une telle singularité.

Des bases de données de suivi en continu de la turbidité et du débit et de séries de prélèvements avec des mesures conjointes de turbidité et de concentration en matières en suspension (MES) ont été acquises plusieurs sites expérimentaux unitaires et séparatifs dans le cadre des trois observatoires français en hydrologie urbaine : OPUR (Paris), ONEVU (Nantes) et OTHU (Lyon). L'exploitation de telle base de données à permis d'évaluer des incertitudes associées aux stratégies courantes de prélèvement et d'évaluer les incertitudes obtenues en convertissant une mesure en continu de turbidité en concentrations en MES à différentes échelles de temps : instantanée, éÎnementielle et annuelle. Les résultats de calcul de différentes stratégies (2 stratégies : asservissement au temps ou asservissement au volume écoulé avec volume de prise constant) montrent que la stratégie de prélèvement la plus performante avec des erreurs inférieures à 20% est celle actuellement la plus appliquée par les professionnels de la mesure en réseau d'assainissement et recommandée par la norme AFNOR FD T 90-523-2 : asservissement au volume écoulé avec volume de prise fixe. Concernant l'évaluation des incertitudes obtenues en convertissant une mesure en continu de turbidité en concentrations en MES pour évaluer une concentration ou un flux à différentes échelles, plusieurs méthodes ont été développées et appliquées sur différents jeux de données. À l'échelle instantanée, les résultats montre que 5 éÎnements (en moyenne 6 prélèvements par éÎnement) suffisent à établir une relation MES-Turbidité permettant d'évaluer des valeurs instantanées de concentration en MES de temps de pluie avec une incertitude inférieure à 20%. À l'échelle éÎnementielle, la corrélation obserÎe entre les erreurs successives de la relation Turbidité-MES doit être prise en compte dans le calcul des incertitudes de la concentration éÎnementielle ou de la masse éÎnementielle en MES. En effet, l'incertitude sur l'évaluation de la masse éÎnementielle est sous-estimée à 2% (sans corrélation entre erreurs successives) tandis que qu'elle atteint 30% en tenant compte de cette corrélation. Ces incertitudes se répercutent sur l'évaluation de la masse à l'échelle annuelle.

La mesure du débit rejeté par un déversoir d'orage est une contrainte règlementaire à laquelle un exploitant de réseau d'assainissement peut être soumis en fonction de l'importance de son réseau d'assainissement. Plusieurs méthodes existent pour parvenir à cette fin. Après un rapide passage en revue de ces différentes techniques (état de l'art), ce document présente une méthode fondée uniquement sur la mesure d'une ou plusieurs hauteurs d'eau au sein de l'ouvrage. Des exemples concrets d'application de cette méthode sont ensuite présentés, ainsi qu'un retour d'expérience sur la méthode.

An increasing number of discharge measuring devices are implemented in sewer networks for various purposes. Selecting locations for these devices may prove difficult, as the efficiency of available sensors strongly rely on hydraulic conditions. In addition, we focus on singularities, which are common occurrences in sewer networks. Flow rate measurements sites often happen to be located downstream of a singularity as sewer systems are actually a succession of singularities. This paper aims to provide an assessment of the effect of a particular kind of singularity, namely a bend, on the velocity field and on its representativeness of measures performed by velocity sensors. CFD is used to investigate the effects of channel geometry (diameter of the circular channel, deviation angle), inlet velocities and water level.

International audience; Le projet MENTOR a pour objectifs de proposer une méthodologie permettant d'analyser, de qualifier et de mettre en place des points de mesures pertinents pour une gestion efficace des eaux urbaines dans le but de mieux quantifier et mieux qualifier les rejets aux milieux aquatiques récepteurs. Ce projet permettra la mise au point d'outils opérationnels destinés aux gestionnaires et aux responsables de métrologie des réseaux d'assainissement urbains. Il fournira également des recommandations au niveau. Cet article présente la démarche du projet et quelques exemples de résultats.

Trois sources de polluants de temps de pluie ont été déterminées à l'exutoire des réseaux d'assainissement unitaires : les eaux usées, les eaux de ruissellement et le stock de dépôt contenu dans le réseau. Plusieurs études ont évalué la contribution de ces trois sources au moyen d'un bilan de masses à partir de quelques événements pluvieux (Krejci et al., 1987; Chebbo, 1992; Gromaire et al., 2001; Soonthornnonda and Christensen, 2008; Gasperi et al., 2010). Les résultats obtenus mettent en évidence le rôle important des dépôts comme une source significative de MES, voire majeure, lors des épisodes pluvieux. Ces contributions ont été évaluées pour des réseaux d'assainissement surdimensionnés pour les écoulements de temps sec, de faible pente, présentant des zones connues d'accumulation de dépôts (grossiers) (Ahyerre et al., 2001; GROMAIRE et al., 2006). Par ailleurs la quantification précise des différentes entrées (eaux usées, eaux de ruissellement) et de leur variabilité a souvent été abordée de manière simplifiée. En effet, ces études ont été menées sur un nombre restreint d'événements pluvieux en les comparant à quelques journées de temps sec, sur la base d'échantillons prélevés in situ à des intervalles de temps de plusieurs minutes voire plusieurs dizaines de minutes. Ces évaluations soulèvent certaines questions concernant l'importance de l'effet des incertitudes dans le calcul et nécessitent pourtant une bonne description des entrées incluant leur variabilité. Dans le cadre du réseau d'observatoires français SOERE " URBIS " ont été constituées des bases de données de mesure en continu de la turbidité cumulant plusieurs centaines d'événements pluvieux et autant de journées sèches pour deux sites de caractéristiques différentes : Clichy à Paris et Ecully à Lyon. Ces mesures, converties en concentration en matières en suspension (MES) par des relations MES-Turbidité et couplées avec un modèle de concentrations moyennes événementielles des eaux de ruissellement, ont permis d'évaluer la contribution des dépôts aux masses événementielles des MES observées à l'exutoire de deux bassins versants de caractéristiques très différentes. La contribution des trois sources aux flux de MES à l'échelle de l'événement a été évaluée par une approche de bilan de masse entre l'entrée (eaux usées et eaux de ruissellement) et la sortie (exutoire) du réseau de chaque bassin versant a été réalisée. La méthode proposée permet de prendre en compte toutes les sources d'incertitudes et de variabilité des entrées et de la sortie. Les bilans réalisés sur des bases de données représentatives (88 événements pluvieux à Clichy et 200 événements à Ecully) consolident les résultats similaires suggérés par d'autres études : la masse en MES transitée à l'exutoire pendant un événement pluvieux ne correspond pas à la somme des masses en provenance des eaux usées et des eaux de ruissellement, cette dernière composante étant minoritaire. La contribution des dépôts dans le réseau se situe entre 20 et 80% de la masse de MES observés à l'exutoire en temps de pluie. La robustesse de cette estimation a été établie par une étude de sensibilité aux incertitudes et aux hypothèses affectant le bilan. Ces résultats confirment et affinent les évaluations obtenues précédemment (Gasperi et al., 2010) sur le réseau d'assainissement parisien. De plus, à l'échelle d'un événement pluvieux le dépôt mobilisé ne représente qu'une faible épaisseur si on rapporte la masse érodée concernée à une surface de collecteur immergée par temps sec : de l'ordre de 1 à 3 mm le long de l'ensemble du collecteur du Clichy. Ils montrent aussi que cette contribution n'est pas spécifique au réseau parisien de faible pente et surdimensionné mais aussi elle est importante dans un réseau d'assainissement comme celui d'Ecully qui a une pente de 2.7% contre 0,14% pour le réseau de Clichy et il ne présente pas aussi de zones connues d'accumulation de sédiments.

Journées Eau et Environnement, NANTES, FRANCE, 07-/01/2013 - 09/01/2013; Les Journées Eau et Environnement 2013 de L'IFSTTAR et des CETE se sont déroulées à Nantes, les 7, 8 et 9 janvier 2013.Ces journées sont l'occasion de présenter les principales avancées de la recherche en génie civil relevant des travaux de l'Ifsttar et des équipes de recherche du RST. Elles trouvent leur place aux côtés des journées plus techniques et opérationnelles du SETRA et du CERTU (RST Eau, RST Sol, RST Déchets).Organisée dans le cadre des Journées Eau et Environnement, cette plénière spécifique clôture 2 programmes de recherche de l'Ifsttar et des CETE sur le milieu urbain:- dans le domaine des sols pollués préservation des sols en milieu urbain et routier: sources, infiltration et transfert de polluants (PSUR);- dans le domaine de la gestion des réseaux d'assainissement: sédiments en réseau (SER).Ces journées sont ouvertes vers l'extérieur, et notamment aux partenaires et aux bénéficiaires des résultats de recherches.

International audience; The MENTOR project aims at proposing a methodology to qualify the ability of measuring sites to give representative information for an efficient management of urban waters. This will contribute to a better knowledge of the pollutants discharged into receiving waters. The project will provide operational tools for technical and management staff in charge of metrology as well as recommendations both technical and managerial. This paper presents the main lines of the project as well as some results.

This paper presents an integration procedure for the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations for the determination of the distribution of the streamwise velocity using the vertical component. This procedure is dedicated to the outer region and central part of channels. The proposed model is applicable to both rough and smooth flow regimes, provided the velocity at the inner / outer boundary has been properly defined. To generate a simplified expansion, a number of hypotheses are proposed, focusing in particular on the analytical modeling of the vertical component by adopting a negligible viscosity. The proposed hypotheses are validated by the experimental data existing in the literature. The proposed simplified expansion is studied through a sensitivity analysis and proved consistent in regards to model experimental data. The proposed model seems capable to model different kinds of flows, including dip phenomenon flow patterns.

International audience; Le projet MENTOR (MEasurement sites conception method for sewer NeTwORks) a pour objectif principal d'aider les gestionnaires dans la mise en place d'une instrumentation intégrée de la chaîne de mesures visant à mieux surveiller en continu la quantité et la qualité des masses d'eau rejetées par les systèmes urbains d'assainissement. Ce projet permettra la mise au point d'outils opérationnels destinés aux gestionnaires et aux responsables de métrologie des réseaux d'assainissement urbains. Il fournira également des recommandations au niveau organisationnel qui aideront à l'acquisition de " bonnes pratiques métrologiques ". Nous présenterons le détail de la démarche puis nous illustrerons cela par quelques cas concrets traités par les partenaires du projet.

Des données de suivi en continu de la turbidité et du débit et des données de suivi événementiel par prélèvements et analyse des micropolluants (MES, CO, métaux, HAP, alkyl-phénols, PBDE, pesticides) ont été acquises dans le cadre du projet INOGEV. Une dizaine de mesures événementielles par polluant sur trois sites expérimentaux ont été couplées avec une centaine d'événements pour lesquels on dispose de mesure en continu de turbidité. Une méthodologie d'évaluation des flux annuels des micropolluants et de leurs incertitudes a été proposée en tenant compte de la corrélation entre les polluants et leurs vecteurs particulaires (MES) et de la variabilité des concentrations des micropolluants à l'échelle annuelle. Les résultats obtenus sur deux sites de mesure en continu (Sucy en Brie en Île-de-France et Chassieu à Lyon) montrent que les flux annuels de micropolluants peuvent être estimés avec des incertitudes allant de ±10% à ±50%. De plus, la variabilité inter-annuelle des flux moyens annuels est principalement liée aux conditions météorologiques.

Crabtree (1989) proposed a deposit classification based on the deposit origin, nature and location in the sewerage system. Meanwhile, Ross and Mehta (1989) proposed a specific classification for deposed and suspended sediment in estuaries. The bibliographic review shows a lot of similarities between sewer and estuary deposits. Thus a question arises, can lutocline exist in sewers? This paper presents an experimental study that will contribute to answer this question.

National audience; Cet article confirme l'existence d'une relation linéaire forte entre la turbidité et la concentration en Matières En Suspension (MES). Toutefois, la pente de cette relation varie entre le temps sec et le temps de pluie, ainsi que entre les sites. L'effet de cette variabilité sur l'estimation de la concentration en MES par temps de pluie est évalué en fonction du nombre de données d'étalonnage utilisées pour établir la relation entre la turbidité et les MES. Les résultats obtenus montrent à la fois une variabilité limitée entre les sites étudiés et par temps sec, avec une variabilité interévénemtielle significative. De plus, la turbidité permet une évaluation de la concentration en MES avec une précision acceptable pour un effort d'échantillonnage d'événements pluvieux raisonnable.

HURRBIS is an informal network created in 2006, by the 3 French Observatories of Urban Hydrology: OPUR from Paris area, OTHU from Lyon and ONEVU from Nantes. OPUR, OTHU and ONEVU work mostly on the same topic: they analyse the whole urban water cycle, from the atmosphere to the ground including the in-between steps as water infrastructures and aquatic environment (groundwater and water courses). Part of their budget comes from local authorities, so researchers have to negotiate their research topics considering local management concerns about storm water and wet weather flows. Researches mainly focus on pollutants in urban areas and their impact on the aquatic environment. From an organisational point of view, HURRBIS is a non structural organisation to enhance relations between researchers working on different sites. It aims to become a special place for researchers and city engineers to share their needs and work on solutions to improve urban water management. It is supposed to favour communication between both parts and help to link scientific questions to management issues. Scientifically, the HURRBIS network is an opportunity for the observatories to put in common their local studies and to share methods, data and outcomes. All in all, HURRBIS questions the innovation process considering governance changes: how can research teams and programs help to change management practices dealing with this background? Is there a good scale to build efficient partnerships? In brief, main issues discussed in the paper are: HURRBIS as a network to link scientific issues to water management concerns An intent to share at a wider scale local territories' data and programs A will to find the good scale for innovation policies.

In Nantes (France) important overflowings from the combined sewer network towards the Erdre, a tributary of the Loire, occur regularly and contribute to the pollution of the water resource. The present paper intends to assess the impact of climate change and of the different urban development scenarios on overflowing volumes of the sanitary sewer network in the natural environment. It proposes and discusses a method using climate model outputs at the temporal and spatial resolutions available for users (daily step and a regional resolution) without an additional downscaling stage. The future evolution of overflowing is simulated by a hydrological model of the combined sewer system of Nantes at a daily time step. This model uses daily recorded data for six years. The preliminary results of this case study indicate that, in Nantes, climate change might result in a decrease of total overflows from the combined sewer network towards the Erdre. On the other hand, the increasing population associated to the urban development might accentuate overflowings. This study moderates different development scenarios in terms of sewer network management.

Cet article confirme l'existence d'une relation linéaire forte entre la turbidité et la concentration en Matières En Suspension (MES). Toutefois, la pente de cette relation varie entre le temps sec et le temps de pluie, ainsi que entre les sites. L'effet de cette variabilité sur l'estimation de la concentration en MES par temps de pluie est évalué en fonction du nombre de données d'étalonnage utilisées pour établir la relation entre la turbidité et les MES. Les résultats obtenus montrent à la fois une variabilité limitée entre les sites étudiés et par temps sec, avec une variabilité interévénementielle significative. De plus, la turbidité permet une évaluation de la concentration en MES avec une précision acceptable pour un effort d'échantillonnage d'événements pluvieux raisonnable.

Afin de répondre à des objectifs aussi bien techniques que réglementaires ou financiers, les besoins en instrumentation des réseaux d'assainissement sont en constante progression. Mais le choix des sites adaptés à l'implantation du matériel de mesures peut s'avérer délicat car les performances de ces matériels sont très tributaires des conditions d'écoulement. Les recherches en cours au GEMCEA combinent des études numériques et expérimentales afin de mieux décrire et prévoir les conditions hydrauliques dans les collecteurs. L'objectif à terme est de disposer d'une méthodologie d'aide à l'instrumentation, incluant la qualification des sites, l'implantation des capteurs et le post-traitement des mesures. Cet article présente d'abord les différentes étapes de la méthodologie. Celle-ci est ensuite illustrée par son application à l'influence d'un coude à 90° sur la répartition des vitesses, et ses implications sur une mesure de débit.

Le mesurage en continu de la turbidité des eaux résiduaires urbaines est intéressant pour la connaissance des flux de polluants et la gestion des systèmes d'assainissement urbains. Les formules analytiques classiques ne conviennent pas pour l'évaluation de l'incertitude de ce mesurage car certaines hypothèses ne sont pas satisfaites. En particulier l'incertitude sur les étalons peut jouer un rôle non négligeable. Une méthode analytique adaptée devenant alors complexe à mettre en oeuvre dans un cadre opérationnel, l'incertitude de mesurage de la turbidité a été évaluée en effectuant des simulations d'étalonnages par la méthode de Monte Carlo. Cette méthode simple et générale est fondée sur les mêmes données expérimentales et les mêmes hypothèses que la méthode analytique complexe. Elle permet en outre d'expliciter les causes des écarts constatés avec la méthode analytique classique. Finalement l'incertitude totale à court terme du mesurage de la turbidité sur échantillon est très satisfaisante (moins de 1,5 % au-dessus de 100 FAU), pourvu que l'appareil soit linéarisé.

Uncertainties on a measurand defined as an integrated value over a time window in a continuous signal temporally discretised. Application to in situ hydrological measurements. This presentation provides details about the processes involved in continuously in situ monitoring hydrological data and analysing them off-line, and focuses on specific features of uncertainty analysis applied to such time series. These specific features arise from the autocorrelation of errors on successive measured values. These autocorrelations may be difficult to assess, and have different expressions according to the type of uncertainty under consideration. Uncertainty analysis is thus conducted on a different way for each component : random, systematic and time discretisation. An example of total uncertainty assessment is then provided. As a general conclusion, it appears that uncertainties arising from systematic errors have the most noxious effect, provided a sufficient sampling frequency is used. The sampling frequency should however be low enough to avoid autocorrelation between measured values and between random errors, thus simplifying uncertainty calculations., Cette communication détaille le processus d'acquisition en continu et d'analyse de mesures hydrologiques in situ et analyse les aspects spécifiques du calcul d'incertitudes appliqué à une série chronologique. Ces spécificités sont liées à l'autocorrélation entre les erreurs qui affectent des mesures successives. Ces autocorrélations peuvent être difficiles à évaluer et se traduisent de manières différentes sur les différents types d'incertitude. L’analyse est donc conduite de manière de manière différenciée pour les incertitudes d’origine aléatoire, systématique ou de discrétisation. Elle est illustrée par un exemple. D’une manière générale, il apparaît que les incertitudes d’origine systématique sont les plus pénalisantes pour des mesures enregistrées en continu avec une fréquence suffisamment élevée pour suivre la dynamique du signal tout en évitant l’autocorrélation des erreurs., Joannis Claude, Bertrand-Krajewski Jean-Luc. Incertitudes sur un mesurande défini comme une valeur intégrée sur une fenêtre temporelle d’un signal continu discrétisé en fonction du temps. In: Mesures Hydrologiques et Incertitudes en Hydrométrie et Qualité de l’eau. Paris, 1 et 2 avril 2008. 2008.

En assainissement, le choix d'un site de mesure est un élément très important dont dépend directement la fiabilité des installations mises en place et la précision des résultats obtenus. Un programme de recherche mené actuellement au LCPC combine des études expérimentales et numériques afin de proposer un protocole permettant de qualifier des sections de mesure et, connaissant le domaine échantillonné par un capteur donné, de définir le traitement à appliquer aux mesures brutes pour obtenir les meilleures estimations possibles des mesurandes. Cet article illustre cette démarche en l'appliquant à la détermination de la zone perturbée à l'aval d'une déviation dans un collecteur visitable.

La détermination du profil vertical de vitesse dans les écoulements turbulents en canaux étroits est une tâche rendue délicate par la présence de courants secondaires de second type de Prandlt dans la section transversale sous l'effet desquels la vitesse maximale est située en dessous de la surface lbre. De ce fait, si la loi logarithmique reste valide dans la zone interne de la couche limite, la loi de Coles s'avère inadaptée. Après un rappel de l'état de l'art actuel, cet article présente une analyse des équations de Navier Stokes qui permet de proposer une nouvelle loi pour les profils de vitesses dans la région centrale des canaux aussi bien étroits que larges. Cette nouvelle loi est ensuite validée par la comparaison avec des résultats expérimentaux obtenus pour des canaux de diverses largeurs et de géométries variées.

This communication is dealing with separate sewer overflows from pumping stations. It relies on the processing of data recorded during 3 years on 42 pumping in the urban community of Nantes (France). These data enable to make the difference between overflows caused by infiltration/inflow, and overflows caused by pump failures, as well as pointing out differences in the behaviour of different pumping stations in different hydrological years. Infiltration seems to have an effect on overflows, at least as an increasing factor during winter period. Two kinds of action are possible for controlling overflows caused by of extraneous water : 1) fixing misconnections of runoff water from house laterals and 2)sealing leaky sewers. A methodology is proposed for evaluating the efficiency of these two actions. It is based on a two-step elimination of infiltration and inflow on experimental catchments, together with a proper modelling of the different components of the flow conveyed by the sewer systems.

International audience

International audience