Indicateurs de la performance hydrologique et bilan hydrique de la noue filtrante

La performance hydrologique de l’ouvrage étudié est évaluée en fonction des indicateurs de performance définis dans le cadre d’un groupe de travail inter-projets entre les trois projets de recherche Matriochkas, MicroMegas et Roulépur. Ces projets ont tous été financés dans le cadre de l’appel à projet « Innovations et changements de pratiques : lutte contre les micropolluants des eaux urbaines » de l’Agence Française de la Biodiversité et des Agences de l’Eau (notamment Loire Bretagne, Rhône Méditerranée Corse, Seine Normandie pour les trois projets). Ils visaient à l’évaluation des performances des ouvrages de gestion alternative des eaux pluviales urbaines. Chaque indicateur est associé à une fonction spécifique assurée par l’ouvrage. Pour définir ces indicateurs, il faut, d’une part, définir le système évalué et, d’autre part, définir l’échelle temporelle considérée. Deux systèmes sont considérés : l’ouvrage seul et le bassin versant total (bassin versant d’apport + ouvrage). Le bassin versant d’apport est la surface qui produit le ruissellement entrant dans l’ouvrage. Le bassin versant total est la somme de la surface du bassin versant d’apport et de l’ouvrage. Le premier système vise à évaluer la performance de l’ouvrage par rapport à ce qui y entre et peut donc être comparé à un autre ouvrage mis en place au même endroit. Le second permet d’évaluer la performance globale du système bassin versant + ouvrage. Quant aux échelles temporelles, elles comprennent les événements, le mois, la saison et l’année. Indicateurs de la performance hydrologique et bilan hydrique de la noue filtrante Evaluation expérimentale de la performance hydrologique d’une noue filtrante

Caractéristiques des évènements pluvieux

Dans le but d’évaluer la performance hydrologique de la noue filtrante à l’échelle de l’événement hydrologique et de caractériser ces événements, une définition de ces événements est réalisée. Les événements sont identifiés à l’aide du programme de séparation des événements décrit dans la section 2.3.2.5. Les événements commencent au début de la pluie et se terminent avec la fin de l’écoulement du drain, il s’agit donc de la combinaison de la pluie et de ses conséquences sur le système. Si aucun écoulement ne sort du drain, la fin de l’événement est définie par rapport à la fin de l’écoulement de la chaussée. Seules les précipitations avec une hauteur totale supérieure ou égale à 1 mm ont été retenues comme des événements pluvieux. Le nombre d’événements identifiés entre avril 2016 et janvier 2018 est égal à 120. Les périodes où les mesures de pluie ou les mesures de débit ont été invalidées sont exclues (cf. 2.3.1). Le total des précipitations pendant ces événements est de 823 mm. Des 120 événements, 85 sont retenus dans les sections suivantes parce qu’ils se situent après le moment où les redans ont été déplacés à leur position actuelle et que les capteurs en surface ainsi que les capteurs de teneur en eau et de potentiel matriciel ont été installés. La quantité totale de pluie tombée au cours de ces 85 événements atteignait 561 mm. Des statistiques générales (Tableau 3.3) ont été établies pour la hauteur de pluie cumulée sur l’évènement Hp (mm), l’intensité moyenne des précipitations Imoy (mm∙h1 ), l’intensité de pointe à un pas de temps de 6 min Imax,6min (mm∙h-1 ), la durée de l’évènement Dtev (heures) et la durée de temps sec entre deux évènements Dtts (jours). La hauteur événementielle maximale enregistrée est de 28,5 mm. Les intensités maximales des événements ont un minimum de 2 mm/h et un maximum de 50,3 mm/h. La durée moyenne des événements est de 18,2 heures. Le temps sec préalable dure en moyenne 4,8 jours. Tableau 3.3. Statistiques décrivant les caractéristiques des évènements pluvieux identifiés. Statistiques Hp (mm) Imoy (mm∙h -1 ) Imax,6min (mm∙h -1 ) Dtev (h) Dtts (j) Moyenne 6,6 0,5 8,1 18,2 4,8 Min 1 0,03 2 0 ,7 0,08 Max 28,5 2,8 50,3 49,1 24,1 Mediane 4,7 0,4 6 15,5 1,8 Les distributions des fréquences de Hp, Imoy, Imax,6min, Dtev et Dtts sont montrées à la Figure 3.16. La majorité des évènements sont des pluies courantes de moins de 5 mm de hauteur avec une intensité moyenne inférieure à 0,5 mm/h et une intensité Evaluation expérimentale de la performance hydrologique d’une noue filtrante 187 maximale inférieure à 10 mm/h. La durée de ces événements varie entre 5 et 25 heures. Moins d’événements sont considérés intenses, atteignant une intensité maximale de 50 mm/h. Le plus intense a été enregistré en mai 2017 ayant un Imax de 50 mm/h, accumulant 15,2 mm d’eau avec une intensité moyenne de 1,3 mm/h sur une durée de 12 heures. La durée inter-événements est assez courte, moins de 2 jours de pluie, ce qui signifie que les pluies sont assez fréquentes. Figure 3.16. Distribution des fréquences de Hp, Imoy, Imax, 6min, Dtev et Dtts pour tous les évènements. La répartition des caractéristiques des événements, Hp, Dtev et Dtts sur la période d’octobre 2016 à janvier 2018 est présentée à la Figure 3.17 ci-dessous. Il apparaît clairement que l’année 2016-2017 pour les mois d’octobre à janvier est moins humide que l’année 2017-2018. Pour cette dernière, la durée et la hauteur des événements sont relativement plus importants, et la durée inter-évènements est plus courte. Deux saisons sont également remarquables, une saison sèche et une saison humide. La saison sèche couvre la période de juin à septembre 2017 et la saison humide d’octobre 2016 à mai 2017 et octobre 2017 à janvier 2018. La première est caractérisée par des pluies de hauteur importante, de courte durée et moins fréquentes

Abattement de volume 

Définition et calcul

L’abattement en volume est un critère largement utilisé pour caractériser la performance hydrologique des ouvrages de gestion des eaux pluviales. Ce critère peut varier en fonction de plusieurs facteurs (Shrestha et al., 2018) dont les caractéristiques des événements pluvieux, les saisons, la conception de la noue (dimensions, nature du sol, présence de la zone de stockage…). Dans notre étude, l’efficacité de la noue filtrante en termes de réduction du volume est évaluée à différentes échelles temporelles. Les échelles de temps comprennent les événements, le mois, la saison et l’année. Deux saisons sont définies sur la base de la variation annuelle de l’évapotranspiration Figure 3.18, la première saison couvrant la période du 10 septembre au 10 mai et la deuxième saison couvrant la période du 10 mai au 10 septembre. Les valeurs les plus élevées d’ETP (5-9 mm∙jour-1 ) se produisent pendant la deuxième saison, tandis que pendant la première saison, elles sont presque toujours inférieures à 5 mm∙jour-1 . Pour chaque échelle de temps deux abattements sont calculés. Le premier est l’abattement de volume global de l’ensemble : bassin Evaluation expérimentale de la performance hydrologique d’une noue filtrante 189 versant d’apport et noue (abattement de l’aménagement), alors que le deuxième est l’abattement de volume par la noue. Les différentes formules de calcul des abattements de volume relatifs et absolus sont données dans les équations ci-dessous (Équation 3.6. Abattement de volume global de l’aménagement comprenant le bassin versant d’apport et la noue, à l’échelle de temps T).