Importance du temps sec dans les effluents unitaires de temps de pluie

A l’échelle annuelle, le temps sec strict occupe une place prépondérante puisqu’il concerne plus de 90 % des minutes de la période d’étude. De plus, les effluents de temps de pluie se composent d’un mélange d’effluents de temps sec et d’eaux de pluie et les effluents de temps sec doivent donc être pris en compte dans toutes les analyses.

1.1.

Des concentrations de temps sec proches des concentrations

de temps de pluie

Lors de l’étude des concentrations de temps de pluie, le Tableau 15 a montré que les turbidités journalières et horaires de temps sec étaient proches des turbidités moyennes de temps de pluie. Afin d’analyser plus précisément les valeurs prises par la turbidité en temps sec comme en temps de pluie, des courbes de turbidité classée ont été tracées pour chacun des deux sites. Ces courbes permettent de représenter la fréquence d’apparition de toutes les valeurs de turbidité rencontrées, au pas de temps de la minute, classées par ordre croissant. Etant donné le nombre de points, le temps sec a été étudié mois par mois. Le temps de pluie a également été représenté en considérant tous les événements pluvieux de la période d’étude comme un seul ensemble. Pour

Chapitre 6 : variabilité de temps sec

Figure 66 : Courbes de turbidités classées des sites des Quais (haut) et de Clichy (bas) pour 3 mois de temps sec et pour l'ensemble des événements pluvieux

La Figure 66 met en évidence la ressemblance entre turbidité de temps de pluie et turbidité de temps sec. En effet, pour environ 70 % des valeurs à la minute, la courbe classée de temps de pluie se confond avec les courbes classées de temps sec maximale et médiane (avril et mai pour Quais, avril et novembre pour Clichy). Pour les 30 % restant, le temps de pluie se distingue par des valeurs plus élevées qui correspondent aux pointes de turbidité rencontrées par temps de pluie. Ces valeurs ne représentent qu’une faible part du temps de pluie. Des valeurs élevées peuvent également être rencontrées par temps sec mais à une fréquence faible. La Figure 66 souligne également la particularité du mois d’août pour les deux sites (c’est également le cas du mois de juillet) avec une diminution globale très nette des valeurs de turbidité. Ce phénomène est

raison des vacances, la concentration devrait rester inchangée. Cela met en évidence un changement de nature des effluents pendant la période estivale dont l’analyse des causes ne fait pas l’objet de cette thèse mais sera abordée dans la suite de ce chapitre.

1.2.

Part du flux de temps sec dans les flux de temps de pluie

Comme pour la turbidité, des courbes de flux classés ont été tracées pour le temps de pluie et le temps sec (mois par mois) sur les deux sites. Ces flux ont été exprimés en gramme par équivalent-homme-azote. L’expression en « équivalent-homme-azote » permet de normaliser la production d’effluents des deux bassins versants étudiés et de les comparer entre eux (Gasperi et al., 2006b). La concentration en azote Kjeldahl (NTK) est un indicateur permettant d’estimer le

nombre d’individus présents sur un bassin versant. Cette normalisation reste ici approximative car les concentrations en azote dissous ne sont pas disponibles en continu sur la période d’étude. La valeur de l’EHN pour les deux sites est une valeur médiane obtenue au cours des campagnes de mesures d’OPUR 2 (cf. Tableau 14 dans les conclusions de la partie I).

Contrairement au cas de la turbidité, la Figure 67 montre que le flux de temps de pluie est toujours supérieur au flux de temps sec. Cela est dû à des débits de temps de pluie supérieurs aux débits de temps secs et non à la concentration qui est semblable en temps sec comme en temps de pluie (Figure 66). Même si le flux de temps de pluie est supérieur au flux de temps sec, le poids du temps sec dans le temps de pluie reste important. L’aire sous une courbe de flux classés représente en fait le flux total pendant la période d’étude. Notons :

- Φ_san(TS) le flux moyen (sanitaire) de temps sec, Φ_tot(TP) le flux moyen total de temps de pluie,

- M_san(TS) la masse totale transitant durant le temps sec, M_san(TP) la masse due au flux sanitaire transitant durant le temps de pluie, M_tot(TP) la masse totale transitant durant le temps de pluie,

- TS la durée totale du temps sec, TP la durée totale du temps de pluie,

- Φ le flux pendant le pas de temps _i Δ , t_i

Le flux moyen de temps sec se calcule comme la somme des flux à chaque pas de tempsΔ , t_i

divisée par la durée totale du temps sec selon la formule :

TS t TS t TS TS M TS i i i i san san Δ Φ = Δ Φ = = Φ ( ) ( )

∑

∑

Cette formule correspond bien à l’aire sous la courbe de flux classés. Le même travail peut être réalisé par temps de pluie. La durée totale du temps de pluie TP est très inférieure à la durée du

temps sec. La masse du flux sanitaire (ou relatif au temps sec) pendant le temps de pluie s’exprime comme M_san(TP)=Φ_san(TS).TP (8) tandis que la masse totale transitant par temps de pluie vaut M_tot(TP)=Φ_tot(TP).TP (9).

Par conséquent, le rapport des surfaces entre courbe de flux classés de temps de pluie et courbe de flux classés de temps sec représente bien le rapport de la masse de polluants de temps sec sur la masse totale de polluants transitant par temps de pluie. La Figure 67 montre que le rapport est d’environ 59 % pour le site des Quais contre 52 % pour le site de Clichy. Ces résultats sont cohérents avec les résultats obtenus pour les volumes d’eaux usées sur les sites OPUR 2 où des rapports eaux usées de temps sec sur eaux unitaires de temps de pluie de l’ordre de 60 % ont été

Chapitre 6 : variabilité de temps sec sec sur le flux total de temps de pluie serait très certainement inférieur. Les courbes de flux classés des Quais comme de Clichy confirment donc l’importance de l’influence du temps sec dans le temps de pluie à l’échelle annuelle.

Figure 67 : Courbes de flux classés des sites des Quais (haut) et de Clichy (bas) pour 3 mois de temps sec et pour l'ensemble des événements pluvieux

2. Variabilité des concentrations et du débit de temps