MODÉLISATION STOCHASTIQUE DE DEBIT ET DE FLUX DES EAUX USEES DE TEMPS SEC

BASE DE DONNEES DE TEMPS SEC

Sur la base de critères fixés pour le choix des jours de temps sec présenté dans la partie II, nous avons recensé 221 jours complets sur le site des Quais et 215 jours complets sur le site de Clichy dont 209 jours communs. Les chroniques de débits et de turbidités de ces jours seront utilisées pour répondre aux objectifs de ce chapitre. Dans un réseau d’assainissement unitaire comme celui du Paris, les eaux de temps sec peuvent être divisées en plusieurs composantes, suivant leur origine : Eaux usées au sens strict : domestiques (produites par les habitations), professionnelles (liées aux activités professionnelles : industries, restaurants,…) ; Eaux de lavage des voiries ; Eaux claires parasites : fuites des réseaux d’eau potable et d’eau non potable circulant dans le réseau d’assainissement, infiltrations, … La première composante est liée aux activités humaines qui se répètent avec une fréquence journalière. La deuxième composante est spécifique à Paris, et présente aussi une périodicité journalière (généralement chaque matin de 6h à 14h) (Gromaire-Mertz, 1998); La somme de ces deux composantes sera désignée dans la suite comme « eaux usées et de lavage ».La troisième composante est une composante liée essentiellement à l’état du réseau d’eau potable et non potable et au niveau de nappe dont les fluctuations suivent un rythme saisonnier. Plusieurs auteurs ont classé les jours de temps sec suivant l’importance de ces composantes et particulièrement les activités humaines (Piatyszek et al., 2002; Baer et al., 2005; Lacour, 2009; Metadier and Bertrand-Krajewski, 2011a) : classification hebdomadaire (jours ouvrables et jours fériés), ou saisonnière, auxquels s’ajoutent l’occurrence plus ou moins irrégulière de vacances scolaires,…(Aumond and Joannis, 2006).

Description de la base de données

Le Tableau 28 récapitule les nombres de jours de temps sec pour les deux bassins versants des Quais et Clichy par mois et par saison, en fonction du type du jour : (a) jours ouvrables, (b) jours fériés (week-end et hors week-end). Ces jours sont assez bien équilibrés entre les mois et les saisons sauf pour les mois et la saison de l’été où il y a un peu plus des jours car il pleut moins durant cette période. La moyenne de nombre des jours par mois sur les deux sites est 18 et celui pour saisons représente ~54 jours par saison. Les jours fériés représentent à peu près les tiers des journées de temps sec. Ce pourcentage est presque égal à celle des jours fériés durant toute l’année. Le test d’indépendance de Khi2 (²) montre que les jours sont répartis d’une manière homogène entre les facteurs choisis (mois, saisons, jours fériés et jours ouvrables) au seuil de signification de 5%.

Variabilité des volumes, des masses et des concentrations journaliers

Variabilité totale sur la période d’étude

Les cycles journaliers de débit, de flux et de turbidité produits par les eaux usées strictes et les eaux de lavage ne se reproduisent pas d’une manière parfaitement identique d’un jour de temps sec à un autre. Par ailleurs les apports d’eaux claires induisent une variabilité des débits (Annexe H). Nous caractérisons donc dans un premier temps la distribution des données sur toute la période d’étude sur les sites des Quais et de Clichy. Pour comparer les données provenant de ces deux bassins versants de tailles différentes, nous avons choisi de normaliser l’ensemble des données par rapport au nombre « d’Equivalent Habitant d’Azote » (EHN) calculé par (Kafi-Benyahia, 2006). Ce nombre a été calculé à partir du flux journalier d’azote dissous mesuré à l’exutoire de chaque bassin en considérant une production de 12g de l’azote Kjeldahl dissous (NTKd) par équivalent habitant (Kafi-Benyahia et al., 2006b). Les caractéristiques statistiques de ces valeurs sont récapitulées dans le Tableau 29. La Figure 99, (a) illustre leur variabilité sous forme des boîtes à moustaches. Ils montrent une production plus importante et plus variable pour le volume et la masse journalière par nombre d’équivalent homme azote (EHN) sur le site de Quais. En médiane, le volume et la masse de turbidités au site des Quais sont supérieurs à 30% de ceux du site de Clichy. Le test statistique de Wilcoxon (teste l’homogénéité spatiale des flux ou concentration entre les deux sites pour les jours communs : variables appariées) confirme cette différence significative entre les deux sites pour le volume et la masse pour les jours communs (valeur p <0,001%) et aussi il détecte une différence significative entre les deux sites pour la turbidité moyenne journalière au seuil de 5% (valeur p =0,1%). La différence de production en termes du volume et de masse de turbidités entre les deux bassins versants pourrait être expliquée essentiellement par des apports extérieurs au bassin versant ou liés à des travaux. En effet, le bassin versant des Quais reçoit des apports externes par l’intermédiaire d’un siphon qui peuvent représenter entre 0 et 50 % du débit moyen de temps sec (Kafi-Benyahia, 2006). Dans le cadre d’OPUR2, cette différence n’a pas été observée car la contribution de ce siphon a été évaluée et retranchée des débits et du flux des MES (Gasperi et al., 2006). Nous ne disposons pas des données de ce siphon durant l’année  2006 pour retrancher cet apport supplémentaire. Par ailleurs, le site des Quais est situé à l’aval d’une station de pompage qui influe notablement sur la dynamique du signal débit. Ceci peut expliquer une variabilité plus importante des volumes et de masses entre les jours sur le bassin versant des Quais. Cette différence en termes du volume et de masse de turbidités n’a pas été observée par temps de pluie (cf. chapitre 6) car il y a aussi un apport externe par l’intermédiaire des siphons sur Clichy par temps de pluie qui pourrait être équivalent à celui de temps de pluie à Quais.