Search

National audience

International audience; La communication présente des approches de gestion patrimoniale des systèmes d’endiguement et des réseaux d’eau et d’assainissement, développées par INRAE avec ses partenaires. Elle propose des éléments de comparaison et de synthèse entre ces approches concernant leurs objectifs et mise en œuvre.

Sewer asset management gained momentum and importance in recent years due to economic considerations, since infrastructure maintenance and rehabilitation directly represent major investments. Because physical urban water infrastructure has life expectancies of up to 100 years or more, contemporary urban drainage systems are strongly influenced by historical decisions and implementations. The current decisions taken in sewer asset management will, therefore, have a long-lasting impact on the functionality and quality of future services provided by these networks. These decisions can be supported by different approaches ranging from various inspection techniques, deterioration models to assess the probability of failure or the technical service life, to sophisticated decision support systems crossing boundaries to other urban infrastructure. This paper presents the state of the art in sewer asset management in its manifold facets spanning a wide field of research and highlights existing research gaps while giving an outlook on future developments and research areas. © 2020 The Author(s). Published by Informa UK Limited, trading as Taylor & Francis Group. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/), which permits non-commercial re-use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited, and is not altered, transformed, or built upon in any way.

Traditional improvement actions for monitoring sewerage networks (liquid and solid) in urban areas require a significant human and technical investment from the urban sanitation administration, due to the increase in costs of monitoring tools and means of transport on-site in the long run. The approach we developed aims to propose integration of the citizen in the process of monitoring the operation of sanitation infrastructures. We consider that a strong citizen contribution to the improvement of sanitation, both liquid and solid, also contributes to a better protection of the environment. The name given to the approach described in the article is Geo-CollaboraTIC. It combines Geographic Information Systems (GIS) and Information & Communication Technologies (ICT). To implement it, we developed an interactive and collaborative online spatially referenced interface. We explained the operating principle of this technology, which uses real-time geo-localization of topological and multimedia data (photos and videos). Such facilities of the modern world make possible, on the one hand, to reduce surveillance and monitoring costs, and on the other hand, to take over the Council of Europe's citizen consultations (decisional communication/citizen/initiation). The participation of citizens in the life of their city strengthens the dialogue about its future and the protection of their environment. As tradicionais ações de melhoria para o monitoramento das redes de esgoto, líquido e sólido, em áreas urbanas exigem um investimento significativo da administração de saneamento urbano para recursos humanos e técnicos devido ao alto custo das ferramentas de monitoramento e dos meios de deslocamento in situ em longo prazo. A abordagem que desenvolvemos visa propor a integração do cidadão no processo de monitoramento das infraestruturas de saneamento. Consideramos que ao contribuir para a melhoria do saneamento, tanto líquido como sólido, o cidadão também contribui para uma melhor proteção do meio ambiente. O nome dado à abordagem descrita no artigo é Geo-CollaboraTIC. Ela combina Sistemas de Informação Geográfica (SIG) e Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). Para a sua implementação, desenvolvemos uma interface online interativa e colaborativa, de referência espacial. Este trabalho explica o princípio de operação desta tecnologia, que utiliza a geo-localização em tempo real de dados topológicos e multimídia, como fotos e vídeos. Estas facilidades do mundo moderno permitem reduzir os custos de vigilância e monitorização, bem como envolver as consultas dos cidadãos conforme o Conselho da Europa (comunicação/cidadão/iniciativa decisória). A participação dos cidadãos na vida da sua cidade reforça o diálogo sobre o seu futuro e a proteção do seu ambiente

The concepts of a permanent diagnosis and self-monitoring of sewer systems were introduced twenty years ago in France, and an increasing number of discharge measurement devices are being implemented in sewer networks. Selecting the locations for these devices is often difficult, since the efficiency of available sensors is heavily dependent on hydraulic conditions. In this paper, we propose considering the discharge transiting in a given geometric configuration for given hydraulic conditions as a reference. Three-dimensional modelling of the velocity field allows simulating the response of sensors in order to asses the associated errors and therefore reduce (or optimize?) the number of sensors with numerical calibration. First the paper presents two technologies commonly used for discharge measurements in sewers. Then we explain the three-dimensional modelling. Finally the effect of a bend on the flow discharge measured is presented and discussed.; Les concepts de diagnostic permanent et d'autosurveillance des réseaux d'assainissement ont été introduits il y a vingt ans en France, et un nombre croissant de système de mesure débitmétrique sont mis en oeuvre dans les réseaux. Le choix de l'instrumentation est souvent difficile car la qualité des mesures dépend, outre des caractéristiques des capteurs, des conditions hydrauliques. Dans cet article, nous proposons de considérer le débit transitant dans une configuration géométrique dite de référence pour un débit hydraulique donné. La modélisation tridimensionnelle du champ de vitesse permet de simuler les réponses des capteurs afin d'évaluer les erreurs associées et ainsi de réduire (ou optimiser?) le nombre de capteurs par étalonnage numérique.L'article présente d'abord deux technologies couramment utilisées pour mesurer les débits en collecteurs. Ensuite, nous expliquons la modélisation en tridimensionnelle. Enfin l'effet d'un coude sur le débit mesuré est présenté et discuté.

International audience; Floods are one of the main natural hazards in the world and cause a lot of damages on urban areas. The management of urban floods by runoff is a field of investigation with scientific difficulties (characterization of the hazard and flow dynamics), the sealing of the soil is always changing due to developments, limiting the infiltration of water into the soil, this may leads to saturation and overflow of the sewer system. In an urban flood, interaction between surface runoff and flow into the sewage network can take place. The consideration of this interaction is necessary to understand the phenomenon of urban flooding. In urban areas, during floods, water is mainly concentrated in the streets. However, if the water level is large enough, and the sewer system is saturated, exchanges take place from the drains towards the streets (overflow). Often these exchanges are the main cause of urban flooding. Understanding the flow through the drains in drainage and overflow cases is very important and need to be studied. The results show that this phenomenon generates complex flows in the street, characterized by strong secondary currents in the cross section.; Les inondations sont l'un des principaux dangers naturels dans le monde et causent de nombreux dégâts dans les zones urbaines. La gestion des inondations urbaines par ruissellement est un domaine d'investigation avec des difficultés scientifiques (caractérisation des aléas et dynamique des écoulements), l'imperméabilité du sol est en constante évolution en raison des aménagements, limitant les infiltrations d'eau dans le sol, pouvant conduire à saturation et débordement du réseau d'assainissement. En cas d'inondation urbaine, une interaction entre le ruissellement de surface et l'écoulement dans le réseau d'assainissement peut avoir lieu. La prise en compte de cette interaction est nécessaire pour comprendre le phénomène des inondations urbaines. Dans les zones urbaines, pendant les inondations, l'eau est principalement concentrée dans les rues. Toutefois, si le niveau d'eau est suffisamment élevé et que le réseau d'assainissement est saturé, des échanges vont avoir lieu des avaloirs vers les rues (débordement). Ces échanges sont souvent la cause principale des inondations urbaines. Comprendre l'échange de débit à travers les avaloirs dans le cas de débordement est très important et doit être étudié. Une étude expérimentale sur un modèle urbain pour un cas de débordement a été faite. Les résultats montrent que ce phénomène engendre des écoulements complexes dans la rue, caractérisés par des forts courants secondaires dans la section transversale.

Insufficient public and municipal investment represent a major challenge for the long term management of urban drainage systems. Utilities are challenged to develop efficient rehabilitation strategies in order to maintain the level of service. Closed-circuit television (CCTV) inspection is used since the 1980’s as industry standard for sewer investigation system and structural performance evaluation. Due to budget restrictions, inspection rates are generally low and municipalities tend to inspect only a small part of their network (e.g. in France, less than 5% according to Ahmadi et al., 2014). Since the definition of rehabilitation strategies is limited by the lack of information about sewer condition and remaining life, deterioration models have been developed to forecast the evolution of the system according to its current and past condition. One of the main factors hampering the uptake of deterioration modelling by utilities is the lack of real scale evidence of the tangible benefits provided. In particular, most utilities are concerned by the minimum amount of CCTV data required and the relevance of using such models on their networks with limited data availability. Finally, most utilities acknowledge the uncertainties in the procedure of sewer condition assessment, mainly due to the subjectivity of the coding operator. There is a strong need to quantify precisely the uncertainty of the sewer condition assessment procedure and its influence on the outcomes of deterioration modelling. The thesis aims at addressing these gaps by assessing the performance of sewer deterioration modelling using a case study with high CCTV data availability and by identifying the influence of CCTV data quality and availability on modelling performance. The study has been performed with a statistical (GompitZ) and a machine learning (Random Forest) deterioration models using the extensive CCTV database of the cities of Braunschweig and Berlin in Germany. Our results show, that at network level, both machine learning and statistical models can simulate with sufficient accuracy the condition distribution of the network, even in case of low data availability. At the pipe level, the machine learning model outperforms the statistical model. Regarding CCTV data uncertainty, our results highlight that the probability to inspect correctly a pipe in poor condition is close to 80-85% and thus the probability to overestimate the (good) condition of the pipe is close to 15-20% (False Negative). The impact of the uncertainties on the prediction of a deterioration model is not negligible. The analysis shows that the required replacement rate to maintain a constant proportion of segments in poor condition is underestimated if the uncertainties are not included in the analysis., Les infrastructures de collecte et de traitement des eaux usées représentent un investissement considérable pour les municipalités. La plupart des collectivités sont aujourd’hui confrontées au problème de la gestion durable de leur patrimoine vieillissant avec des besoins urgents de réhabilitation des infrastructures. Elles se doivent donc d’élaborer des stratégies de gestion patrimoniale efficace pour maintenir le niveau de service rendu et limiter l’augmentation des redevances. L’inspection télévisée (ITV) est la méthode standard utilisée depuis des décennies pour l'évaluation de la condition structurelle des réseaux d’assainissement. Dû à l’absence de réglementation et aux coûts élevés d’inspection, la plupart des collectivités n’ont qu’une connaissance partielle de la condition de leur réseau et manquent d’information pour planifier efficacement les actions de maintenance et renouvellement. Pour pallier à cette situation, des modèles numériques de détérioration ont été développés pour simuler la condition des conduites non-inspectées et prévoir l´évolution future de la condition des réseaux. Un des obstacles majeurs à l’appropriation de ces outils par les collectivités est le manque de preuves à grande échelle de leur bonne performance. D’autre part, l'influence de la quantité de données disponibles pour étalonner les modèles sur la fiabilité des prédictions est mal connue. Les taux d’inspection étant relativement faibles, les collectivités sont rarement assurées d’avoir les données nécessaires pour développer des modèles fiables. Enfin, de nombreuses collectivités reconnaissent les incertitudes liées aux données d’inspection mais aucune étude n’a pu mettre en évidence l’influence de ces incertitudes sur les résultats de modélisation. Ce travail de thèse vise à évaluer la performance des modèles de détérioration ainsi qu’à évaluer l’influence de la quantité de données disponibles sur la qualité de prédiction. Enfin, cette thèse a pour objectif de quantifier la fiabilité des données d’inspection et d’analyser l’influence de leur incertitude sur la performance des modèles de détérioration.

Best Management Practices (BMPs) for urban stormwater management are systematically increasing in France since several decades, mainly because they are needed to replace or supplement existing drainage networks. Today, considering aging and spread of BMPs, infrastructure asset management is required in order to minimize the total cost of owning and operating the asset, while maintaining the level of services delivered to customers. Key bottlenecks are related to: (i) the broad range of services delivered, (ii) the important variety of shape and composition, and (iii) the fact that BMPs are often more natural (soil, vegetation, water) than constructed (concrete, steel, etc.). This article provides the basis for implementing infrastructure asset management of BMPs. This approach is inspired from Sewer Asset Management practices and concepts. The ideas proposed are illustrated with the experience of the Metropolis of Lyon.; Le patrimoine des ouvrages alternatifs de gestion des eaux pluviales ne cesse de s'accroître depuis maintenant plusieurs décennies. Pour les collectivités, organiser le recensement et développer des méthodes pour optimiser le fonctionnement et l'exploitation sur le long terme de ces ouvrages devient donc une préoccupation majeure. À partir du retour d'expérience de la Métropole de Lyon et des connaissances issues de la gestion la patrimoniale des réseaux d'assainissement, cet article permet d'identifier les questions émergentes et d'apporter des premiers éléments de réponse pour la mise en ½uvre de la gestion patrimoniale des ouvrages alternatifs de gestion des eaux pluviales.

International audience; Sewer asset management gained momentum and importance in recent years due to economic considerations, since infrastructure maintenance and rehabilitation directly represent major investments. Because physical urban water infrastructure has life expectancies of up to 100 years or more, contemporary urban drainage systems are strongly influenced by historical decisions and implementations. The current decisions taken in sewer asset management will, therefore, have a long-lasting impact on the functionality and quality of future services provided by these networks. These decisions can be supported by different approaches ranging from various inspection techniques, deterioration models to assess the probability of failure or the technical service life, to sophisticated decision support systems crossing boundaries to other urban infrastructure. This paper presents the state of the art in sewer asset management in its manifold facets spanning a wide field of research and highlights existing research gaps while giving an outlook on future developments and research areas.

Real time control (RTC) is considered as a cost-efficient solution for combined sewer overflow (CSO) reduction as it optimises the available capacity of sewer networks. RTC helps to prevent the need for construction of additional retention volumes, increases the network adaptability to changes in water management policies, and above all alleviates the environmental impact of CSOs. Following increasing interest in water quality-based RTC (QBR), this thesis demonstrates a simple and nothing-to-lose QBR strategy to reduce the amount of CSO loads during storm events. The performance of the QBR strategy, based on Mass-Volume (MV) curves prediction, is evaluated by comparison to a typical hydraulics-based RTC (HBR) strategy. A proof-of-concept study is first performed on a small catchment of 205 ha to test the new QBR concept using 31 storm events during a two-year period. Compared to HBR, QBR delivers CSO load reduction for more than one third of the events, with reduction values from 3 to 43 %. The QBR strategy is then implemented on the Louis Fargue catchment (7700 ha) in Bordeaux, France and similarly compared with the HBR strategy. By implementing QBR on 19 storm events over 15 months, its performance is consistent, bringing valuable benefits over HBR, with 17 out of 19 events having load reduction varying between 6 and 28.8 %. The thesis further evaluates the impact of MV curve prediction uncertainty (due to model prediction uncertainty) on the performance of the QBR strategy, using a representative storm event. The resulting range of uncertainty is limited. Besides, results of the sensitivity study show that the choice of the QBR or HBR strategy should take into account the current tank volumes and their locations within the catchment., La gestion en temps réel (GTR) est considérée comme une solution économiquement efficace pour réduire les déversements par temps de pluie car elle optimise la capacité disponible des réseaux d'assainissement. La GTR permet d'éviter la construction de volumes de rétention supplémentaires, d'augmenter l'adaptabilité du réseau aux changements de politiques de gestion de l'eau et surtout d'atténuer l'impact environnemental des déversoirs d'orage. À la suite de l'intérêt croissant pour la GTR fondée sur la qualité de l'eau (QBR), cette thèse démontre une stratégie simple et efficace pour les charges polluantes déversées par temps de pluie. La performance de la stratégie QBR, basée sur la prédiction des courbes masse-volume (MV), est évaluée par comparaison avec une stratégie typique de GTR à base hydraulique (HBR). Une étude de validation de principe est d'abord réalisée sur un petit bassin versant de 205 ha pour tester le nouveau concept de QBR en utilisant 31 événements pluvieux sur une période de deux ans. Par rapport à HBR, QBR offre une réduction des charges déversées pour plus d'un tiers des événements, avec des réductions de 3 à 43 %. La stratégie QBR est ensuite mise en oeuvre sur le bassin versant de Louis Fargue (7700 ha) à Bordeaux, France et comparée à nouveau à la stratégie HBR. En implémentant QBR sur 19 événements pluvieux sur 15 mois, ses performances sont constantes et apportent des avantages précieux par rapport à HBR, 17 des 19 événements ayant une réduction de charge variant entre 6 et 28.8 %. La thèse évalue en outre l'impact de l'incertitude de prédiction de la courbe MV (due à l'incertitude de prédiction du modèle) sur la performance de la stratégie QBR, en utilisant un événement pluvieux représentatif. La marge d'incertitude qui en résulte est faible. En outre, l'étude de sensibilité montre que le choix de la stratégie QBR ou HBR doit tenir compte des dimensions réelles des bassins et de leur emplacement sur le bassin versant.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]RIVAGE [ADD1_IRSTEA]Hydrosystèmes et risques naturels [ADD2_IRSTEA]Hydrosystèmes et risques naturelsThe Sixth International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering (IALCCE), Ghent, BEL, 28-/10/2018 - 31/10/2018; International audience; Water and sewer networks and levees must be managed in a way that guarantees their performance over time. Maintaining their service in the long-term involves huge public health and safety, social, economic and environmental stakes. This calls for integrated asset management rules and strategies to mitigate the consequences of ageing and possible obsolescence integrating life cycle approaches. The aim of this article is to present the various approaches developed by Irstea with its partners over several years relating to these three types of infrastructure. It also proposes elements of comparison and synthesis between these approaches with respect to their objectives and implementation.

River Flow 2018, Villeurbanne, FRA, 05-/09/2018 - 08/09/2018; International audience; Sewer overflow is one of the main causes of urban floods. Using an urban model called MURI recently built by Irstea, a series of experiments are carried out in order to simulate overflowing cases. The first configuration that was studied is a single street of 5.4 m in length, 0.15 m in width with a slope of 0.1% and two street inlets (of which the orifice diameter is 14 mm) that ensure the connection with the sewer network. Inflows of 2 and 3 L/s are used for the street and an inflow of 0.5 L/s for the sewer network that is partially closed in order to obtain overflow at the street inlets. The rising of the weir downstream the street permitted to have enough water depth to measure the vertical profiles of velocities. This study allowed us to investigate how the overflow process influence the water depth and the velocity field around the street inlet. The differences of results between the two street inflows reveals the complexity and explains the difficulty to calculate exchange flow.; Ppour comprendre les inondations par débordement de réseau, des expériences ont été effectuéees dans le modèle urbain MURi au laboratoire d'hydraulique d'Irstea à Villeurbanne. la complexité des écoulements rend difficile le calcul des débits d'échange.

Several deteriorations of concrete were detected in sewer environment. Some of these deteriorations are due to hydrogen sulphide presence in the aerial part of sewer pipe. Indeed, some microorganisms (mainly sulfur-oxidizing microorganisms) consume H2S as nutrients and provoke oxidation of H2S into sulfuric acid. This sulfuric acid production leads to the cementitious matrix dissolution and expansive products formation (gypsum and ettringite). These mechanisms conduct to expensive work of rehabilitation and more efficient solutions are essential, in particular for the choice of materials, to a better management of wastewater collection systems. The aim of this study is to determine the behaviour of different cementitious materials exposed to sewer pipe conditions over time. A laboratory test and a model were proposed to answer to this request. The laboratory test reproduces and accelerates biodeterioration mechanisms. Different cementitious materials (mortars based on CEM I, CEM III, CEM V, and CAC cements) were exposed to this test and their behavior was studied thanks to three sustainability criteria (visual aspect, surface pH, and weight loss). The better resistance of CAC mortars is strongly highlighted with these sustainability criteria. The model used simulates the sulfuric acid attack of the same cements as in the experimental part. This model also highlights the better resistance of CAC cement and the main reason is the mineralogical composition of this type of cement. Consequently, these two technics lead to preconize a chemical composition adapted to these aggressive conditions.; Différentes dégradations des matériaux cimentaires sont observées dans les réseaux d'assainissement. Certaines de ces dégradations sont, par exemple, provoquées par la présence de l'hydrogène sulfuré dans la partie aérienne des canalisations. En effet, des micro-organismes sulfooxydants, constituant en partie le biofilm déposé sur la paroi cimentaire de cette partie aérienne de la canalisation, consomment l'hydrogène sulfuré et provoquent l'oxydation de ce gaz en acide sulfurique. Cette production d'acide sulfurique entraîne la dissolution de la matrice cimentaire et la formation de produits expansifs tels que le gypse et l'ettringite. Ces mécanismes de biodétérioration conduisent à des travaux de réhabilitation onéreux, et des solutions efficaces notamment dans le choix des matériaux sont donc essentielles pour une meilleure gestion des réseaux d'assainissement. Le but de cette étude est de déterminer le comportement dans le temps de différents types de matériaux cimentaires exposés aux conditions d'un réseau d'assainissement. Un test en laboratoire ainsi qu'un modèle sont proposés afin de répondre à cette problématique. Le test en laboratoire reproduit et accélère les mécanismes de biodétérioration. Différents types de matériaux cimentaires - mortiers à base de ciments CEM I, CEM III, CEM V et de ciments d'aluminate de calcium (CAC) - sont exposés au test de biodétérioration et leur comportement est étudié à partir de trois principaux critères (l'aspect visuel, la mesure du pH de surface et la mesure d'une perte de masse après un traitement aux ultrasons). Le modèle utilisé en parallèle simule l'attaque par l'acide sulfurique de ces mêmes matériaux. Les résultats expérimentaux obtenus ainsi que le modèle soulignent fortement la meilleure résistance des ciments d'aluminate de calcium par rapport aux ciments Portland. La principale raison justifiant cette meilleure résistance est la composition minéralogique de ce type de ciment. Ces deux outils opérationnels permettent donc de préconiser l'utilisation de certains de ces matériaux dans les conditions agressives d'un réseau d'assainissement.

Sewer networks contain many aggressive and corrosive agents for pipe materials. One type of damage can be ascribed to concrete corrosion by biogenic sulfuric acid. According to field data, cementitious materials have different behaviors depending in particular on cement type: Those made with calcium aluminate cement (CAC) offer better performance than those made of ordinary Portland cement (OPC). The development of an accelerated and accurate laboratory test is essential to better understand the mechanisms involved for all cementitious materials. However, to define such a test, some additional knowledge is required. The present study deals with in situ experiments in order to determine the biochemical parameters influencing the behaviors of OPC and CAC materials. Based on these determinations, supplemented by laboratory studies, it can be concluded that abiotic oxidation of hydrogen sulfide, bioreceptivity of the mineral surface, and growth of bacterial strains depend greatly on cementitious material types. All these results, complemented by literature data, lead to consideration of what the best parameters are to study biodeterioration of cementitious materials, and have been helpful in designing the biodeterioration chamber tested.

Two model antilisterial microbial communities consisting of two yeasts, two Gram positive and two Gram negative bacteria, and originating from Livarot cheese smear were previously designed. They were used in the present study to analyse the impact of microbial population dynamics on growth of Listeria monocytogenes in cheese microcosm. Specific culture media and PCR primers were developed for simultaneous culture-dependent and real-time PCR quantification of strains belonging to Marinomonas sp., Paenibacillus sp., Staphylococcus equorum , Arthrobacter arilaitensis , Pseudomonas putida , Serratia liquefaciens , Candida natalensis , and Geotrichum candidum , in cheese microcosms. All strains were enumerated after 3, 5, 8 and 14 days at 15 °C. They established well at high counts in all cheese microcosms. Growth dynamics for all strains in presence of L. monocytogenes WSLC 1685 were compared to those of microbial communities obtained by omitting in turn one of the six members of the initial community. The growth of the microbial strains was neither markedly disturbed by Listeria presence nor by the removal of each strain in turn. Furthermore, these communities had a significant reducing effect on growth of L. monocytogenes independently of pH, as confirmed by mathematical modelling. A barrier effect was observed, that could be explained by specific competition for nutrients.

Les services d'eau potable et d'assainissement font face, dans un contexte économique tendu, à des besoins variés : - la nécessité de maintenir le patrimoine en bon état afin d'assurer le niveau de service actuel, voire de l'améliorer. - La nécessité de se plier aux contraintes réglementaires, - La nécessité de préserver l'environnement. L'analyse des coûts qui s'appuie sur des données techniques, économiques et financières est un outil de gestion qui permet la mesure de la performance de l'activité globale du service en lien avec les objectifs fixés, le choix de politique patrimoniale et les autres activités du service. C'est une aide indispensable à la prise de décision mais également pour accompagner la pédagogie plus que jamais nécessaire autour des composantes du prix de l'eau. Ce guide explique en quoi consiste l'analyse des coûts et quelles sont les différentes méthodologies de comptabilité analytique existantes. Il présente dans une deuxième partie des exemples au travers de témoignages de collectivités. Ce guide fait une suite à celui publié en 2014 sur les immobilisations.

When managing a sewer network, the water discharge has to be measured in real time at several locations in the network. In locations where a simple stage discharge relationship cannot be applied due to an influence of the backwater curve, this measurement is to be performed using sensors that measure the bulk velocity locally in order to estimate the discharge. The aim of this work is to quantify the errors made when such measurement is performed downstream from two types of singularities: a bend and a confluence, which are commonly encountered in sewer networks. Two types of sensors are tested: a time-of-flight flow meters and a acoustic Doppler flowmeter. Both technologies are first detailed along with their possible sources of errors when used in the vicinity of singularities. The second section then introduces the numerical calculation of all flow configurations tested downstream both kinds of singularities. The third section shows the results in terms of error of discharge estimation as a function of the location with regards to the singularities, the type of singularity and the flow conditions. This permits to finally make recommendations for the use of such sensors in a real sewer network.; Les gestionnaires de réseau d'assainissement urbain sont amenés à équiper leurs réseaux de points de mesures débimétriques. Lorsqu'une relation permanente permettant de relier localement la hauteur d'eau et le débit n'existe pas, il est nécessaire de mesurer la vitesse moyenne de l'écoulement afin d'en déduire le débit localement. L'objectif de cet article est de quantifier les erreurs faites lorsqu'une mesure de vitesse est effectuée à l'aval d'une singularité pour des situations réalistes de collecteurs d'assainissement urbain. La première section de cet article présente les deux types de capteurs (cordes et Doppler) en détaillant leur mode d'échantillonnage spatial ainsi que les sources d'erreur associées. La deuxième section présente la démarche de modélisation numérique ainsi que les domaines de calcul associés à l'aval respectivement d'une confluence et d'un coude. Enfin la troisième partie présente les résultats en termes de réponse des capteurs à ces champs de vitesse et discute les erreurs pour les différentes configurations considérées.

The present study deals with the exposure of four different mortar formulations in the headspace of two distinct sewer networks prone to biodeterioration phenomenon due to the presence of hydrogen sulphide. Cylindrical specimens composed of two cements, ordinary Portland cement (OPC) and calcium aluminate cement (CAC), with or without a substitution of 75% of cement by blast furnace slag (BFS) were prepared and exposed. During the exposure, the evolution of cement materials was monitored. After 4 years exposure, OPC materials without BFS are deeply deteriorated at high speed. Best performances have been observed with CAC mortars correlated to their higher content in aluminium ion (Al3+). The rank of durability observed on site is OPC\OPC+BF\CAC+BFS\CAC. Molecular biology analysis revealed that microbial diversity is varying according to binder type as well as during the exposure duration.; L'étude porte sur une exposition de 4 ans de mortiers dans deux réseaux d'assainissement présentant des concentrations éleÎes en H2S. les formulations des mortiers sont à base de ciment portland, de ciment aux laitiers de hauts fourneaux, de ciment d'aluminate de calcium avec ou sans laitier de hauts fourneaux. Après 4 ans, les mortiers à base de ciment portland sont très détériorés contrairement à ceux formulés avec les ciments d'aluminate de calcium et cela peut être corrélé avec la teneur éleÎe en ions aluminium dans ces derniers.

The article presents some of the discussions carried out by the ASTEE work groups on asset management of drinking water and sewer networks. It focuses on two guides : the first guide deals with infrastructures' accounting, it was published in 2014. Its aim was to combine technical approaches to decision support, taking account maintenance and rehabilitation or renovation decisions, but also accounting and financial approaches, necessary to prepare multiannual investment plans; the second guide to be published in 2017, focuses on methods of cost accounting and cost analysis at the level of the drinking water supply and sewer utilities with a specific view on asset management. The two guides are based on the theoretical frame-work and the approaches resulting from the research works but above all on utilities but mainly on feedbacks.; L'article présente une partie du travail réalisé par les groupes de travail de l'Astee sur la gestion patrimoniale des réseaux d'eau potable et d'assainissement. Il s'intéresse plus précisément à deux guides : le guide qui traite des immobilisations paru en 2014 et dont l'objectif était de croiser les approches techniques d'aide à la décision, tenant compte de la maintenance et des décisions de réhabilitation ou de rénovation, avec les approches comptables et financières permettant l'élaboration des plans pluriannuels d'investissements (PPI); le guide de 2017 qui s'intéresse aux méthodes de comptabilité analytique et d'analyse de coûts à l'échelle du service d'eau potable et d'assainissement avec un regard spécifique sur la gestion patrimoniale. Les deux guides s'appuient sur le cadre théorique et les approches issues de la recherche, mais surtout sur des retours d'expérience.

Global demographic increase coupled with standard of living increase drive water resources’ anthropic pressure. This phenomenon is linked with consumption habits and with chemicals dispersion in environment. Pesticides are part of the most concerning contaminants. They were firstly used to enhance agricultural productivity but nowadays these chemicals are used for our daily life needs (in building materials, veterinary treatments, papers, textile products, paints, etc.) and so urban effluents such as storm sewer or wastewater treatment plant effluents are identified as important vectors of pesticides which are added to agricultural inputs. The diversity of sources coupled to an intrinsic toxicity highlight pesticides as environmental concerning compounds and their sources have to be clearly identified and classified to consider source reduction actions.The study of an urban continuum in Bordeaux Metropolis (France) highlighted qualitative and quantitative differences in contamination profiles between river water, storm sewers and wastewater treatment plant effluents. River waters are contaminated with phytopharmaceuticals (metolachlor, glyphosate) but molecules of high ecotoxicological concern (fipronil, imidacloprid) are mostly brought by wastewater treatment plants. These structures are indeed not built for micropollutant treatment and biocides provided by wastewaters are discharged in surface water. Urban effluents reflect uses of wastewater network by private consumers and industries. Advanced investigations in the wastewater network allowed identifying them as providers of veterinary molecules such as fipronil and imidacloprid. In parallel, monitoring of rain effluents allowed to identify storm sewers as less important sources of pesticides that wastewaters but they have to be considered for some molecules. Indeed, they can locally increase contamination in natural water around the discharge site especially concerning biocides (carbendazime, diuron, propiconazole, terbutryne) because of runoff waters over treated surfaces. Case of glyphosate is much more complex because this molecule was found in every compartment and seemed to be introduced massively both by agriculture and urban effluents in link with its use by farmers but also private consumers and some professionals.Passive sampling of water resources with POCIS (Polar Organic Chemicals Integrative Sampler) was successfully applied, allowing to quantify pesticides at trace levels and to calculate precise fluxes leading to the confirmation of previous results. However, the usefulness of this tool is limited in the case of wastewater monitoring. Uptake kinetics are too rapid to allow a quantitative characterisation of raw wastewaters over long period of deployment. These observations were confirmed with the comparison of in-situ calibration performed both in river and in effluent of a wastewater treatment plant and leaded to the development of new version of POCIS. Mini-POCIS and POCIS-T (lighter and smaller than original ones) were calibrated both in laboratory and in real conditions. They are more adapted than classical devices to wastewater sampling allowing covering a much longer period of monitoring., L’augmentation globale de la démographie couplée à une amélioration du niveau de vie conduit à l’augmentation de la pression anthropique pesant sur les ressources en eau. Cette pression passe entre autre par une consommation et donc un rejet de multiples molécules organiques, parmi lesquelles les pesticides représentent des contaminants emblématiques. Longtemps utilisés en agriculture afin d’en augmenter la productivité, ces substances sont aujourd’hui utilisées également de façon importante dans notre quotidien (traitements vétérinaires, protection des matériaux de construction, peintures, papier, textiles, etc.). Cela conduit à identifier les rejets urbains comme des vecteurs de pesticides au travers des effluents de station de traitement des eaux usées ou des effluents d’exutoires pluviaux, qui viennent s’ajouter aux apports induits par l’agriculture. Cette multiplicité de sources couplée à une toxicité intrinsèque avérée en font des molécules à fort enjeu environnemental dont il est essentiel de hiérarchiser les apports afin de pouvoir mettre en place des mesures de réduction.Dans ce cadre, un continuum péri-urbain situé sur la Métropole de Bordeaux (France) a permis de mettre en évidence des profils de contamination différents entre les eaux naturelles, les effluents urbains et les exutoires pluviaux, tant sur l’aspect qualitatif que sur l’aspect quantitatif. Si les eaux de surface sont principalement quantitativement marquées par des phytopharmaceutiques (métolachlore, glyphosate), les molécules identifiées comme potentiellement impactantes (en termes d’effets potentiels) proviennent d’avantage d’effluents urbains (fipronil, imidaclopride). En effet, les stations de traitement des eaux usées sont identifiées comme d’importants vecteurs en biocides et antiparasitaires à usages vétérinaires en raison de leur faible capacité de traitement vis-à-vis de ces contaminants. Toutefois, ces effluents ne sont que le reflet des utilisations en amont du réseau. L’investigation de ce dernier a conduit à identifier les usages domestiques comme responsables de l’introduction de certaines molécules préoccupantes tels les antiparasitaires à usages vétérinaires (fipronil et imidaclopride). En parallèle, bien que non majoritaires en ce qui concerne les apports en pesticides, les exutoires pluviaux ne sont toutefois pas négligeables et apportent en quantités conséquentes des biocides de protection (comme la carbendazime, le diuron, le propiconazole ou la terbutryne) de par le lessivage de surfaces traitées en zones urbaines. Le cas du glyphosate semble complexe puisque aucune des voie d’apport n’est clairement identifiée comme majoritaire. L’apport est très global, probablement du fait de sa multiplicité d’usages, tant en agriculture que par certains professionnels ou par les particuliers.L’échantillonnage passif par les POCIS (Polar Organic Chemicals Integrative Sampler) a été appliqué avec succès afin de calculer des flux plus précis dans les eaux de surfaces, permettant ainsi une identification plus fine des sources majoritaires. Cet outil montre toutefois ses limites en ce qui concerne le suivi d’échantillons complexes telles que les eaux brutes, en présentant des cinétiques d’accumulation trop courtes pour permettre un suivi quantitatif du réseau d’assainissement sur de longues périodes. Ces observations ont été confirmées à l’occasion de calibrations in-situ en rivière et en entrée de station de traitement des eaux usées et qui ont donné lieu au développement de nouveaux outils. Les mini-POCIS et les POCIS-T, plus légers et plus petits ont été calibrés à la fois en laboratoire et en station de traitement des eaux usées. Ils se sont révélés plus adaptés que la forme classique pour suivre la contamination des eaux usées car ils permettent d’augmenter la durée du suivi. Ils représentent une alternative intéressante pour le suivi du réseau d’assainissement.

Hydrogen sulfide (H2S) is a harmful and odorous compound which is also responsible for concrete corrosion in sewers. This phenomenon is costly for the communities. H2S is generated in anaerobic zones in sewer networks (biofilms, sediments, forced mains or stagnant zones), and released into the atmosphere under the form of H2S(g) in gravity pipes. Knowledge-based models are needed to improve the design and the management of wastewater collection systems. The objective of this PhD work is to better understand the mass transfer mechanisms of a water flow saturated in H2S when the flow becomes free. We plan to develop a technique to access the global mass transfer coefficient at the liquid- gas interface for H2S and O2. The effect of hydrodynamic, aeraulic conditions and the liquid-gas surface area on the transfer coefficient were studied in different geometries: small batch reactor of 5L and 10 meter sewer pipe device. A strong influence of the flow velocity on the global transfer coefficient was observed. This experimental approach was completed with a numerical approach. The use of computational fluid dynamics permitted to understand the behavior of transfer coefficient from local hydrodynamics fluctuations observed near the liquid/gas interface. The direct application of this kind of correlation would be the estimation of the transfer fluxes and the localization of hazardous areas for H2S concentration. Consequently it could be possible to identify the sensitive zones requiring a follow-up of the system or a strengthening of the structures., Le sulfure d’hydrogène (H2S) est un gaz malodorant, dangereux, et responsable de la corrosion du béton dans les canalisations d’eaux usées. Ce dernier phénomène est très coûteux pour les collectivités. Le composé H2S est généré sous forme soluble dans les zones anaérobies des réseaux d’assainissement (biofilms, sédiments, zones stagnantes ou conduites forcées) et est ensuite émis dans l’atmosphère des canalisations sous forme gazeuse dans les conduites gravitaires. Des modèles sont nécessaires pour améliorer la conception et la gestion des systèmes de collecte des eaux usées. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de transfert d’H2S lors de l’écoulement gravitaire d’un liquide saturé en gaz dissous. Nous avons développé des techniques de mesure du coefficient de transfert à l’interface liquide-gaz pour le sulfure d’hydrogène et pour l’oxygène. L’influence des conditions hydrodynamiques (vitesse d’eau), aérauliques (vitesse d’air) et de la surface d’échange a été étudiée dans différentes géométries : une cuve agitée de 5 L et une canalisation de 10 mètres de longueur. Nous avons ainsi pu établir la forte influence de la vitesse d’eau sur le coefficient de transfert global. Cette approche expérimentale a été complétée par une approche de modélisation. En utilisant la mécanique des fluides numérique, nous avons essayé de comprendre l’évolution du coefficient de transfert à partir des fluctuations hydrodynamiques locales observées à proximité de l’interface liquide gaz. Les paramètres les plus pertinents pour expliquer les observations effectuées semblent être les grandeurs liées à la turbulence. L’application future de ce type de corrélation serait l’estimation et la prévision des zones d’émissions d’H2S. Ainsi serait-il possible d’identifier les points nécessitant une surveillance et une maintenance particulière.

La bonne gestion des réseaux d'assainissement est un élément essentiel pour répondre à des objectifs techniques, environnementaux et réglementaires. Elle nécessite de mieux connaître les charges polluantes déversées aux échelles événementielle et annuelle, d'améliorer le fonctionnement et la gestion des réseaux pour, à terme, minimiser les rejets non traités. Cette thèse a pour objectif d'étudier l'influence d'une singularité, en l'occurrence une confluence, sur la représentativité spatiale et temporelle des vitesses et des solides en amont et en aval de la branche principale, afin d'améliorer la compréhension de la dynamique des polluants dans les réseaux d'assainissement. Pour cela, on a combiné des études sur le suivi en continu du débit et des paramètres de qualité des eaux usées avec des études de champs de vitesses et de concentrations. On a montré que l'apport de la branche latérale a une influence sur l'hydraulique, ainsi que la répartition spatiale de vitesses et de concentrations amont et aval. Les échantillonnages de vitesses par temps sec ont montré la présence de la vitesse maximale en dessous de la surface libre. Pour les solides, on a noté des gradients verticaux de concentrations indiquant la présence de la couche dense au fond ou à l'interface eau-sédiment. Les gammes de pH, de conductivité et de turbidité, ainsi que les flux de concentrations de divers paramètres polluants (MES, DCO, cations et anions majeurs) ont été déterminés. On a montré l'effet de la variabilité de la vitesse d'écoulement sur la croissance du biofilm en réseaux. The good management of wastewater systems is essential to meet the technical, environmental and regulatory. It requires better understanding of the pollutant loads discharged to the event and annual scales, to improve the operation and management of networks to ultimately minimize untreated emissions. This thesis aims to study the influence of a singularity, namely a confluence, on the spatial and temporal representativeness of velocity and solid upstream and downstream of the main branch, to improve understanding the dynamics of pollutants in wastewater systems. For this, combined studies on continuous monitoring of the flow and quality parameters of wastewater with the study of repartition of velocity and concentrations. It has been shown that the contribution of the side branch has an influence on the hydraulic and the spatial distribution of both upstream and downstream velocity and concentrations. Sampling of velocity on dry weather showed the presence of the maximum velocity below the free surface. For solids, it has been noted vertical gradients of concentrations indicating the presence of the dense layer at the bottom or at the water-sediment interface. The pH ranges of conductivity and turbidity and flow concentrations of various pollutants parameters (SS, COD, major cations and anions) were determined. It has been shown the effect of the variability of the flow velocity on the growth of biofilm in sewer networks

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]DTAM; The article aims at shedding light on the governance of infrastructures by characterizing the organizational configurations and their evolution. On the basis of an analysis crossing different types of infrastructures (drinking water and sewerage networks, hydraulic structures, road structures (bridges, tunnels) and minor road network), we identify the factors explaining the observed organizational configurations and their evolution (public policies, specificities of territories and actors involved). The analysis allows for drawing some insights with regard to the patrimonial management of infrastructures.; Optimiser le renouvellement et les performances des ouvrages et réseaux qui maillent le territoire reste un enjeu majeur pour une gestion patrimoniale des infrastructures en pleine évolution. À travers l'analyse transversale de l'organisation des acteurs impliqués dans la gestion de différents types d'infrastructures - réseaux d'eau potable et d'assainissement, ouvrages hydrauliques, voiries locales et ouvrages d'art - l'article permet ici de mettre en évidence la grande diversité des configurations existantes et leurs implications en termes de gestion patrimoniale.

More and more measurement devices are implemented in sewer networks in order to achieves various kind of purposes. Selecting sections for conducting these measurements may prove difficult, as the efficiency of available devices strongly rely on hydraulic conditions. The current research project uses numerical and experimental investigations in order to improve the representativeness of the measurements made in sewer networks by taking account of each site specificities. Our purpose is to create an aid for designing the instrumentation of sewer sections. This paper presents the application to the velocity fields downstream of a bend.; Afin de répondre à des objectifs aussi bien techniques que financiers, de plus en plus d'appareils de mesure sont installés en réseau d'assainissement, mais le choix des sections adaptées peut s'avérer délicat car les performances des matériels disponibles sont tributaires des conditions d'écoulements. L'objectif des recherches en cours est de développer une méthodologie d'aide à l'instrumentation des collecteurs d'assainissement. Ces travaux combinent des études numériques et expérimentales permettant de mieux connaître les contextes hydrauliques présents dans les collecteurs. Cet article présente un exemple d'application sous forme d'une étude systématique de l'influence d'un coude sur la répartition des vitesses à l'aval d'un coude à 90°.

National 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 organisationnel qui aideront à l’acquisition de « bonnes pratiques métrologiques ». Cet article présente la démarche du projet et quelques exemples de résultats.; 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.

Growing urbanization and related anthropogenic processes have a high potential to influencehydrological process dynamics. Typical consequences are an increase of surface imperviousnessand modifications of water flow paths due to artificial channels and barriers (combined and separatedsystem, sewer overflow device, roads, ditches, etc.). Periurban catchments, at the edgeof large cities, are especially affected by fast anthropogenic modifications. They usually consistof a combination of natural areas, rural areas with dispersed settlements and urban areas mostlycovered by built zones and spots of natural surfaces. Spatialized hydrological modeling tools, simulatingthe entire hydrological cycle and able to take into account the important heterogeneityof periurban watersheds can be used to assess the impact of stormwater management practiceson their hydrology.We propose a new modeling tool for these issues : the hourly distributed J2000P model.This model simulates the hydrological processes in rural and urban areas and takes into accountthe sewerage networks, connections to these networks and overflows from sewer overflow devices(SOD). The application site is the Yzeron catchment (˜ 130 km2), located in the West of Lyon.The evaluation, conducted at the outlet of different sub-basins with different sizes and landuse, shows very encouraging results. The model tends to underestimate the discharge but thedynamics of the peaks and the SOD overflows are well simulated. The model is also used to testthe impact of changes in land use and/or stormwater management on the hydrological response.The results show that land use management has less impact on the hydrology of the catchmentthan stormwater management.; Les bassins périurbains, constitués de zones urbaines, agricoles et naturelles, sont des bassinsversants complexes à étudier. L’augmentation des surfaces imperméables et les modifications deschemins d’écoulement par les réseaux d’assainissement influencent leur hydrologie. Ces modificationssont notamment liées aux choix de modes de gestion des eaux pluviales : réseaux unitaires,réseaux séparatifs, infiltration à la parcelle, etc. La modélisation hydrologique spatialisée, quirend compte de l’hétérogénéité des bassins versants, est un outil permettant d’évaluer les différentsenjeux en termes d’occupation du sol et de gestion des eaux pluviales. Cependant, peu demodèles ont été construits pour être appliqués aux bassins périurbains, à l’échelle des gestionnaires(˜ 100 km2) et pour des simulations sur de longues périodes (> 10 ans). La modélisationhydrologique doit donc être adaptée afin de mieux capter les spécificités des milieux périurbainstelles que l’hétérogénéité de l’occupation du sol et la connexion de certaines zones urbaines à unréseau d’assainissement.Ce travail de thèse a consisté à développer un nouvel outil de modélisation adapté à ces problématiques: le modèle distribué horaire J2000P. Ce modèle simule les processus hydrologiquesen milieux ruraux et urbains et prend en compte les réseaux d’assainissement, les connexionsà ces réseaux et les déversements des déversoirs d’orage (DO). Le modèle a été mis en oeuvresur le bassin périurbain de l’Yzeron (˜ 130 km2), situé à l’ouest de Lyon. L’évaluation, effectuéeà l’exutoire de différents sous-bassins de tailles et d’occupations du sol différentes, montre desrésultats très encourageants. Le modèle a tendance à sous-estimer le débit mais la dynamiquedes pics est bien représentée tout comme le déversement des DO. Suite aux résultats de l’évaluation,une analyse de sensibilité « pas à pas » du modèle a été réalisée et différentes hypothèsesde fonctionnement du bassin ont été formulées pour améliorer la compréhension du modèle etdes processus représentés. Le modèle a ensuite été utilisé pour tester l’impact de modificationsde l’occupation des sols et/ou de la gestion des eaux pluviales sur la réponse hydrologique. Lemodèle montre que la gestion de l’occupation du sol a moins d’influence sur l’hydrologie dubassin que la gestion du réseau d’assainissement.

Dans le cas de la gestion en temps réel des réseaux d'assainissement, la première étape peut, par exemple, consister à vérifier qu'une manipulation des organes de contrôle tels que les vannes et pompes est capable de minimiser les déversements vers le milieu naturel. Cette gestion, que l'on appellera " gestion de référence ", permet de déterminer les stratégies de commande sur toute la durée de l'événement pluvieux connu à l'avance. Ce calcul se fait donc à la fin de l'événement pluvieux et permet de dire ce qui aurait pu être fait avec les organes de régulation en terme de minimisation des volumes déversés. La programmation linéaire par les graphes et la programmation linéaire mixte permettent de déterminer une solution optimale. Cet article s'intéresse à la vérification de l'optimalité et à l'applicabilité de la programmation linéaire par les graphes comparée à la programmation linéaire mixte dans le cas de la " gestion de référence " sur le réseau d'assainissement de Saverne (France). En comparant les volumes déversés par ces deux techniques d'optimisation sur 34 événements pluvieux, nous pouvons confirmer que l'approche par les graphes ne donne pas toujours le minimum global. Les résultats ont montré que la programmation linéaire mixte fournit des temps de calcul qui peuvent atteindre plus de 24 heures. Par contre, l'approche par les graphes permet un temps de calcul de l'ordre de 5 minutes en moyenne avec un minimum global en terme de volume déversé atteint qui n'excède pas 5% par rapport à la solution fournie par la programmation linéaire mixte., The first stage of real-time management of wastewater systems could, for example, consist of making sure that the use of controls such as valves and pumps can indeed minimise the discharge into the natural environment. This management step, referred to as reference management, is used to determine the control strategies over the entire duration of a rainfall event known in advance. The calculation is therefore performed at the end of the rainfall event and is used to determine what could have been done with the regulation components (e.g. in terms of minimising the volumes discharged). The calculation can also show whether or not it is necessary to control the valves and pumps during the rainfall occurrence (dynamic management) rather than fixing the flow rates in advance (static management) if the receiving body of water is to be protected from discharges.In the area of operational research, management controls can be determined with the help of linear programming. Here the aim is to minimise the linear function (f), generally called the cost function or objective function, under different linear constraints (g). There are several variants of linear programming. The first one is mixed linear programming, where some variables are required to be integers or even binary. Conventional calculation techniques such as branch-and-bound method provide a global minimum solution, but the calculation is very lengthy.Another variant of linear programming is graph programming. This optimisation technique consists of modelling the hydraulic behaviour of most of the constructions that can be found in wastewater systems (main drains, storm overflows, storm water basins, etc.). It has been applied to the wastewater system of Saverne in order to minimise the volumes discharged into the natural environment. In order to ensure that the constructions are modelled correctly and to optimise the functioning of the controls, saturation constraints had to be added to the choice of the arcs of the graph. The primal-dual algorithm no longer provides a global minimum solution when these constraints are added. In contrast, the calculation time is much shorter than that for mixed linear programming.This article is aimed at comparing the results in terms of the minimisation of the discharged volumes by means of linear programming with graphs and mixed linear programming, as part of the reference management applied to the wastewater system of Saverne. The final goal was to be able to select a compromise between the relevance or the accuracy of the results and the means to achieve them.We have shown that wastewater constructions such as main drains, storm basins and overflows can be modelled simply with the two techniques above. However, it is necessary to add binary variables in the case of mixed linear programming and a degree of arc saturation if the graph approach is used. The branch-and-bound algorithm used for mixed linear programming can be used to obtain a global minimum solution, with a very long calculation time. In contrast, even though the convergence time is very short for linear programming with graphs, the global minimum cannot be ensured because the algorithm used imposes independence with respect to the choice of the arcs to be saturated.Given the benefits and drawbacks of each approach, we have attempted to use the example of the wastewater system of Saverne to quantify the calculation time and the differences in terms of the discharged volume. The results have shown that mixed linear programming requires calculation times that can last over 24 h. In contrast, with the graph approach, the calculation takes approximately five minutes on average, with a global minimum in terms of volume that does not exceed 5% as compared to the solution obtained by mixed linear programming. We have shown that a solution requiring a much shorter calculation time is available and offers a compromise between exact determination and an optimised associated calculation time.

/ Poster scientifique présentant les objectifs, la méthodologie, la description du terrain et les premières statistiques descriptives de l'échantillon de ménages interrogés.

Dans ce rapport d'avancement de la tâche 5 du projet MENTOR, nous rappellerons dans un premier temps les dispositifs métrologiques de suivi en continu ainsi que les prototypes mis en oeuvre pour étudier la représentativité spatiale des dispositifs de mesure en continu en section courante mais également au voisinage d'une singularité, tout en tenant compte des changements de matériels dus aux divers problèmes techniques. Pour les détails concernant le site et son instrumentation, il convient de se reporter au Livrable 20-26 de janvier 2015. Nous mettrons ensuite en évidence la procédure de validation des données en continu avec l'utilisation d'un nouvel outil qui sera présenté. Nous traiterons particulièrement en détail le traitement et la validation des données turbidimétriques. Dans un deuxième temps, nous présenterons les résultats des travaux effectués en se focalisant notamment sur la répartition des concentrations en MES. La conclusion sera suivie du programme de travail des prochains mois qui doivent voir la soutenance de la thèse de Jean Jacques Randrianarimanana, financée dans le cadre de ce projet.

According to FD P18-011 standard, it is recommend to protect concrete when the exposure conditions to chemicals exceed specific thresholds. For wastewater infrastructures exposed to biocorrosion initiated by the presence of H2S, this standard recommends the application of a coating to protect the concrete when maximum thresholds are exceeded. While the term 'coating' is often understoood as polymer, this study is limited to various cementitious materials that have been exposed in situ in severe conditions; they have been characterized every four months for nearly three years. These mineral solutions have the advantage to be fully suitable for wet environments, to block infiltrations and depending on the applied thickness to restore structural integrity. It appears from this study that specimens based on calcium aluminate are showing a good resistance to biocorrosion despite surface pH is in the 2-4 range. The good behavior of these specimens has been correlated with the presence of aluminum which inhibits bacterial activity. These results suggest that 'coatings' used to protect cementitious materials in areas with high H2S concentration can be made with appropriate cementitious solutions.; Les recommandations actuelles de la norme FD P18-011 préconisent de protéger le béton lorsque les conditions d'exposition chimique excèdent certains seuils. Dans le cas des ouvrages d'assainissement soumis à la biocorrosion initiée par la présence d'H2S, cette norme préconise l'application de reÐtement pour protéger le béton lorsque les seuils maximaux sont dépassés. Si le terme 'reÐtement' évoque généralement un produit polymère, la présente étude porte uniquement sur différentes formulations cimentaires qui ont été exposées in situ dans des conditions séÏres et caractérisées tous les quatre mois. Ces solutions minérales ont l'avantage d'être totalement adaptées aux environnements humides, d'étanchéifier et suivant l'épaisseur appliquée de retrouver une intégrité structurale. Après près de trois ans d'exposition, les formulations cimentaires à base d'aluminates de calcium montrent une très bonne tenue à la biocorrosion malgré des pH de surface se maintenant entre 2 et 4. Le bon comportement de ces formulations a pu être corrélé avec la présence d'aluminium qui inhibe l'activité bactérienne. Ces résultats suggèrent que les 'reÐtements' utilisés pour protéger les matériaux cimentaires dans les zones à très fortes teneurs en H2S pourraient être réalisés avec des solutions cimentaires adaptées.

Bio-deterioration of concrete, which is very common in sewer system and waste water treatment plant, results in significant structure degradation. Normally, the process can be described by the two following parts: 1) Biochemistry reactions producing biogenic aggressive species in biofilms which are spread on the surface of concrete. As one of the most significant biogenic acid in sewer pipes, sulfuric acid (H2SO4) is produced by sulfur oxidizing bacteria (SOB). 2) Chemical reactions between biogenic aggressive species and cement hydration products which is responsible for concrete deterioration. A reactive transport model is proposed to simulate the bio-chemical and chemical deterioration processes of cementitious materials in contact with SOB and H2S or sulfuric acid solution. This model aims at solving simultaneously transport and biochemistry/chemistry in biofilms and cementitious materials by a global coupled approach. To provide an appropriate environment for SOB to grow, the surface neutralization of concrete (i.e., the absorption of H2S and aqueous H2S corrosion) is considered. To obtain the amount of biogenic H2SO4, the bio-oxidation of H2S by the activation of bacteria is simulated via a simplified model. To provide a suitable environment for SOB to grow, the abiotic pH reduction of concrete process is introduced. The production rate of H2SO4 is governed by the pH in the biofilms and the content of H2S in gas.It is assumed that all chemical processes are in thermodynamical equilibrium. The dissolution of portlandite (CH) and calcium silicate hydrates (C-S-H) and the precipitation of gypsum (C¯S H2) and calcium sulfide are described by mass action law and threshold of ion activity products. To take into account the continuous decrease of the Ca/Si ratio during the dissolution of C-S-H a generalization of the mass action law is applied. By simplifying the precipitation process of gypsum, a damage model is introduced to characterize the deterioration of concrete due to the swelling of gypsum. Thus, the porosity evolution and deterioration depth during deterioration process are taken into account. Only diffusion of aqueous species are considered. Different diffusion coefficients are employed for various ions and Nernst-Planck equation was implemented. The effect of the microstructure change during deterioration on transport properties is considered as well. For both biofilms and cementitious materials, the balance equations of total mass of each atom (Ca, Si, S, K, Cl) are used to couple transport equations and (bio-)chemical reactions. The model is implemented within a finite-volume code, Bil. Following the introduction of principle of the finite volume method, the coupling of the bio-chemistry process in biofilms and chemistry process in cementitious materials is illustrated. By this model, some experiments reported in literature, including chemical immersion tests (statical solution condition and flow solution condition) and microbiological simulation tests, are simulated. The numerical results and the experimental observations are compared and discussed. The influence of properties of cementitious materials (initial porosity, carbonated layer, etc.) and environmental factors (concentration of H2SO4, content of H2S, etc.) are investigated by this model as well. Furthermore, a long term predictionis conducted

The understanding of sewer flows behaviour is a key component for better urban drainage monitoring and management. However, these flows are conveyed across singularities (such as bends, drops, deviations, etc.) and special structures (combined sewer overflows –CSOs–, channels junction, dividing flow structures, etc.). These singularities and specific structures exhibit complex geometries, leading to open channel turbulent, three-dimensional and multiphase (pollutants and storm and sewer waters) flows. Using three-dimensional CFD (Computational Fluid Dynamics) platform allows a better understanding of mechanisms of contaminants transport through these structures and singularities, leading to a better sewer monitoring. In this thesis, 3D-RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) modelling approach under steady-state conditions is used in order to study flows within CSOs, junctions and bifurcations. Through these three structures, several modelling strategies (wall law/turbulence model combination, velocity/pressure coupling algorithm, spatial discretisation schemes, boundary conditions, computational mesh –shape and size of cells–, etc.) are tested and evaluated thanks to performance indicators (such as RMS –Root Mean Square– indicators) based on velocities (in situ mean velocities and PIV velocity fields obtained in laboratory), water depths and discharge (discharge repartition for bifurcation in laboratory or in situ overflow discharge, for CSOs). Results deriving from these tests are transposable to other singularities or special structures encountered in sewer network and suggest that: i) simulated CFD results are sensitive to the roughness coefficient; ii) for the three studied structures, second-order discretisation schemes and SIMPLE or PISO velocity/pressure coupling algorithm are appropriate; iii) scalable wall function associated to the group of k-ε turbulence model for junction flows (with a lateral inflow lower or equal to the main inflow) or for CSOs is appropriate, whereas RSM turbulence model associated to enhanced wall function allows a better representation of bifurcation flows or junctions flows when the lateral inflow is greater than the main inflow. Based on these results and on Jakeman et al. (2006) guideline, a six steps-methodology focused on the using of RANS approach modelling has been proposed. This six steps-methodology is used in order to i) enhance the monitoring of an OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine) CSO located at Ecully accounting for uncertainties on overflow discharge values ;ii) simulate the performance of flowmeters downstream of a junction, defining the best location for these sensors. This methodology is used to design the new overflow discharge measurement device. This device is an international patent. Finally, the application of the methodology led to point out a new flow structure, occurring in the downstream lateral branch of a 90° bifurcation.; La modélisation à l’aide de l’approche RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) a été menée en trois dimensions, en considérant les régimes permanent et non permanent, dans le but de simuler les écoulements au niveau des jonctions, bifurcations et déversoirs d’orage. A travers ces trois exemples d’étude, plusieurs stratégies de modélisation (différentes combinaison lois de paroi/modèles de turbulence, différents algorithmes de couplage pression/vitesse, différents schémas de discrétisation spatiale, différentes conditions aux limites, différents types et tailles de maille, etc.) ont été testées et évaluées à l’aide de plusieurs indicateurs de performance (de type RMS –Root Mean Square) en s’appuyant sur les données de vitesses (vitesses moyennes in situ et champs de vitesses obtenus par PIV en laboratoire), hauteurs d’eau, débits (répartition de débits en bifurcation en laboratoire ou débits déversés in situ). Les résultats obtenus sont transposables aux autres cas de singularités et ouvrages spéciaux rencontrés en réseau d’assainissement et montrent que : i) les résultats des simulations 3D sont sensibles à la rugosité, aux conditions limites de hauteur et de vitesse ; ii) dans les trois cas d’étude, les schémas de discrétisation du second ordre et l’algorithme de couplage pression/vitesse PISO sont appropriés ; ii) la loi de paroi scalable couplée aux modèles de turbulence de type k-ε pour le cas des jonctions (avec un débit latéral inférieur ou égal au débit principal) ou des déversoirs semblent convenir, tandis que le modèle de turbulence RSM associé à la loi de paroi enhanced ou scalable permet de mieux représenter les écoulements à travers les bifurcations ou au niveau des jonctions lorsque le débit latéral est dominant. Sur la base de ces résultats, une méthodologie de modélisation plus générale définie en six étapes et fondée sur le guide proposée par Jakeman et al. (2006) a été mise au point. La méthodologie ainsi définie a été utilisée pour i) améliorer l’instrumentation du déversoir OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine) situé à Ecully, à partir de la simulation de sa courbe de fonctionnement et en fournissant les incertitudes sur les débits déversés obtenus ; ii) simuler l’implémentation des capteurs débitmétriques à l’aval d’une jonction. Elle a permis de concevoir et de dimensionner un nouveau dispositif de maîtrise des flux d’eau et de polluants déversés (technologie DSM – dispositif de surveillance et de maîtrise des flux déversés au milieu naturel). Ce dispositif a fait l’objet d’un dépôt de brevet international. Enfin, la mise en œuvre de cette méthodologie a été à l’origine de la découverte d’une nouvelle structure d’écoulement dans la branche latérale d’une bifurcation à 90°. L’analyse des résultats des simulations des écoulements mettant en évidence cette nouvelle structure a montré qu’il était possible de prédire l’apparition de cette dernière à partir du rapport d’aspect et du nombre de Froude.

Colloque avec actes et comité de lecture. internationale.; International audience; "Les outils actuels de gestion en temps réel des réseaux s’appuient sur deux outils logiciels : les logiciels de prévision météorologique et les logiciels de simulation hydraulique. L’usage des premiers est une cause importante d’imprécision et d’incertitude, l’usage des seconds oblige à des pas temporels de décision importants du fait de leur besoin en temps de calcul. Cette façon de procéder fait que les résultats obtenus sont généralement éloignés de ceux attendus.L’idée force du projet CARDIO est de changer de paradigme de base en abordant la problématique par la face « automatique » plutôt que par celle « hydrologie ». L’objectif est de rendre possible la réalisation d’un grand nombre de simulations en des temps très courts (quelques secondes) permettant de se passer des prévisions météorologiques en utilisant directement les données pluviométriques recueillies en temps réel. L’objectif est de parvenir à un système où la prise de décision est réalisée à partir de données fiables et où la correction de l’erreur est permanente.Les premiers résultats obtenus à partir d'une simulation d'un exemple test montrent l'efficacité de l’approche développée."

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.

Cementitious materials biodeterioration in sewer networks is an important problem for sewer networks managers. This deterioration process is due to the implication of two biofilm involved in the sulfur cycle. Microorganisms of the first biofilm will reduce sulfate and organic sulfur compounds into H2S in the effluent and then, the second biofilm oxidizes it into sulfuric acid in the structure headspace. This biogenic acid usually leads to the cementitious matrix dissolution. However, cementitious materials do not equivalently face biogenic acid attack. In very aggressive conditions, those made of ordinary Portland cement are highly deteriorated while those based on calcium aluminate cement show good on-site performances. So far, only chemical testing standard procedures are available to predict service life of materials intended for sewer networks but they are not representative of the phenomenon because they do not consider microbial development. Nowadays, it is necessary to develop a new test that could be standardiable involving microorganisms. Such a test has been developed at Ifsttar and provides interesting results.

Sewer networks should withstand several aggressions, including biodeterioration processes. This study is focusing on cementitious materials since, depending on their composition, these materials do not display the same behaviour when biogenic sulfuric acid attack occurs. In severe conditions, ordinary Portland cement materials can be deteriorated, while calcium aluminate cement (CAC) materials show good resistance to biogenic corrosion. Results show that this durability difference is due to the difference of cement mineralogy. Firstly, the H2S abiotic oxidation into elemental sulfur is less favourable on CAC. Hence it provides much less nutrients for sulfur-oxidizing microorganisms. Then, the presence of high aluminium content in CAC provides a combination of interesting properties to face biogenic acid attack. The hydrated alumina reacts with acid to create an alumina gel layer, stable up to pH 3-4. The acid attack leads to the release of aluminium ions displaying a bacteriostatic effect on neutrophilic sulfur-oxidizing microorganisms. Finally, an alumina gel precipitates on the surface. This gel has an impact on cement surface porosity which therefore reduces the acid impact and probably limiting biofilm adhesion.

Asset management ensures that the best decisions are made for elements of the asset in order to reduce risks, optimize performance and minimize costs. A proactive asset management includes development of prioritization schemes for selection of inspection and rehabilitation needs. In this regard, we have identified the following bottlenecks which are addressed in this manuscript. First, there is a need of elaborating inspection programs based on deterioration models in order to be more cost-effective. The influence of availability and quality of data (imprecision, uncertainty, incompleteness) on models’ predictive power has not been studied in depth. We propose two methods to establish the list of the most informative factors from a representative sample of an asset stock. Among other results, this study would suggest that having imprecision in the database is preferable to having a database with no information on one specific factor. Second, once segments are inspected, they should be evaluated by a condition grading protocol. Though various condition grading protocols have been developed, they all fail to undertake the sensitivity of managers and stakeholders to the over or under-estimation of assets’ condition grade as many sources of uncertainty could be found within the condition assessment process. We propose a procedure in order to deal with this uncertainty. We also carry out some sensitivity analyses of parameters employed in this procedure. The results of these sensitivity tests are then applied to a part of the Greater Lyon asset stock. The results show that the assessment of segments into a condition grade depends heavily on the hypotheses that a manager could make about the under or over-estimation of its assets’ condition. Third, at the moment small number of utilities has completely inspected and evaluated their asset stocks. Therefore, the use of a representative sample from an asset stock in order to calibrate decision-support models as deterioration models seems mandatory. Nevertheless, in this regard we should tackle with following problematic issues: 1) How to draw a representative sample of an asset stock which reflects the characteristics of this asset stock? and 2) What is the impact of used sample on the calibration outcomes of these multivariate models? Hence, by drawing several samples with different sizes according to different sampling methods and applying Monte Carlo method, we have proposed a procedure in order to study the influence of available sample on the outcomes of a multivariate model. By proposing some statistical analyses, we showed that the calibration process depends extremely on available sample which could results, if this latter is not drawn properly, into erroneous conclusions., La gestion patrimoniale vise à choisir les meilleures décisions d’actions à mener sur les éléments du patrimoine, pour limiter les risques, optimiser les performances et réduire les couts. Dans ce manuscrit, nous avons adapté la définition spécifique de la gestion proactive des réseaux d’assainissement aux pratiques des gestionnaires pour passer de la maintenance post-défaillance à une politique de gestion patrimoniale proactive sur le long-terme. Pour cela, nous avons identifié les verrous suivants qui sont abordés dans le manuscrit. Premièrement, il est nécessaire de pouvoir élaborer les programmes d’inspections à partir de modèles de détérioration pour optimiser les budgets alloués. Malgré le développement de nombreux modèles de détérioration, l’influence de la qualité et de la disponibilité des données (incomplétude, imprécision, incertitude) sur la puissance prédictive des modèles n’a pas été étudiée en détail. Nous avons abordé cette question en proposant deux méthodes pour déterminer la liste des facteurs les plus informatifs à partir d’un échantillon représentatif. Entre autres, nos résultats suggèrent que l’imprécision sur une donnée est préférable à ne pas disposer de cette donnée. Nous avons également montré que la notion de « quartier » pourrait être utilisée, sous certaines conditions, pour compenser la non-connaissance de l’âge des conduites. Deuxièmement, une fois les conduites inspectées, leur état de santé doit être évalué à l’aide d’un protocole identique pour l’ensemble du patrimoine. Il est nécessaire que le protocole utilisé puisse minimiser les erreurs de sur- ou sous-estimation en fonction des choix des gestionnaires. Nous avons proposé une procédure prenant en compte ces choix, ainsi que l’état global du patrimoine considéré. Les études de sensibilité réalisées à partir des données d’inspection d’une partie du patrimoine du Grand Lyon montrent que l’état de santé évalué dépend fortement des choix faits par le gestionnaire concernant la sur- ou sous-estimation. Troisièmement, peu de patrimoines ont actuellement été complètement inspectés et évalués. Ainsi, l’utilisation d’un échantillon représentatif d’un patrimoine semble obligatoire pour pouvoir calibrer des modèles justifiant les décisions comme par exemple un modèle de détérioration. Après avoir généré différents échantillons de différentes tailles et selon différentes méthodes d’échantillonnage, à l’aide de la méthode de Monte Carlo, nous avons pu proposer une procédure pour étudier l’influence des caractéristiques de l’échantillon sur les résultats du modèle de détérioration. A partir d’analyses statistiques, nous avons montré que le processus de calage (des modèles) dépend fortement de l’échantillon disponible, et cela peut donc conduire à des résultats erronés.

The primary function of sewage networks, with a view to protecting public health, is to collect wastewater and convey it to wastewater treatment plant. Under specific operating conditions leading to the production of hydrogen sulfide (H2S), major deterioration of concrete infrastructures is observed in the gas phase of these same networks. Studies have shown that an H2S environment leads to the selection, in contact with cement walls, of bacteria enable oxidizing reduced sulfur compounds (sulfo-oxidizing bacteria), biological oxidation leading to the production of acid and sulfate. In the context of the "NF EN 598" standard for ductile cast iron pipes and the "NF EN 14647" standard requiring the validation of coatings that can be used in such conditions using purely chemical tests that are not very representative of reality, LISBP, in partnership with Saint-Gobain PAM, carried out this Phd work with the industrial objective of developing a biodeterioration test for cementitious materials.To meet this objective, this research project was based on a literature review of the phenomena involved in the biodeterioration of cementitious materials in wastewater networks, with a view to proposing a model experimental set-up for the coupled study, on the scale of an industrial pipe section, of the biological and chemical transformations determining the fate of the cementitious materials used. This study was based on experimental laboratory work and the development of numerical models, aimed at selecting and understanding biogenic acid-producing sulfo-oxidizing bacteria. Finally, 2 types of cementitious materials were exposed and studied afer exposure by analysis of the chemical, mineralogical and microstructural evolutions of the tested materials. In this way, a model system was proposed, defining an experimental set-up (associated analytical techniques) and methods for exploiting the measurements. With this approach, a new test protocol is proposed, helping to assess the resistance of cementitious coatings used in sewer networks to biogenic acid attack. This three-month test protocol will ultimately provide a decision-making aid for the management of existing wastewater networks and the design of future networks.; La fonction première des réseaux d’assainissement, en vue de la protection sanitaire des populations, est la collecte des eaux usées et leur acheminement vers les installations de traitement. Dans des conditions d’exploitations particulières conduisant à la production de sulfure d’hydrogène (H2S), des détériorations majeures des infrastructures en béton sont observées dans les phases aériennes de ces mêmes réseaux. En effet, des études ont montré qu’un environement H2S entrainait la sélection au contact des parois cimentaires de bactéries capables d’oxyder les composés soufrés réduits (bactéries sulfo-oxydantes), oxydation biologique conduisant à la production d’acide et de sulfate. Dans un contexte normatif « NF EN 598 » concernant les canalisations en fonte ductile et « NF EN 14647 » imposant la validation des revêtements utilisables dans de telles conditions par des tests uniquement chimiques peu représentatifs de la réalité, le LISBP en partenariat avec l’entreprise Saint-Gobain PAM, ont mené ce travail de thèse avec pour objectif industriel le dévelopment d’un test de biodétérioration des revêtements cimentaires. Pour répondre à cet objectif ce projet de recherche s’est articulé autour d’une analyse bibliographique des phénomènes participant à la biodétérioration des matériaux cimentaires en réseau d’assainissement et ce afin de proposer un dispositif expérimental modèle permettant, à l’échelle d’une section de canalisation industrielle, l’étude couplée des transformations biologiques et chimiques déterminant le devenir des revêtements cimentaires utilisés. Cette étude s’est alors appuyée sur un travail expérimental en laboratoire et le développement de models numériques, visant la sélection et la compréhension de bactéries sulfo-oxydantes productrices de l’acide biogéniques. Finalement 2 types de matériaux cimentaires ont été exposés et étudiés par une analyse près exposition des évolutions chimiques, minéralogiques et microstructurelles des revêtements testés. Ainsi un système modèle, définissant un dispositif expérimental (techniques analytiques associées) et les méthodes d’exploitation des mesures, a été proposé. Par cette approche, un nouveau protocole d’essai est proposé, participant à l’évaluation de la résistance des revêtements cimentaires utilisés en réseau d’assainissement face à des attaques d’acide biogénique. Ce protocole d’essais d’une durée de trois mois assurera à terme une aide à la décision dans la gestion des réseaux d’assainissement existants et la conception des réseaux futurs.

Avec des concentrations moyennes ne dépassant pas quelques grammes par litre, les eaux résiduaires urbaines sont des solutions très diluées si on les compare aux rivières en crue. Cependant, différentes études montrent que la phase particulaire des effluents urbains constitue un réservoir de contaminants facilement mobilisable contribuant fortement à la dégradation de la qualité des masses d'eau. La dynamique des particules dans les réseaux d'assainissement reste encore mal connue, alors qu'elle serait nécessaire pour maitriser la qualité des rejets et atteindre les objectifs européens de retour au bon état écologique des masses d'eau. Cette méconnaissance de la dynamique entraine des difficultés à modéliser et à prévoir les transferts de polluants à l'échelle d'un bassin versant. Afin d'améliorer les connaissances sur la dynamique sédimentaire au sein des collecteurs d'assainissement, cette étude observe, mesure et analyse l'évolution du dépôt dans le temps et l'espace en fonction des conditions hydrodynamiques locales à l'échelle d'un tronçon de collecteur de 10 mètres. Les résultats montrent la présence d'un dépôt mobile et fortement concentré (> 5 g/l) dans la partie basse de l'écoulement. Cette couche se forme quand les conditions hydrauliques sont favorables (vitesse < 0,13 m/s et contrainte de cisaillement < 0,055 N/m²), ce qui correspond sur le site d'étude en période de temps sec à 75 % de la journée. Cette couche de dépôt facilement remobilisable par des précipitations est une source potentielle de pollution pour le milieu récepteur et une piste d'amélioration des modèles de transfert de polluants, si son existence se confirme à l'échelle d'un bassin versant. With an average concentration of some grams per litre, wastewaters are very dilute solutions when compared to river overflow concentration. However, various studies show that the wastewater solid phase constitutes a contaminants reservoir. This reservoir is easily mobilised by rain water and contributes to water bodies' quality degradation. Particles dynamic in sewer networks remains partly unknown. However, knowing this dynamic is necessary to control discharges quality and to reach European objectives of getting water bodies' good quality. This dynamic misreading makes difficult to model and to foresee transfers of contaminants in a catchment area. In order to improve knowledge about sediment dynamic within a network, this study observes, measures and analyses the deposit variation (in time and space) according to local hydrodynamic conditions. This study is carried out in a collector of 10 metres long. Results show a mobile and highly concentrated deposit (> 5 g/l) within the lower part of the flow. This deposit appears when hydraulic conditions are favourable (velocity < 0.13 m/s and shear stress < 0,055 N/m ²), which matches on the study site -for a period of dry weather- to 75 % of a day. This deposit is easily remobilised by precipitation and is a potential contamination source for the environment. If the deposit existence is confirmed to a catchment area scale, contaminant transfer modelling may be improved by taking it into account.

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.

Asset management ensures that the best decisions are made for elements of the asset in order to reduce risks, optimize performance and minimize costs. A proactive asset management includes development of prioritization schemes for selection of inspection and rehabilitation needs. In this regard, we have identified the following bottlenecks which are addressed in this manuscript. First, there is a need of elaborating inspection programs based on deterioration models in order to be more cost-effective. The influence of availability and quality of data (imprecision, uncertainty, incompleteness) on models’ predictive power has not been studied in depth. We propose two methods to establish the list of the most informative factors from a representative sample of an asset stock. Among other results, this study would suggest that having imprecision in the database is preferable to having a database with no information on one specific factor. Second, once segments are inspected, they should be evaluated by a condition grading protocol. Though various condition grading protocols have been developed, they all fail to undertake the sensitivity of managers and stakeholders to the over or under-estimation of assets’ condition grade as many sources of uncertainty could be found within the condition assessment process. We propose a procedure in order to deal with this uncertainty. We also carry out some sensitivity analyses of parameters employed in this procedure. The results of these sensitivity tests are then applied to a part of the Greater Lyon asset stock. The results show that the assessment of segments into a condition grade depends heavily on the hypotheses that a manager could make about the under or over-estimation of its assets’ condition. Third, at the moment small number of utilities has completely inspected and evaluated their asset stocks. Therefore, the use of a representative sample from an asset stock in order to calibrate decision-support models as deterioration models seems mandatory. Nevertheless, in this regard we should tackle with following problematic issues: 1) How to draw a representative sample of an asset stock which reflects the characteristics of this asset stock? and 2) What is the impact of used sample on the calibration outcomes of these multivariate models? Hence, by drawing several samples with different sizes according to different sampling methods and applying Monte Carlo method, we have proposed a procedure in order to study the influence of available sample on the outcomes of a multivariate model. By proposing some statistical analyses, we showed that the calibration process depends extremely on available sample which could results, if this latter is not drawn properly, into erroneous conclusions., La gestion patrimoniale vise à choisir les meilleures décisions d’actions à mener sur les éléments du patrimoine, pour limiter les risques, optimiser les performances et réduire les couts. Dans ce manuscrit, nous avons adapté la définition spécifique de la gestion proactive des réseaux d’assainissement aux pratiques des gestionnaires pour passer de la maintenance post-défaillance à une politique de gestion patrimoniale proactive sur le long-terme. Pour cela, nous avons identifié les verrous suivants qui sont abordés dans le manuscrit. Premièrement, il est nécessaire de pouvoir élaborer les programmes d’inspections à partir de modèles de détérioration pour optimiser les budgets alloués. Malgré le développement de nombreux modèles de détérioration, l’influence de la qualité et de la disponibilité des données (incomplétude, imprécision, incertitude) sur la puissance prédictive des modèles n’a pas été étudiée en détail. Nous avons abordé cette question en proposant deux méthodes pour déterminer la liste des facteurs les plus informatifs à partir d’un échantillon représentatif. Entre autres, nos résultats suggèrent que l’imprécision sur une donnée est préférable à ne pas disposer de cette donnée. Nous avons également montré que la notion de « quartier » pourrait être utilisée, sous certaines conditions, pour compenser la non-connaissance de l’âge des conduites. Deuxièmement, une fois les conduites inspectées, leur état de santé doit être évalué à l’aide d’un protocole identique pour l’ensemble du patrimoine. Il est nécessaire que le protocole utilisé puisse minimiser les erreurs de sur- ou sous-estimation en fonction des choix des gestionnaires. Nous avons proposé une procédure prenant en compte ces choix, ainsi que l’état global du patrimoine considéré. Les études de sensibilité réalisées à partir des données d’inspection d’une partie du patrimoine du Grand Lyon montrent que l’état de santé évalué dépend fortement des choix faits par le gestionnaire concernant la sur- ou sous-estimation. Troisièmement, peu de patrimoines ont actuellement été complètement inspectés et évalués. Ainsi, l’utilisation d’un échantillon représentatif d’un patrimoine semble obligatoire pour pouvoir calibrer des modèles justifiant les décisions comme par exemple un modèle de détérioration. Après avoir généré différents échantillons de différentes tailles et selon différentes méthodes d’échantillonnage, à l’aide de la méthode de Monte Carlo, nous avons pu proposer une procédure pour étudier l’influence des caractéristiques de l’échantillon sur les résultats du modèle de détérioration. A partir d’analyses statistiques, nous avons montré que le processus de calage (des modèles) dépend fortement de l’échantillon disponible, et cela peut donc conduire à des résultats erronés.

Sewer networks are subjected to many corrosion agents leading to deterioration of variant magnitude. One type of damage can be ascribed to concrete corrosion by biogenic sulfuric acid. According to field data, cementitious materials have different behaviours depending more especially on cement type. Those made with calcium aluminate cement (CAC) offer better performance than those made of ordinary Portland cement (OPC). This difference of durability may have three origins that can be combined. The first one is due to the oxidation of hydrogen sulfide at the surface of each materials leading to a lower amount of elemental sulfur deposited on CAC materials due to the difference of matrix composition (chemical composition and mineralogy). Elemental sulfur is then oxidized into sulfuric acid by microorganisms and leads to cementitious materials corrosion. The second one, the alumina content of CAC materials stabilizes the surface pH at around 3-4 and therefore limits the development of the most deleterious sulfur oxidizing bacteria. The last one, the aluminium content of CAC has a bacteriostatic effect on some microorganisms, limiting biofilm development. All that results are participating at the good performances of CAC materials.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI; International audience; Le système d'assainissement dont nous héritons s'est développé en couches successives, répondant chacune à des enjeux différents, et qui présentent une valeur patrimoniale très importante. Ces systèmes doivent aujourd'hui répondre à des enjeux de plus en plus diversifiés. Les techniques mises en ½uvre deviennent également de plus en plus diversifiées. Cette multiplication des fonctions et des dispositifs concourt à accroître le nombre d'organisations concernées et actives dans la gestion du système. Se pose alors la question de la coordination d'une pluralité d'organisations, gérant une pluralité d'ouvrages dans une grande diversité d'objectifs et d'intérêts. L'enjeu principal devient donc le développement d'un système durable de gestion des eaux urbaines qui se compose de dispositifs techniques et spatiaux, d'organisations en charge de ces dispositifs, et du bassin versant naturel correspondant au domaine d'influence. Cependant, pour gérer ce système, il faut dans un premier temps identifier les enjeux liés aux eaux urbaines. La multiplication des dispositifs et organisations, et le changement d'échelle pour considérer le système (ville + bassin versant naturel) nécessite en effet de repenser les services qu'il doit rendre. Cette communication propose une réponse sous forme de " marguerite des fonctions ". Les fonctions de service liées à la gestion des eaux urbaines et le mode d'obtention de la marguerite sont détaillés.

La gestion des eaux pluviales occupe une place grandissante dans le domaine de l’aménagement urbain. Cependant, il existe encore des questions scientifiques non résolues concernant une description et une représentation homogènes et unifiée des différents cheminements de l’eau pluviale à l’échelle des agglomérations urbaines. Une telle description est nécessaire aux approches intégrées de la gestion des eaux pluviales qui ont pour ambition d’évaluer l’impact de décisions d’aménagements et du changement global (climatique et d’évolution urbaine) sur l’hydrologie. Cette étude explore les possibilités de représentation du réseau hydrographique à l’échelle d’une agglomération. Pour cela, le réseau hydrographique de la partie Est de l’agglomération nantaise est tout d’abord reconstruit suivant une approche de référence très détaillée mais nécessitant un traitement trop important pour être appliqué à l’échelle d’une agglomération entière. Cette approche de référence sert ensuite à évaluer des représentations maillées simplifiées du réseau hydrographique.