ANALYSE DES FLUX DE MES EN FONCTION DU DEBIT A L’INTÉRIEUR DE L’ÉVÉNEMENT PLUVIAL

A la différence des chapitres précédents consacrés pour l’essentiel aux phénomènes de production à l’échelle événementielle, ce chapitre est consacré à l’analyse de la production et du transfert à l’échelle intra-événementielle à partir des pollutogrammes en MES à l’exutoire des bassins versants des Quais et Clichy. Dans ce chapitre, la turbidité (en FAU) sera directement assimilée à une concentration en MES. En effet, nous avons montré dans la troisième partie que la turbidité est un bon indicateur de la concentration en MES à l’échelle intra-événementielle (faible variabilité du rapport MES/turbidité).  Dans un premier temps nous nous intéresserons aux processus de production en jeu. Pour ce faire nous raisonnerons en termes de flux et nous analyserons les courbes flux-débit de quelques événements caractéristiques observés sur le site de Clichy pour mieux analyser la constitution et la mobilisation des stocks. Dans un deuxième temps nous mettrons l’accent sur les processus de transfert en établissant une typologie des événements basée sur la position relative des pics de débit et de turbidité. Nous comparerons le comportement des sites des Quais et de Clichy, et nous chercherons si les différents types de comportement peuvent être reliés à des caractéristiques des événements pluvieux.

CONSTITUTION ET MOBILISATION DES STOCKS

Dans cette section nous analyserons les courbes flux-débit vis-à-vis des processus de production des MES. Nous avons choisi de travailler sur les flux plutôt que sur les concentrations car c’est un paramètre conservatif dont les séries chronologiques observées à l’exutoire d’un bassin versant sont directement liées aux processus d’accumulation et de mobilisation des dépôts.  Pour évaluer au mieux les flux liés à ces processus il semble naturel de retrancher les flux d’eaux usées qui constituent une contribution importante (cf chapitre 10) mais conserver le débit total qui détermine les conditions hydrodynamiques de sédimentation et de mobilisation. Ce calcul des flux pluviaux est rendu possible pour le site de Clichy grâce à l’utilisation du modèle proposé dans le chapitre 8 pour le calcul d’un pollutogramme de flux MES au cours d’une journée de temps sec. Mais les incertitudes attachées à ce modèle nous ont conduits à tester également une analyse en termes de flux global pour vérifier la robustesse des conclusions obtenues. Dans un premier temps nous présenterons une analyse exhaustive des courbes flux-débit des événements observés à Clichy pour essayer de dégager des dynamiques caractéristiques en termes de flux transportés en phase de crue et de décrue.  Puis nous étudierons quelques événements correspondant à des successions de pics de débit séparées ou non par une période de temps sec, afin de vérifier le rôle des débits dans l’épuisement et la reconstitution des stocks.

 Présence d’une boucle dans le sens horaire. (Figure 172, a) 34 % des événements étudiés présentent ce type de comportement. Pour un débit donné, les flux sont systématiquement plus élevés en crue qu’en décrue. Ceci traduit soit un épuisement du stock lors de la phase de crue, soit une plus grande énergie de l’écoulement, et donc une plus grande capacité de transport, en crue qu’en décrue. Présence d’une boucle dans le sens anti-horaire (Figure 172, b) : Ce groupe représente seulement 9 % du nombre total d’événements pluvieux. Pour un débit donné les flux sont systématiquement plus élevés en décrue qu’en crue. Ce phénomène de « last flush » est difficile à interpréter en termes de production et pourrait être due à des phénomènes de transfert. Ces phénomènes, qui interviennent également pour les autres configurations, seront étudiés dans le chapitre 12.  La diversité des réponses en termes de courbe flux-débit et la prédominance des formes complexes suggèrent de chercher à identifier des configurations d’événements assez simples pour pouvoir avancer des hypothèses relatives à l’épuisement et à la reconstitution des stocks. La première configuration doit permettre d’aborder les phénomènes d’épuisement des stocks au cours d’un événement pluvieux. La deuxième ajoute la possibilité d’observer la reconstitution rapide de stocks lors d’une période de retour au temps sec. La troisième permet d’aborder la loi d’accumulation du stock en fonction du temps. Les résultats de la première série d’événements (Figure 175) montrent une diminution nette des flux à débit égal, entre les phases de crue du premier événement et des suivants. De plus on observe une hystérésis horaire pour le premier événement. Ces observations pourraient correspondre aux phénomènes d’épuisement du stock de particules facilement mobilisables évoqués dans le paragraphe § 2.1. Par ailleurs on voit que ce stock n’est pas reconstitué dans la période de temps sec séparant les deux événements.