Méthodologie des études «temps de pluie» Points d'attention pour la réalisation des études Par Stéphane PETITGENET & Nicolas VENANDET Agence de l Eau Rhin Meuse
Principe général Le dimensionnement des aménagements de réduction de la pollution déversée en temps de pluie doit répondre à deux enjeux : - le respect de l objectif de bon état ou de très bon état du milieu, - la conformité ERU selon l arrêté du 21/07/2015 et sa note d application
Rappel de la méthode «milieu» Un principe inchangé depuis le guide méthodologique de 1997 Calcul d un temps de déclassement dans le milieu Respect du bon état 90% du temps Pas de déclassement Pas de déclassement Mais une méthode adaptable en fonction : - De la taille de l agglomération - Des données disponibles (qualité milieu, débit, pluviométrie, occupation du sol) - Du type de milieu récepteur (un seul tronçon, plusieurs tronçons)
Rappel de la méthode «milieu» Une méthode qui repose sur de nombreuses hypothèses Pluviométrie Modèle hydrologique (transformation pluie-débit) Modèle hydraulique Concentration des eaux déversées Bien déterminer ces hypothèses et identifier leurs incertitudes Milieu récepteur Qualité, débit, vitesse d écoulement
AERM S,Petitgenet Nom Prénom - 21/06/2016 date Les hypothèses : la pluviomètrie Classes de pluie statistiques Avantages Pratique pour le dimensionnement Temps de simulation court Disponibles pour la période critique, normale et totale Année synthétique Une seule année censée représenter toutes les pluies d un poste pluviographique Pluies réelles Forme réelle de la pluie intégrant les pics d intensité (selon le pas de temps) Permet de montrer les effets d événements consécutifs sur le système d assainissement Limites Pas de forme de l événement : transformation nécessaire (pluie rectangle, simple triangle, double triangle) ou association d un événement réel Ne montre pas les effets d événements consécutifs sur le remplissage et la vidange des bassins Pas de forme de l événement et transformation nécessaire (pluie rectangle, simple triangle, double triangle ou tirage au sort de pluie réelle) Temps de simulation plus long Nécessite la simulation de plusieurs années pour obtenir une représentativité des événements Données coûteuses Cadre d utilisation privilégié Dimensionnement général des aménagements (notion de pluie dimensionnante) Vérification plus fine du temps de déclassement à l année Vérification des critères de conformité ERU
Les hypothèses : les concentrations des rejets Exploiter toutes les données disponibles : Auto-surveillance amont de la station d épuration avec identification des périodes de pluie (+ DO + BO) Mesures débit-pollution en réseau Bibliographie Proposer des gammes de concentrations Selon l intensité des pluies (ou la hauteur) Selon la période de nappe haute et de nappe basse Selon certains secteurs particuliers du réseau Les paramètres à suivre DCO / MES / NK ou NH 4 + / Pt ou PO4 3 -
Approche classique : Une période sensible : de mai à octobre (6 mois) Un débit constant : le QMNA1/2 Une qualité amont fixe souvent utilisée lorsqu il y a peu de données disponibles Approche complémentaire : Evaluation sur une année (car nécessité d évaluer aussi la conformité ERU) Prise en compte de gamme de débits Plusieurs plages de qualité selon le régime hydrologique (hautes eaux/basses eaux) devrait être appliquée pour les secteurs avec station hydrométrique et qualité à proximité
La qualité en amont du tronçon homogène La qualité du milieu récepteur doit être la plus représentative de la réalité : Priorité aux données des stations de surveillance Exploitation et interprétation de ces données pour proposer l hypothèse amont la plus pertinente (lien période pluvieuse et qualité milieu) En cas d état amont déjà dégradé, on prendra par défaut le seuil de bon état multiplié par le rapport QMNA5/QMNA2 Les campagnes de mesures milieu sont nécessaires en l absence de données de surveillance milieu (par exemple : affluents d un drain principal) mais aussi pour déterminer l intensité de la dégradation en temps de pluie Le débit et la vitesse d écoulement Une vitesse d écoulement dans le tronçon est indispensable à l estimation de la durée d effet Ce paramètre a un impact considérable sur le temps total de déclassement (0,1 m/s pour un cours d eau lent - 1 m/s pour un cours d eau rapide) Auto-épuration Non, sauf si elle est démontrée par des mesures
Le calcul du temps de déclassement Charges déversées TS + TP Temps de déversement Calcul de la concentration ajoutée dans le milieu Durée de déclassement Comparaison au seuil d état Ajout de la durée d effet Durée d impact Comparaison à la période de référence
Le calcul du temps de déclassement Une classe de pluie Un volume global déversé Une charge globale déversée Une concentration ajoutée milieu Un niveau de déclassement Somme des durées d impact
Le calcul du temps de déclassement Une classe de pluie ou un événement réel Volumes par ouvrages Charges déversées par ouvrage Identification des contributeurs majoritaires Identification des secteurs les plus sensibles Une concentration par point de rejet Plusieurs niveaux de déclassements Evaluation plus fine de l impact Somme des durées d impact
Le calcul du temps de déclassement Exemple : rejets de 3 DO proches et simultanés : effet de la vitesse d écoulement (tronçon de 10 km) Déclassement V = 0,3 m/s V = 0,1 m/s V = 1 m/s 1 rang 2 h + 9 h = 11 h 2 h + 28 h = 31 h 2 h + 5 h = 7h 2 rang 3 h + 9 h = 12 h 3 h + 28 h = 32 h 3 h + 5 h = 8h
Le calcul du temps de déclassement Exemple : rejets de 3 DO éloignés de 2 km et simultanés : effet de la vitesse d écoulement (tronçon de 10 km) Déclassement V = 0,3 m/s V = 0,1 m/s V = 1 m/s 1 rang 7 h + 9 h = 16 h 5 h + 28 h = 33 h 4 h + 3 h = 7 h 2 rang 0 h 0 h 2 h + 3 h = 5 h
Le modèle réseau couplé au modèle rivière Prend en compte la propagation dynamique de la pollution (dispersion longitudinale) Permet la génération de qualitogrammes et la vérification du respect du bon état pour un point de référence comme une station de surveillance en sortie de tronçon
L incertitude des hypothèses et la présentation des résultats Modéliser des scénarios haut, bas et médian Estimer la sensibilité du modèle sur les propositions d aménagements Plage de concentrations de rejets (min, max, moy) Plage de coefficients de ruissellement Plage de vitesse d écoulement Proposer des éléments de discussion pour retenir le meilleur compromis notion de coût de coût-efficacité (volume / % déclassement)