Mesurage en continu des flux polluants en MES et DCO en réseau d assainissement

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1 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) N d ordre 0ISAL0086 Année 0 Mesurage en ontinu des flux polluants en MES et DCO en réseau d assainissement Présenté devant : L Institut National des Sienes Appliquées de Lyon Pour obtenir : Le grade de doteur Formation dotorale : Génie Civil Eole dotorale : Méanique, Energétique, Génie ivil et Aoustique Présentée par : Mathieu Lepot Soutenue le 0/0/0 devant la ommission d examen Jury MM J.-L. Bertrand-Krajewski Professeur Direteur de thèse M.N. Pons Direteur de reherhe Rapporteur F. Clemens Professeur Rapporteur P. Germain Professeur Président du Jury A. Torres Professeur assoié Examinateur G. Chebbo Direteur de reherhe Examinateur J. Tränkner Maître de onférenes Examinateur Laboratoire de Génie Civil et Ingénierie Environnementale

2 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0)

3 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) TABLEAU MEGA 3

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5 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) RESUME Le besoin roissant de données et de onnaissanes sur les flux polluants et leurs dynamiques a inité les professionnels travaillant autour des systèmes d assainissement à mettre en plae des études sur la prodution, le transfert et le traitement des polluants. Trois approhes sont ouramment et onjointement développées : la réalisation de ampagnes de mesure, la modélisation et la métrologie en ontinu. Le sujet des travaux présentés dans e rapport s attahe à l outil métrologique pour le mesurage en ontinu des flux d indiateurs de polluants (MES, DCO brutes et dissoutes) en réseaux d assainissement. Le mesurage de es flux implique deux parties indépendantes : la mesure des débits et la mesure des onentrations de es indiateurs. Les débitmètres s appuient sur des tehnologies onnues et fortement répandues mais non exemptes d erreurs, dont les auses peuvent être assez variées. De plus, es apteurs installés dans les systèmes d assainissement ne sont pas rigoureusement étalonnables in situ, notamment en e qui onerne les vitesses d éoulement. Une méthodologie de vérifiation in situ des débitmètres par traçage à la rhodamine, utilisable pour des pseudo étalonnages, est présentée. En effet, l injetion pontuelle d un traeur dans un éoulement permet de aluler le débit et son inertitude d une manière indépendante des apteurs en plae. Cette méthodologie, en sept étapes, offre des résultats omparables à eux fournis par des méthodes onsidérées omme des référenes (traçage au sel et débitmétrie életromagnétique). Des essais en réseaux unitaires ont été réalisés pour la vérifiation de débitmètres en plae (as d un grand olleteur du Grand Lyon) et pour le alage de ourbes de tarage (as du Syndiat Interommunal d Assainissement Grand Projet). Pour les mesures qualitatives des effluents, de nombreuses études antérieures ont montré de bonnes orrélations entre les indiateurs de la harge polluante et les signaux fournis par des turbidimètres et des spetromètres UV/visible. Un pilote expérimental et des ampagnes d éhantillonnage sur des effluents prétraités de la station d épuration de Fontaines sur Saône ont été mis en plae pour répondre aux objetifs suivants : i) onevoir et tester un dispositif de mesure de nouvelle génération, ii) établir des modèles de régression entres différents apteurs (turbidimètres mono et bi-longueur(s) d onde(s), ondutimètre, ph-mètre, spetromètre UV/visible, apteurs à miro-ondes) et les onentrations des indiateurs pour des éhantillons de temps se, de temps de pluie et tout temps, iii) aratériser la performane de es modèles et iv) tester la robustesse des méthodes proposées sous des onditions atypiques mais suseptibles d être renontrées en réseau d assainissement. Afin de répondre aux trois derniers objetifs, différentes ations ont été réalisées voire développées spéifiquement pour es travaux : i) étalonnage des apteurs, ii) aquisition d éhantillons (mesurages des onentrations par les méthodes normalisées et enregistrement de paramètres physio-himiques), iii) détetion d outliers dans des populations multivariées, iv) méthodes de régression de type Williamson et PLS, et leur ombinaison et v) réalisation d essais sur ban expérimental. Des évaluations systématiques d inertitudes ont été effetuées. Les résultats onfirment les bonnes orrélations entre ertains paramètres (turbidité, ondutivité et spetre UV/visible) et les onentrations des indiateurs. Auun apteur n est le plus performant pour l ensemble des indiateurs. La majorité des apteurs délivre des estimations omparables aux inertitudes près, mais es estimations sont peu voire pas ohérentes ave les analyses effetuées sur éhantillons si les aratéristiques des effluents varient. Mots-lés : métrologie en ontinu, débitmétrie, traçage, omparaison, apteurs et inertitudes. RESUME 5

6 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) RESUME 6

7 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) ABSTRACT The inreasing need of data and knowledge about pollutants loads and their dynamis has enouraged sewer systems operators to implement studies on the prodution, transfer and treatment of pollutants. Three approahes are urrently and jointly being developed: measurement ampaigns, modeling and ontinuous metrology. The subjet of the work presented in this report fouses on metrologial tools for ontinuous measurement of pollutant indiators (TSS, total and dissolved COD) in sewer systems. The measurement of pollutant loads requires two independent parts: flow measurement and measurement of onentrations of pollutant indiators. Flowmeters are based on well-known and highly prevalent tehnologies but are not free of errors, whose auses an be very diverse. These sensors, one installed in sewer systems, an hardly be alibrated in situ, espeially regarding flow veloities. A methodology for in situ verifiation of flowmeters, based on Rhodamine traing experiments used for pseudo alibration, is presented. Indeed, the injetion of a traer in a flow allows alulating the flow and its unertainty in a way independent of sensors in plae. This methodology, in seven steps, provides results omparable to those provided by methods onsidered as standards (salt traing, eletromagneti flow metering). Appliations in ombined sewers were onduted for i) verifiation of flowmeters (ase of a main trunk sewer in Greater Lyon) and for ii) rating urves (ase of the Syndiat Interommunal d Assainissement Grand Projet). Regarding water quality measurements, many previous studies had shown good orrelations between pollutant indiators onentrations and signals provided by turbidimeters and UV/visible spetrometers. A pilot faility and samples olleted during ampaigns arried out at outlet of the pre-treatment unit of the waste water treatment plant of Fontaines-sur-Saône were used to reah the following objetives: i) design and test a new generation of monitoring station, ii) establish regression models between various types of sensors (single and dual wavelength(s) turbidimeters, ondutivity meter, ph-meter, UV/visible spetrometer, mirowave sensors) and pollutant indiators onentrations for dry weather, wet weather and mixed samples, iii) haraterize the performane of these models and iv) test the robustness of the proposed methods under onditions whih are not frequent but nevertheless possible in sewers. Various tools have been applied and developed, sometimes speifially, for this work: i) sensor alibration, ii) olletion of samples (measurements of pollutant indiators onentrations by standard methods and reording of physial and hemial parameters), iii) detetion of outliers in multivariate populations, iv) Williamson and PLS regressions and their ombination, and v) tests on the pilot faility. Unertainty assessment was systematially applied for all alulations. The results onfirm the good orrelations between some parameters (turbidity, ondutivity and UV/Vis fingerprint) and pollutant indiators onentrations. No sensor is the most effiient for all pollutants. The majority of sensors deliver similar estimates of indiators if one aounts for their respetive unertainties, but these estimates are a few or even not oherent with laboratory analyses if the harateristis of samples vary. Keywords: ontinuous metrology, flow measurement, traing, omparison, sensors and unertainties ABSTRACT 7

8 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) ABSTRACT 8

9 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) Les ons ça osent tout, est même à ça qu on les reonnaît. Mihel Audiard. La seule ertitude que j ai, est d être dans le doute. La ulture est omme la onfiture, moins on en a plus on l étale. Pierre Desproges. 9

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11 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) AVANT-PROPOS Cette thèse de dotorat a été effetuée au sein de l entreprise Sépia Conseils et du LGCIE de l INSA de Lyon, grâe à une onvention Cifre de l ANRT. Elle s est déroulée dans le adre de l interobservatoire HURRBIS (Réseau des observatoires français en hydrologie urbaine), en partiulier omme un des éléments du projet ollaboratif RDS (Réseau de Reherhe sur le Développement Soutenable) finané par la région Ile de Frane. Elle a également bénéfiié de finanements direts par le LGCIE, de l infrastruture, de la logistique et des données de l OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine à Lyon. Le volet «flux polluants» faisait également partie du projet européen FP7 PREPARED et du programme de ollaboration ECOS-Nord ave la Pontifiia Universidad Javeriana de Bogota en Colombie. AVANT-PROPOS

12 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) AVANT-PROPOS

13 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) REMERCIEMENTS Puisque toute tentative de liste exhaustive de remeriements aboutirait immanquablement à de fâheux oublis, les voii. Je tiens à remerier ii l ensemble des personnes qui ont ontribué de près ou de loin à la mise en plae, au bon déroulement et aux relanes parfois néessaires pour mener à bien es travaux : mon direteur de thèse, les membres du omité de thèse, les membres du jury, l ensemble des personnels (administratifs, tehniques et sientifiques) du Laboratoire de Génie Civil et Ingénierie Environnementale et l ensemble des personnes ave qui j ai eu le plaisir de travailler : gestionnaires de réseaux d assainissement, les fournisseurs des apteurs, l Agene de l Eau Rhône Méditerranée et Corse, le Laboratoire de Méanique des Fluides et d Aoustique de l INSA-UCBL, l Eole Supérieure de Chimie Physique et Eletronique de Lyon, le CEMAGREF rebaptisé IRSTEA (Institut national de Reherhe en Sienes et Tehnologies pour l Environnement et l Agriulture), les dotorants de Coulomb, les prohes, les amis et la famille. Chaque ensemble de ette liste a su apporter, à un moment ou à un autre, un souffle néessaire pour l obtention de e grade. Une dernière pensée pour mes ami(e)s étudiant(e)s en médeine : vous êtes oiffés au poteau, mais je serai toujours inapable de vous soigner. REMERCIEMENTS 3

14 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) REMERCIEMENTS 4

15 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) SOMMAIRE RESUME 5 ABSTRACT 7 AVANT-PROPOS REMERCIEMENTS 3 SOMMAIRE 5 LISTES DES FIGURES 9 LISTES DES TABLEAU LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES 3 LISTE DES VARIABLES, PARAMETRES ET INDICES 5 INTRODUCTION GENERALE 9 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 3 A. MESURAGE DES DEBITS 3 A.. APPAREILS EISTANTS 3 A... Mesurage des hauteurs d eau 3 A... Mesurage des vitesses d éoulement 33 A..3. Calul du débit 34 A.. CONSEQUENCES DES MESURES SEPAREES 34 A.3. METHODES DE VERIFICATION DES DEBITMETRES 36 A.3.. Courantomètres et moulinets 36 A.3.. Traçages 37 B. CONCENTRATIONS ET CARACTERISTIQUES DES INDICATEURS DES POLLUANTS EN HYDROLOGIE URBAINE 38 B.. MATIERES EN SUSPENSION 38 B.. DEMANDE CHIMIQUE EN OYGENE 4 B.3. MASSES VOLUMIQUES ET GRANULOMETRIE DES PARTICULES 4 C. MESURAGE DES CONCENTRATIONS EN MES ET DCO 44 C.. LA TURBIDITE 45 C.. LA SPECTROMETRIE UV/VISIBLE 47 C.3. LE TEMPS DE TRANSIT DE MICRO-ONDES 49 D. METHODES MATHEMATIQUES UTILISEES DANS CES TRAVAU 49 D.. CALCULS D INCERTITUDES 49 D... Loi de Propagation des inertitudes 49 SOMMAIRE 5

16 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) D... Simulations de Monte Carlo 50 D.. COMPARAISON DE DEU VALEURS 5 D.3. SEMI-VARIOGRAMME 5 D.4. DETECTION D OUTLIERS 5 D.4.. Méthode basée sur la distane de Mahalanobis 5 D.4..a. Prinipe général 5 D.4..b. Utilisation de la méthode (Torres, 008) 54 D.4.. Profondeur des données 54 D.4.3. Distane de Cook 55 D.5. METHODES DE REGRESSION 55 D.5.. Critère de performane des modèles de régression 55 D.5.. Méthode de Williamson 56 D.5.3. Les regressions PLS (Partial Least Squares) 56 D.5.3.a. Prinipe général des Méthodes PLS 56 D.5.3.b. Utilisation des PLS pour l étalonnage des spetrometres (Torres, 008) 58 SITES, MATERIELS ET METHODES 63 A. SITES 63 A.. BANC HYDRAULIQUE AU LMFA 63 A.. CHASSIEU 64 A... A l entrée du bassin de déantation (Chassieu ) 64 A... A l entrée du bassin d infiltration (Chassieu 3) 66 A.3. COLLECTEURS DU GRAND LYON ET DU SYNDICAT GRAND PROJET 67 A.3.. Colleteur du Grand Lyon 67 A.3.. Syndiat Grand Projet 68 A.4. STATION D EPURATION DE FONTAINES SUR SAONE 69 B. MATERIELS 69 B.. DEBITMETRIE PAR TRAÇAGE 69 B.. BANC EPERIMENTAL 69 B... Composition et pilotage du ban 7 B... Capteurs Utilises 7 B...a. Turbidimètres 7 B...b. Turbidimètre a double longueur d onde 73 B... Spetromètre UV/Visible 74 B...d. Capteur à miro-ondes 75 B...e. Autres apteurs 77 C. METHODES 78 C.. VERIFICATION DU BON FONCTIONNEMENT DES DEBITMETRES 78 C.. METHODES UTILISEES POUR L UTILISATION DU BANC EPERIMENTAL 86 C... Etalonnage des haines de mesure et estimation des inertitudes 86 C...a. Campagnes d etalonnage pour les différentes sondes 87 C...b. Calul des fontions d étalonnage et estimation des inertitudes 89 C... Campagnes d ehantillonnage 9 C...a. Pour les matières en suspension 9 C...b. Pour la demande himique en oxygène 93 C..3. Détetion d outliers 95 C..3.a. Extension de la methode proposee par Torres (008) 95 C..3.b. Nouvelle méthode pour les donnees spetrales 00 C..4. Caluls des fontions de regression 06 C..4.a. Améliorations apportées à la méthode PLS 06 C..4.b. Méthode de Williamson «étendue» 09 C..5. Expérienes réalisées sur le ban et exploitation des données 0 C..5.a. Expérienes realisees sur le ban SOMMAIRE 6

17 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) Test des variations des onentrations Test des variations de température test des variations de ouleurs Test des variations de la granulométrie Test des variations de la masse volumique Test ave les sediments du bassin de retention de Chassieu C..5.b. Prétraitement des données C..5.. Méthodes d evaluation de la robustesse des apteurs ou groupes de apteurs 3 RESULTATS ET DISCUSSIONS 9 A. DEBITMETRIE PAR TRAÇAGE A LA RHODAMINE WT 9 A.. VALIDATION DE LA METHODE 9 A... Comparaison ave un débitmètre eletromagnétique 9 A... Comparaison ave des traçages au sel 0 A.. PREMIERES APPLICATIONS A... Aide a la verifiation de ourbes de tarage A... Vérifiation de points de mesure 3 A.3. CONCLUSIONS 7 B. MESURAGE DES CONCENTRATIONS EN MES ET DCO 8 B.. ELIMINATION DES OUTLIERS 8 B.. RELATIONS ENTRE LES GRANDEURS MESUREES ET LES CONCENTRATIONS CARACTERISTIQUES DE LA CHARGE POLLUANTE 30 B... Relations pour des effluents speifiques 30 B...a. Dans les eaux de temps se 30 B...b. Dans les eaux de temps de pluie 36 B... Relations globales 39 B..3. Conlusions sur les modeles de regressions 4 B.3. TEST DU COMPORTEMENT DES CAPTEURS SOUS DIFFERENTES CONDITIONS 4 B.3.. Test des variations de onentrations 4 B.3..a. Etude des inertitudes 4 B.3..b. Etude de la redondane entre les apteurs 46 B.3... Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 48 B.3.. Test des variations de température 50 B.3..a. Etude des inertitudes 50 B.3..b. Etude de la redondane entre les apteurs 50 B.3... Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 50 B.3.3. Test des variations de ouleurs 5 B.3.3.a. Etude des inertitudes 5 B.3.3.b. Etude de la redondane entre les apteurs 5 B Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 5 B.3.4. Test des variations de granulométrie 5 B.3.4.a. Etude des inertitudes 5 B.3.4.b. Etude de la redondane entre les apteurs 5 B Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 5 B.3.5. Test des variations de densite 5 B.3.5.a. Etude des inertitudes 5 B.3.5.b. Etude de la redondane entre les apteurs 5 B Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 53 B.3.6. Test des variations ave les sediments de Chassieu 53 B.3.6.a. Etude des inertitudes 53 B.3.6.b. Etude de la redondane entre les apteurs 53 B Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 53 B.3.7. Etude sur la globalite des tests 54 SOMMAIRE 7

18 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) B.3.7.a. Etude des inertitudes 54 B.3.7.b. Etude de la redondane entre les apteurs 57 B Comparaison ave les analyses effetuées en laboratoire 58 B.4. CONCLUSIONS 59 CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES 6 A. MESURAGE DES DEBITS 6 B. MESURAGE DES CONCENTRATIONS EN MES ET DCO 63 BIBLIOGRAPHIE 67 ANNEES 77 SOMMAIRE 8

19 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) LISTES DES FIGURES FIGURE I- : SCHEMA DES ANGLES DE TIR ET D OUVERTURE D UNE SONDE DOPPLER FIEE SUR LE RADIER 35 FIGURE I- : ILLUSTRATION DES CONSEQUENCES DES MESURES SEPAREES DE LA HAUTEUR ET DE LA VITESSE 35 FIGURE I-3 : POSITIONNEMENT DES POINTS DE MESURE DES VITESSES AVEC UN COURANTOMETRE OU UN MOULINET POUR DIFFERENTS TYPES DE SECTIONS (BERTRAND-KRAJEWSKI ET AL, 000) 36 FIGURE I-4 : PRINCIPE GENERAL DES SIMULATIONS DE MONTE CARLO 50 FIGURE I-5 : PRINCIPE GENERAL DU VARIOGRAMME 5 FIGURE I-6 : SCHEMA DE PRINCIPE DE LA DETECTION D OUTLIERS PAR LA DISTANCE DE MAHALANOBIS 53 FIGURE I-7 : PRINCIPE GENERAL DE LA PROFONDEUR DE DONNEES 55 FIGURE I-8 : ILLUSTRATION DE LA DECOMPOSITION SIMULTANEE ET ITERATIVE DE LA METHODE PLS 57 FIGURE I-9 : PRINCIPE GLOBAL DE LA METHODE PLS 58 FIGURE I-0 : PRINCIPE GENERAL DU PROGRAMME OPP (TORRES, 008) (SCHEMA INSPIRE DE DOS SANTOS CLIMACO PINTO, 009) 60 FIGURE I- : CALCULS DES RMSE D ETALONNAGE ET DE VERIFICATION POUR UN ENSEMBLE D ECHANTILLONS (INSPIRE DE TORRES (008)) 6 FIGURE II- : SCHEMA DE PRINCIPE DU POINT DE MESURE DE DEBIT A CHASSIEU 64 FIGURE II- : SCHEMA DU POINT DE MESURAGE DES DEBITS A CHASSIEU 3 66 FIGURE II-3 : LOCALISATION DES POINTS DE MESURE (CERCLES ROUGES) TESTES POUR LE GRAND LYON 67 FIGURE II-4 : SECTION TYPE ETUDIEE SUR LES SITES DES QUAI ARLOING ET QUAI DES ETROITS 68 FIGURE II-5 : SCHEMA DE PRINCIPE DU BANC EPERIMENTAL 7 FIGURE II-6 : SCHEMA DE LA SONDE EFS (EFS, 00) 73 FIGURE II-7 : SCHEMA DU KAJAANI TS (METSO AUTOMATION, 00) 76 FIGURE II-8 : EEMPLE D UNE TURBIDITE STABLE DURANT UN TRAÇAGE 79 FIGURE II-9 : TROIS FONCTIONS D ETALONNAGE DU SCUFA POUR DES SOLUTIONS ETALONS COMPRISES ENTRE 0 ET 30 G/M 3 8 FIGURE II-0 : POLYNOME DU SECOND DEGRE D ETALONNAGE DU SCUFA POUR DES SOLUTIONS ETALONS COMPRISES ENTRE 0 ET 300 G/M 3 8 FIGURE II- : VOLUMES THEORIQUES, REELS ET LEURS INCERTITUDES TYPES POUR LA PIPETTE 0 00 µl 8 FIGURE II- : REPRESENTATION D UN SIGNAL BRUT CORRIGE AVANT VALIDATION 83 FIGURE II-3 : PRINCIPE DES SIMULATIONS DE MONTE CARLO APPLIQUEES AU TRAÇAGE PONCTUEL 85 FIGURE II-4 : SCHEMA D UNE CHAINE DE MESURE 86 FIGURE II-5 : ENSEMBLE DES CHAINES DE MESURE 87 FIGURE II-6 : FONCTIONS D ETALONNAGE (9//00) POUR LE TURBIDIMETRE KROHNE 90 FIGURE II-7 : CORRELATION ENTRE LES INCERTITUDES TYPES ET LES VALEURS D INTENSITE 4-0 MA 90 FIGURE II-8 : PRINCIPE DE LA MESURE DES MES PAR TRIPLICATS 9 FIGURE II-9 : PRINCIPE DE LA MESURE DES DCO BRUTES PAR TRIPLICATS 93 FIGURE II-0 : PRINCIPE DE LA MESURE DES DCO DISSOUTES PAR TRIPLICATS 94 FIGURE II- : UTILISATION DE L ALGORITHME FAST-MCD AU COURS DE L ETAPE 3 96 FIGURE II- : ECHANTILLONS RETENUS (EN NOIR) ET NON RETENUS (EN ROUGE) A LA FIN DE LA DERNIERE ETAPE DANS LE CAS DES DONNEES D INTENSITES 4-0 MA 98 FIGURE II-3 : ECHANTILLONS RETENUS (EN NOIR) ET NON RETENUS (EN ROUGE) A LA FIN DE LA DERNIERE ETAPE DANS LE CAS DES GRANDEURS PHYSIQUES (NTU, µs/cm ET PH) 99 FIGURE II-4 : ECHANTILLONS RETENUS (EN NOIR) ET NON RETENUS (EN ROUGE) POUR LA SONDE EFS 00 FIGURE II-5 : SPECTRES RETENUS (EN BLEU) ET NON RETENU (EN NOIR) POUR UN ECHANTILLON DONNE 0 FIGURE II-6 : PRINCIPE DE LA RECHERCHE DU SPECTRE LE PLUS REPRESENTATIF 0 FIGURE II-7 : SPECTRE SELECTIONNE (EN ROUGE) PARMI LES 5 SPECTRES RETENUS (EN BLEU) POUR UN ECHANTILLON 03 FIGURE II-8 : PRINCIPE DE LA METHODE DE DETECTION D OUTLIERS (DISTANCE EUCLIDIENNE) POUR LES DONNEES SPECTRALES (SCHEMA INSPIRE DE DOS SANTOS CLIMACO PINTO, 009) 04 FIGURE II-9 : REPRESENTATION DES PROBABILITES D OUTLIER POUR CHACUN DES ECHANTILLONS 05 FIGURE II-30 : PERFORMANCES DE 00 COMBINAISONS POUR LES MODELES PLS (MES, TEMPS SEC) 07 FIGURE II-3 : IDENTIFICATION DE MODELES PLS DEGRADES PAR LA METHODE DU CRITERE DE PENALITE 08 FIGURE II-3 : IDENTIFICATION DES MODELES DEGRADES PAR LE CRITERE DU GAIN DE PRESS 09 FIGURE II-33 : DONNEES NON FILTREES ET FILTREES (INTENSITES 4-0 MA DU DEBITMETRE) 3 FIGURE III- : SIGNAL ENREGISTRE LORS DE LA 6 EME INJECTION DE RHODAMINE WT DANS LE CANAL AU LMFA9 LISTE DES FIGURES 9

20 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) FIGURE III- : COMPARAISON DES DEBITS MOYENS FOURNIS PAR LE DEBITMETRE ET LES TRAÇAGES A LA RHODAMINE 0 FIGURE III-3 : DEBITS OBTENUS PAR CINQ TRAÇAGES A LA RHODAMINE WT (A GAUCHE) ET AU SEL (A DROITE) SUR LE SITE DE CHASSIEU FIGURE III-4 : COMPARAISON DES METHODES DE MESURE DE DEBIT A CHASSIEU FIGURE III-5 : TRAÇAGES ET COURBES DE TARAGE AU POINT N 6 (DONNEES DE L EPLOITANT) 3 FIGURE III-6 : RESULTAT DES CAMPAGNES DE TRAÇAGES QUAIS ARLOING (A L AMONT) ET DES ETROITS (A L AVAL) 4 FIGURE III-7 : EFFET DES DEMARRAGES ET DES ARRETS DES POMPES SUR LES DEBITS CONSERVES PAR LE GRAND LYON ET LES DEBITS ISSUS DES TRAÇAGES 5 FIGURE III-8 : VUE EN COUPE DE LA SECTION DE MESURE DE VITESSE AU SITE AVAL (ADAPTEE DES PLANS DU GRAND LYON) 6 FIGURE III-9 : VALIDATION DE LA COURBE DE CORRECTION 7 FIGURE III-0 : DROITE DE REGRESSION ENTRE MES ET INTENSITE DU TURBIDIMETRE KROHNE 3 FIGURE III- : DROITE DE REGRESSION ENTRE MES ET INTENSITE DU KAJAANI TS 3 FIGURE III- : POLYNOME DU SECOND DEGRE : REGRESSION ENTRE LES DCOB ET LES TURBIDITES KROHNE _ 33 FIGURE III-3 : POLYNOME DU TROISIEME DEGRE : REGRESSION ENTRE LES DCOB ET LES INTENSITES DU TURBIDIMETRE ENDRESS-HAUSER 33 FIGURE III-4 : PERFORMANCE DU MODELE PLS (8,3) POUR LA PREDICTION DE LA DCO DISSOUTE 35 FIGURE III-5 : POLYNOME DU TROISIEME DEGRE : REGRESSION ENTRE DCO DISSOUTE ET L INTENSITE DE LA SONDE EFS A 54 NM 35 FIGURE III-6 : EFFET DES AJOUTS DE BOUES OU D EAU POTABLE SUR LES ESTIMATIONS DES CONCENTRATIONS EN MES PAR LE TURBIDIMETRE KROHNE 4 FIGURE III-7 : EEMPLE DE BRUIT SUR LES SIGNAU DU TURBIDIMETRE ENDRESS-HAUSER 43 FIGURE III-8 : EEMPLE D UN INTERVALLE DE CONFIANCE A 95 % ELARGI POUR LES FORTES VALEURS 45 FIGURE III-9 : INCERTITUDES TYPES SUR LES ABSORBANCES DU S::PECTROLYSER 46 FIGURE III-0 : COMPARAISON DES MES ESTIMEES ET MESUREES POUR LA SONDE EFS (A GAUCHE) ET LE TURBIDIMETRE KROHNE (A DROITE) 49 FIGURE III- : REPRESENTATION DES INCERTITUDES TYPES ABSOLUES SUR LES MES 54 FIGURE III- : REPRESENTATION DES INCERTITUDES TYPES ABSOLUES SUR LES DCOB 55 FIGURE III-3 : REPRESENTATION DES INCERTITUDES TYPES ABSOLUES SUR LES DCOF 56 LISTE DES FIGURES 0

21 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) LISTES DES TABLEAU TABLEAU I- : MOYENS EISTANTS DE MESURAGE DE LA HAUTEUR D EAU DANS UN ECOULEMENT A SURFACE LIBRE 33 TABLEAU I- : MOYENS EISTANTS DE MESURAGE DE LA VITESSE MOYENNE D UN ECOULEMENT A SURFACE LIBRE 34 TABLEAU I-3 : TRACEURS EISTANTS POUR LA REALISATION DE TRAÇAGES EN RESEAU D ASSAINISSEMENT 37 TABLEAU I-4 : QUELQUES VALEURS DE CONCENTRATIONS EN MES OBSERVEES EN RESEAU D ASSAINISSEMENT39 TABLEAU I-5 : QUELQUES VALEURS DE CONCENTRATIONS EN MES POUR LES EAU DE RUISSELLEMENT 40 TABLEAU I-6 : QUELQUES VALEURS DE CONCENTRATIONS EN DCO BRUTE OBSERVEES EN RESEAU D ASSAINISSEMENT 4 TABLEAU I-7 : QUELQUES VALEURS DE CONCENTRATIONS EN DCO BRUTE DANS LES EAU DE RUISSELLEMENT 4 TABLEAU I-8 : QUELQUES VALEURS DE MASSE VOLUMIQUE DES PARTICULES EN HYDROLOGIE URBAINE 43 TABLEAU I-9 : RECAPITULATIF DES GAMMES GRANULOMETRIQUES DES PARTICULES EN HYDROLOGIE URBAINE 43 TABLEAU I-0A : QUELQUES VALEURS DES COEFFICIENTS DE CORRELATION ENTRE MES ET TURBIDITE 45 TABLEAU I-0B : QUELQUES VALEURS DE COEFFICIENTS DE CORRELATION ENTRE DCO BRUTE (I.E. TOTALE) ET TURBIDITE 46 TABLEAU I-A : QUELQUES VALEURS DE COEFFICIENTS DE CORRELATION ENTRE MES ET SPECTROMETRIE UV/VISIBLE 47 TABLEAU I-B : QUELQUES VALEURS DE COEFFICIENTS DE CORRELATION ENTRE DCO ET SPECTROMETRIE UV/VISIBLE 48 TABLEAU II- : LISTE DES SINGULARITES SUR LE POINT DE MESURE DE DEBIT A CHASSIEU 65 TABLEAU II- : RECAPITULATIF DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES CAPTEURS UTILISES 77 TABLEAU II-3 : RECAPITULATIF DES SOLUTIONS ETALONS COMMERCIALES UTILISEES 87 TABLEAU II-4 : RECAPITULATIF DES CAMPAGNES D ECHANTILLONNAGE REALISEES 9 TABLEAU II-5 : RECAPITULATIF DES CONCENTRATIONS LORS DES CAMPAGNES D ECHANTILLONNAGE 94 TABLEAU III- : RECAPITULATIF DE L ELIMINATION D OUTLIERS POUR LES DIFFERENTS JEU D ECHANTILLONS8 TABLEAU III- : RECAPITULATIF DE L ELIMINATION D OUTLIERS POUR LES DIFFERENTS JEU D ECHANTILLONS (DONNEES SPECTRALES) 8 TABLEAU III-3 : CLASSEMENT DES 0 MEILLEURS MODELES PARMI LES 35 TESTES POUR L ESTIMATION DES MES PAR TEMPS SEC 30 TABLEAU III-4 : RECAPITULATIF DES 8 MEILLEURS MODELES PARMI LES 54 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCOB PAR TEMPS SEC 3 TABLEAU III-5 : RECAPITULATIF DES 7 MEILLEURS MODELES PARMI LES 54 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCO DISSOUTES PAR TEMPS SEC 34 TABLEAU III-6 : CLASSEMENT DES 9 MEILLEURS MODELES PARMI LES 4 TESTES POUR L ESTIMATION DES MES PAR TEMPS DE PLUIE 36 TABLEAU III-7 : RECAPITULATIF DES 6 MEILLEURS MODELES PARMI LES 40 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCOB PAR TEMPS DE PLUIE 37 TABLEAU III-8 : RECAPITULATIF DES 6 MEILLEURS MODELES PARMI LES 43 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCO DISSOUTES PAR TEMPS DE PLUIE 38 TABLEAU III-9 : CLASSEMENT DES 8 MEILLEURS MODELES PARMI LES 6 TESTES POUR L ESTIMATION DES MES POUR TOUS LES ECHANTILLONS 39 TABLEAU III-0 : RECAPITULATIF DES 6 MEILLEURS MODELES PARMI LES 4 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCOB POUR TOUS LES ECHANTILLONS 40 TABLEAU III- : RECAPITULATIF DES 6 MEILLEURS MODELES PARMI LES 43 TESTES POUR L ESTIMATION DES DCO DISSOUTES POUR TOUS LES ECHANTILLONS 4 TABLEAU III- : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES MES (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 43 TABLEAU III-3 : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES DCOB (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 44 TABLEAU III-4 : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES DCOF (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 45 TABLEAU III-5 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES MES (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 47 LISTE DES TABLEAU

22 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) TABLEAU III-6 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES DCOB (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 47 TABLEAU III-7 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES DCOF (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 48 TABLEAU III-8 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES MES (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 48 TABLEAU III-9 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES DCOB (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 49 TABLEAU III-0 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES DCOF (VARIATIONS DE CONCENTRATIONS) 49 TABLEAU III- : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES MES (VARIATIONS DE TEMPERATURES) 50 TABLEAU III- : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES MES (AVEC LES PARTICULES DE CHASSIEU) 53 TABLEAU III-3 : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES MES (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 54 TABLEAU III-4 : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES DCOB (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 55 TABLEAU III-5 : INCERTITUDES TYPES ABSOLUES ET RELATIVES POUR LES DCOF (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 56 TABLEAU III-6 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES MES (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 57 TABLEAU III-7 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES DCOB (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 57 TABLEAU III-8 : TAU DE REDONDANCE ENTRE LES CAPTEURS POUR LES DCOF (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 58 TABLEAU III-9 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES MES (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 58 TABLEAU III-30 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES DCOB (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 59 TABLEAU III-3 : TAU DE REDONDANCE AVEC LES ANALYSES EN LABORATOIRE POUR LES DCOF (POUR LA GLOBALITE DES TESTS) 59 TABLEAU IV- : ANALYSE SUCCINCTE DE QUELQUES PERTURBATIONS HYDRAULIQUES PLAUSIBLES A CHASSIEU 6 TABLEAU IV- : ANALYSE SUCCINCTE DE QUELQUES PERTURBATIONS HYDRAULIQUES PLAUSIBLES A CHASSIEU 3 6 LISTE DES TABLEAU

23 MESURAGE EN CONTINU DES FLU POLLUANTS EN MES ET DCO EN RESEAU D ASSAINISSEMENT (M. LEPOT, 0) LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES Sigle, Abréviation ou aronymes Signifiation 4-0 ma intensité enregistrée par les haînes de mesure 0-0 V tension de ommande de variateur de fréquenes AR Autoroute Rurale ASU Autoroute Suburbaine AU Autoroute Urbaine Aut. Autoroute C MA Conentration Maximale CME Conentration Moyenne Evènementielle CM Conentration Moyenne DCO Demande Chimique en Oxygène DCO b Demande Chimique en Oxygène brute DCO f Demande Chimique en Oxygène filtrée (aussi appelée dissoute) DE Distane Eulidienne DM Distane de Mahalanobis E. Eart Eh. Ehantillons EH Equivalent Habitant EP Eaux Pluviales ER Eaux de Ruissellement EU Eaux Usées, présentes dans les réseaux séparatifs eaux usées IC Intervalle de Couverture In. E. Inertitude sur l Eart INSA Institut National des Sienes Appliquées JO Journal Offiiel LGCIE Laboratoire de Génie Civil et d'ingénierie Environnementale LMFA Laboratoire de Méanique des Fluides et d'aoustique MC Monte Carlo MCD Minimum Covariane Determinant MES Matières En Suspension MMC Méthode de Monte Carlo NC Non Communiqué NIPALS Nonlinear estimation by Iterative Partial Least Squares NTU Néphélométri Turbidity Unit OdG Ordre de Grandeur OTHU Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine PDF Probability Density Funtion PLS Partial Least Squares PLS PLS entre un veteur y et une matrie PLS PLS entre deux matries et Y PRESS Predition Error Sum of Squares QS débitmètre - Sel RMSE Root Mean Squares Error of Predition RU Réseau Unitaire RUTP Réseau Unitaire par Temps de Pluie LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES 3

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