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Mesures et indicateurs defficacité des ouvrages de stockage/dépollution.

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1 Mesures et indicateurs defficacité des ouvrages de stockage/dépollution

2 Travaux en cours

3 Objectifs Vérifier si largent a été bien utilisé pour un ouvrage particulier ? (efficacité locale et globale) Définir des critères de dimensionnement (simuler limpact sur les indicateurs) Connaître le fonctionnement dun ouvrage particulier pour améliorer son efficacité (règles de gestion, aménagements) Définir une politique et des règles de conception, de dimensionnement et de gestion des ouvrages Indicateurs defficacité des ouvrages de stockage/dépollution

4 Contexte Equipement à la construction : pas de pb dinvestissement mais simplicité dexploitation des capteurs Simplicité dexploitation des données Simplicité dinterprétation des résultats (Indices génériques, adaptables à un maximum de configurations) Ce qui est simple est toujours faux. Ce qui ne lest pas est inutilisable. Indicateurs defficacité des ouvrages de stockage/dépollution

5 Alors, on continue ?...ou pas ? (ce qui nous sauve, cest quil ny a pas de guide passé)

6 Contexte unitaire

7 Ouvrage en dérivation

8 Contexte unitaire Ouvrage en dérivation

9 Contexte unitaire Ouvrage en dérivation

10 Contexte unitaire Ouvrage en série

11 Contexte séparatif

12 Typique: Pas de STEP; pas de DO; pas de flux permanent (sinon: voir unitaire)

13 Contexte séparatif Ouvrage en dérivation Typique: Pas de STEP; pas de DO; pas de flux permanent (sinon: voir unitaire)

14 Contexte séparatif Ouvrage en série Typique: Pas de STEP; pas de DO; pas de flux permanent (sinon: voir unitaire)

15 Contexte séparatif Ouvrage en série ~ ouvrage en parallèle ( à confirmer)

16 Conclusion / séparatif Le séparatif est assimilable à des cas particuliers dunitaire Les configurations les plus fréquentes sont a priori assez simples: série ~ dérivation

17 Efficacité : vue de louvrage

18 Taux de sollicitation (alimentation/remplissage) Taux de saturation

19 Taux de sollicitation Taux de saturation Taux dinterception Efficacité : vue de louvrage

20 Vue de louvrage: Comment évaluer l(in)efficacité ? Louvrage est-il beaucoup sollicité ?

21 –0% = inefficace –100% = efficace? Vue de louvrage: Comment évaluer l(in)efficacité ?

22 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? –0% = inefficace –100% = efficace? Saturation ? optimum maximum ? Vue de louvrage: Comment évaluer l(in)efficacité ?

23 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? –0% = inefficace –100% = efficace? Saturation ? optimum maximum ???? 100 % de quoi ? –du temps ????? –dun volume ??? –dun nombre d «événements»? Événements pluvieux « dune certaine importance » définis par: Bases de dimensionnement ? (Q>Qs, Objectifs et règles de gestion) Règles de gestion ? (h>hs…) Définir une unité et une échelle de mesure (%) Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

24 Taux de sollicitation Durées %SolT= Tsol / Tref Tref = Ttot; T- «événement» (/P, /h>hs, /Q>Qs,...)

25 Définition des événements cas simples P; h>hs; Q>Qs; Gest. UN ou EP // UN ou EP série

26 Taux de sollicitation Durées %SolT= Tsol / Tref Tref = Ttot; T(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) Tsol =Talimentation (Qi>0 ou Qi>Qs) dans tous les cas Si Stock: Tsol2 = T(V>%Vmax) est-ce utile ?

27 Taux de sollicitation Durées %SolT = Tsol / Tref Tref = Ttot; T(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) Tsol =Talimentation (Qi>0 ou Qi>Qs) Si Stock: Tsol2 = T(V>%Vmax ) Nombre Nref = N(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) Nsol = N (%SolT(Evt) > T min (= % Tevt)) % SolN = Nsol /Nref

28 Taux de sollicitation Durées %SolT = Tsol / Tref Tref = Ttot; T(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) Tsol =Talimentation (Qi>0 ou Qi>Qs) Si Stock: Tsol2 = T(V>%Vmax ) Nombre Nref = N(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) N sol = N (%SolT(Evt) > T min (= % Tevt)) % SolN = Nsol /Nref Volume Vref (où ?)= Vtot; V [ T(événement)] (/P, /h>hs, /Q>Qs, Objectifs Dim) %SolV = Vadmis / Vref Signification = f(où ?)

29 Taux de sollicitation Durées %SolT = Tsol / Tref Tref = Ttot; T(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) Tsol =Talimentation (Qi>0 ou Qi>Qs) Si Stock: Tsol2 = T(V>%Vmax ) Nombre Nref = N(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) N sol = N (%SolT(Evt) > T min (= % Tevt)) % SolN = Nsol /Nref Volume Vref (où ?)= Vtot; V [ T(événement) ](/P, /h>hs, /Q>Qs, Objectifs Dim) %SolV = Vadmis / Vref Signification = f(où ?)

30 Taux de saturation Durées Tref = Ttot; T(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs,...) T sat = T (Q = Qdim ou V=Vmax ou…) %satT =T sat / Tref Nombre Nref = N(événement) (/P, /h>hs, /Q>Qs, Gest. ) N sat = N (Tsat(Evt) > T min = % Tevt) % satN = N sat /Nref Volume Vref (où ?)= Vtot; V [ T(événement) ](/P, /h>hs, /Q>Qs, Gest. ) V sat = ? V (où?) (T = Tsat(Evt)) %satV= Vsat / Vref Signification = f(où ?)

31 Volumes: taux dinterception = taux de sollicitation particulier Durées voir plus loin (rendements) Nombre

32 Volumes: taux dinterception = taux de sollicitation particulier Durées voir plus loin (rendements) Nombre Volume Vref (où ?)= V [ T(événement)] (/P, /h>hs, /Q>Qs, gest) %solV = Vadmis / Vref %i intV= Vadmis / Vadmis+Vrejeté Vref= Vadmis+Vrejeté; T(événement) : Vadmis 0 ou Vrejeté 0

33 taux dinterception: définition des volumes de référence cas / simples T(Evt): Vadmis 0 ou Vrejeté 0 EP // UN //

34 taux dinterception: définition des volumes de référence cas / simples T(Evt): Vadmis 0 ou Vrejeté 0 EP // UN // UN ou EP série

35 taux dinterception: définition des volumes de référence cas / simples T(Evt): Vadmis 0 ou Vrejeté 0. EP // UN // UN ou EP série

36 taux dinterception: définition des volumes de référence cas / simples Evt: Vadmis 0 ………..……. ou Vrejeté 0 EP // UN // Qs 0) UN ou EP série

37 taux dinterception: définition des volumes de référence cas / simples Evt: Vadmis 0 ………..……. ou Vrejeté 0 EP // UN // Qs1

38 Volumes: taux dinterception = taux de sollicitation particulier Durées Nombre Volume Vref (où ?)= V [ T(événement)] (/P, /h>hs, /Q>Qs, gest) %solV = Vadmis / Vref %i intV= Vadmis / Vadmis+Vrejeté Vref= Vadmis+Vrejeté; T(événement) : Vadmis 0 ou Vrejeté 0 Interprétation / rendement à vérifier

39 Taux de remplissage, dinterception, de saturation: modalités Période de référence: –Mois, saison, année Mode de quantification – cumulée (tous événements confondus) – distribuée (nb. Événements / classe(s) de valeurs du paramètre)

40 Résumé % sollicitation : T, (Ntot > Seuil, distribution, V) % saturation : T, (Ntot > Seuil, distribution) % interception : V (=sollicitation), (distribution), T?, N? (voir plus loin) Définition des événements (et le cas échéant des volumes) de référence fonction de la configuration

41 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? Pourrait-il lêtre davantage ? –Y a-til une réserve de capacité (exploitable = dans des conditions à définir) ? Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

42 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? Pourrait-il lêtre davantage ? –Y a-til une réserve de capacité (exploitable = dans des conditions à définir) ? Devrait-il lêtre davantage ? Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

43 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? Pourrait-il lêtre davantage ? –Y a-til une réserve de capacité (exploitable = dans des conditions à définir) ? Devrait-il lêtre davantage ? –Quy gagnerait-on ? Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

44 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? Pourrait-il lêtre davantage ? –Y a-til une réserve de capacité (exploitable = dans des conditions à définir) ? Devrait-il lêtre davantage ? –Quy gagnerait-on ? Pourrait-il lêtre moins ? –Quy perdrait-on? Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

45 Louvrage est-il beaucoup sollicité ? Pourrait-il lêtre davantage ? –Y a-til une réserve de capacité (exploitable = dans des conditions à définir) ? Devrait-il lêtre davantage ? –Quy gagnerait-on ? Pourrait-il lêtre moins ? –Quy perdrait-on? Vue du milieu Vue de louvrage: Comment évaluer lefficacité ?

46 Vue du milieu Combien de rejets avec ouvrage Les événements sont définis par les périodes dalimentation (ou de sollicitation) de louvrage

47 Vue du milieu Combien de rejets avec ouvrage Les événements sont définis par les périodes dalimentation (ou de sollicitation) de louvrage Référence: combien de rejets sans ouvrage ? Il faut reconstituer des événements de référence

48 Vue du milieu - locale

49 Suffisante pour séparatif pluvial Rendement brut Rendement net = R t brut x interception

50 Vue du milieu - locale Suffisante pour séparatif pluvial et pour configurations unitaires particulières (entrée = rejet sans ouvrage ; sorties locales) Rendement brut Rendement net = R t brut x interception

51 Vue du milieu - locale Généralisable pour configurations unitaires simples avec restitution (entrée = rejet sans ouvrage ; 1 sortie non locale) Rendement brut Rendement net = R t brut x interception

52 Vue du milieu - locale Qques Pb. Pour configurations unitaires en série (superposition des flux de temps sec et de temps de pluie: à développer) Rendement brut = ? Rendement net R t brut x interception

53 Rendements nets: paramètres Durées Tref = T rejets sans ouvrage Touv = T rejets avec ouvrage %RT= 1- Touv/Tref

54 Rendements nets: paramètres Durées Tref = T rejets sans ouvrage Touv = T rejets avec ouvrage %RT= 1- Touv/Tref Nombre Nref = N rejets sans ouvrage Nouv = N rejets avec ouvrage (>seuil?) %RN= 1- Nouv/Nref

55 Rendements nets: paramètres Durées Tref = T rejets sans ouvrage Touv = T rejets avec ouvrage %RT= 1- Touv/Tref Volume Vref = V rejets sans ouvrage V ouv = V rejets avec ouvrage %RV= 1- Vouv/Vref Nombre Nref = N rejets sans ouvrage Nouv = N rejets avec ouvrage (>seuil?) %RN= 1- Nouv/Nref Masse Mref = M rejets sans ouvrage M ouv = M rejets avec ouvrage %RM= 1- Mouv/Mref

56 Rendements nets: paramètres Durées Tref = T rejets sans ouvrage Touv = T rejets avec ouvrage %RT= 1- Touv/Tref Volume Vref = V rejets sans ouvrage V ouv = V rejets avec ouvrage %RV= 1- Vouv/Vref = %I Nombre Nref = N rejets sans ouvrage Nouv = N rejets avec ouvrage (>seuil?) %RN= 1- Nouv/Nref Masse Mref = M rejets sans ouvrage M ouv = M rejets avec ouvrage %RM= 1- Mouv/Mref

57 Rendements nets: paramètres Durées Tref = T rejets sans ouvrage Touv = T rejets avec ouvrage %RT= 1- Touv/Tref = %IT Nombre Nref = N rejets sans ouvrage Nouv = N rejets avec ouvrage (>seuil?) %RN= 1- Nouv/Nref = %IN Volume Vref = V rejets sans ouvrage V ouv = V rejets avec ouvrage %RV= 1- Vouv/Vref = %IV Masse Mref = M rejets sans ouvrage M ouv = M rejets avec ouvrage %RM= 1- Mouv/Mref Est-il utile de généraliser la notion de taux dinterception ?

58 Définition des événements (rejets sans ouvrage) cas simples P; h>hs; Q>Qs; Gest. UN ou EP // UN ou EP série

59 Rendements locaux Rendements nets OK: à définir précisément (cf papier) Rendements bruts moins universels

60 Vue du milieu - globale (/situation antérieure) Nécessaire si entrée rejet sans ouvrage et/ou DO aval

61 Evaluation de lefficacité des ouvrages de stockage/dépollution des eaux de temps de pluie Configurations types en réseaux unitaires

62 Configurations idéales Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait été déversé à linstant t, en débit et en flux (même organe de contrôle, même stratégie de régulation des débits) Que se serait-il passé en labsence douvrage ? = les volumes et les masses stockés/traités auraient-ils été déversés directement ?

63 Configurations réelles la stratégie dalimentation de louvrage nest pas identique à la stratégie de déversement en absence douvrage car ces deux stratégies sappliquent à deux organes de contrôles différents, soumis à des débits différents (déformation de lhydrogramme, apports intermédiaires concentrés ou diffus) Que se serait-il passé en labsence douvrage ? = les volumes et les masses stockés/traités auraient-ils été déversés directement ? 1 2

64 Déformation + composition de lhydrogramme temps Seuil de déversement Q t Seuil de stockage

65 Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait été déversé à linstant t, en débit et en flux Que se serait-il passé en labsence douvrage ? = les volumes stockés/traités auraient-ils été déversés directement ? c) distance entre 1 et 2 importante, apports intermédiaires négligeables a) Un seul ouvrage de contrôle sur le réseau principal, pour lalimentation du bassin et les déversements (avec ou sans bassin) b) distance entre 1 et 2 limitée (hydrogramme translaté non déformé), apports intermédiaires négligeables d) distance entre 1 et 2 importante, apports intermédiaires significatifs

66 Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait été déversé à linstant t, en débit et en flux Que se serait-il passé en labsence douvrage ? = les volumes stockés/traités auraient-ils été déversés directement ? c) distance entre 1 et 2 importante, apports intermédiaires négligeables a) Un seul ouvrage de contrôle sur le réseau principal, pour lalimentation du bassin et les déversements (avec ou sans bassin) b) distance entre 1 et 2 limitée (hydrogramme translaté non déformé), apports intermédiaires négligeables d) distance entre 1 et 2 importante, apports intermédiaires significatifs

67 b) Organes de contrôle dissociés mais relativement proches (translation sans déformation de lhydrogramme) 1 2 Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait été déversé (en débit et en flux) à linstant t+ t si louvrage 2 est actif à cet instant. Plus généralement tout ce qui est stocké/traité à linstant t aurait été probablement été déversé à linstant t+ t si le seuil dactivation de louvrage 1 est analogue à celui de louvrage 2. Cest en principe le cas. Sinon ce qui est stocké/traité à linstant t aurait probablement été déversé (en débit et en flux) à linstant t+ t si louvrage 2 est proche de la saturation à cet instant

68 c) Organes de contrôle éloignés, apports intermédiaires négligeables (translation et déformation de lhydrogramme) 1 2 Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait probablement été déversé (en débit et en flux) pendant la période [t+ t1, t+ t2] lorsque louvrage 2 est proche de la saturation durant toute cette période, et laurait certainement été si louvrage est actif pendant toute cette période. Si la saturation est atteinte ou dépassée seulement pendant une partie de la période, une fraction difficile à évaluer naurait pas été déversée. La valeur t devient un intervalle [ t1, t2] et elle est plus difficile à déterminer compte tenu de lamortissement des hydrogrammes. De même la cohérence des seuils dactivation des deux ouvrages est plus difficile à définir, mais en principe recherchée.

69 d) Organes de contrôle éloignés, apports intermédiaires non négligeables (déformation et non-conservation de lhydrogramme) 1 2 Ce qui est stocké/traité à linstant t aurait probablement été déversé (en débit mais pas en flux) pendant la période [t+ t1, t+ t2] lorsque louvrage 2 est proche de la saturation durant toute cette période, et laurait certainement été si louvrage est actif pendant toute cette période. Si la saturation est atteinte ou dépassée seulement pendant une partie de la période, une fraction difficile à évaluer naurait pas été déversée. Comme précédemment la valeur t devient un intervalle [ t1, t2] et elle est plus difficile à déterminer compte tenu de lamortissement des hydrogrammes. La cohérence des seuils est très difficile à définir compte tenu des apports intermédiaires

70 Q1+Q2,C1 Q3,C3 (Q1+Q2).C1+Q3.C3 Q1+Q2+Q3 C4 = (Q+Q2).C4 Q1+Q2,C1 Q2,C1 Q3,C3 Q1.C1+Q3.C3 Q1+Q3 C4 = Q.C4 Cas d): Les flux stockés sont différents de ceux qui auraient été déversés

71 Q40 C1100 C3200 C4145 C'4150 QC'46000 (Q+Q2).C48727 deltaflux deversé2727 flux stocké2000 Leur rapport est proportionnel au rapport des concentrations

72 Plusieurs DO à laval

73 Evaluer le gain –modélisation –empiriquement / fonctionnement dun seul DO Le plus proche possible de louvrage Actif ou proche de la saturation en donnant dautant moins de crédit aux états courts que le DO est éloigné Quelle priorité donner aux 3 critères ? –proximité –État: activité ou quasi saturation –durée de létat / éloignement

74 Plusieurs DO à laval 2 actif > 3 actif 2 quasi saturé > 3 actif 2 non saturé, 4 actif long > 3 actif court 2 non saturé, 4 quasi saturé long > 3 quasi saturé court 2 non saturé, 4 quasi saturé long > 3 actif court Exemple de hiérarchisation des critères pour le choix dun DO de référence

75 1)De combien diminue-ton les déversements en remplissant louvrage ? = ce quon admet à linstant t aurait sans doute été en partie déversé si à linstant t+ t, le DO était proche de la saturation(toutes choses égales par ailleurs En partie seulement car le débit amont à linstant t se répartit dans le temps autour de linstant t+ t (amortissement de lhydrogramme)

76 2)Pourrait-on les diminuer davantage ? Un déversoir fonctionne-til à linstant t alors quil existe une réserve de capacité à lamont à linstant t- t ? ( Simulation nécessaire pour quantifier le gain supplémentaire possible) Naugmente-ton pas les déversements en vidangeant le réservoir ? = comment savoir si ce qui a été déstocké a été déversé ? ce quon destocke à linstant t a sans doute été en partie déversé si à linstant t+ t, le DO était actif

77 Un exemple temps Seuil de déversement Q V Capacité de stockage t

78 A suivre ?

79


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