d’échantillonnage
Il apparaît clairement sur les graphes des chroniques de concentrations en NH+4 (Fig.8.1a) que
la fréquence de mesure mensuelle ne permet pas d’appréhender toute la variabilité de la concen- tration de cette variable. Le modèle reproduit correctement les concentrations mesurées. La cor-
rélation entre concentrations en NH+4 observées et simulées est en effet de 0.88 pour la totalité de
8.2. Méthodologie 173
FIGURE8.1 – Chroniques observées (croix noires) et simulées (lignes rouges) à la station RCS de
Meulan. a) Ammonium ; b) nitrite ; c) nitrate.
mesure du RCS ne capte cependant que très peu des pics de concentration en NH+4 (un seul pour
la période 2008-2009, cf. Fig.8.1a). Ces pics de concentration sont pourtant réellement présents
dans le milieu : un certain nombre d’entre eux sont notamment captés par les mesures hebdoma- daires du SIAAP. La chronique simulée ré-échantillonnée aux dates de mesure a un écart-type de
0.42 mgN·L−1tandis que l’écart-type de la chronique simulée totale (au pas de temps 15 min) est
de 0.49 mgN·L−1. L’utilisation de la chronique mensuelle en NH+4 risque donc d’entraîner des er-
reurs d’estimation des différents critères statistiques caractérisant la qualité de l’eau pour la station de Meulan-en-Yvelines.
Pour les concentrations en NO−2 (Fig.8.1b) et en NO−3 (Fig.8.1 c), la fréquence de mesure
mensuelle semble plus adaptée et permet de balayer une gamme de valeurs de concentrations dans le milieu représentative des dynamiques de ces deux variables.
La validation de la simulation des dynamiques du PRD (chap.4, p.79), de l’azote inorganique
dissous (NH+4, NO−2 et NO−3, cf. chap. 5, p. 97) et de l’O2 (cf. chap. 6, p. 123) avec PROSE
ces dynamiques, et par conséquent des indicateurs de qualité physico-chimique de l’eau au sens de la DCE.
Afin de visualiser l’effet de la fréquence d’échantillonnage sur l’estimation des indicateurs DCE vis-à-vis de ces différentes variables, les chroniques simulées au pas de temps 15 min sont ré-échantillonnées à des pas de temps plus grands (1 h, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h, 3 jours, 7 jours, 15 jours, 1 mois, 2 mois et 3 mois). Les chroniques ré-échantillonnées à des pas de temps de 1 jour ou plus sont échantillonnées à midi pour chaque date d’échantillonnage. Les quantiles (90 %
pour PRD, NH+4, NO−2 et NO−3, 10 % pour O2) des chroniques ré-échantillonnées sont ensuite
comparés à ceux calculés sur la chronique au pas de temps 15 min. L’incertitude d’estimation de ces indicateurs est évaluée pour chaque fréquence d’échantillonnage. Pour estimer ces incertitudes, pour chaque fréquence d’échantillonnage, les indicateurs sont calculés pour toutes les chroniques ré-échantillonnées possibles. Par exemple, pour la fréquence hebdomadaire, les indicateurs sont
calculés pour sept chroniques différentes (l’une commençant le 1erjanvier 2007, l’une le 2, l’une
le 3, etc.).
8.3
Effet de la fréquence d’échantillonnage sur l’estimation des
indicateurs de la qualité de l’eau en une station de mesure
Les différents indicateurs calculés sur les chroniques ré-échantillonnées sont présentés pour un point en amont de la STEP Seine Aval, Sartrouville, et pour un point en aval de la STEP, Poissy
(Tab.8.1).
Pour toutes les variables, une fréquence optimale garantissant la stabilité de l’indicateur cal- culé, apparaît (i.e. il n’y a plus d’incertitude liée à la fréquence d’échantillonnage de la chronique,
cf. Tab.8.1). Les fréquences optimales de mesure des différentes variables pour l’estimation de
l’état de la qualité selon la DCE dépendent de la localisation du point de mesure, notamment par rapport aux différents rejets pouvant induire une variabilité supplémentaire. Les classes de qualité définies par la DCE étant délimitées par des valeurs seuil, ces fréquences optimales de mesure dé- pendent également des niveaux de concentration dans le milieu au niveau de la station de mesure. En effet, si les concentrations dans le milieu oscillent autour de la valeur délimitant deux classes, une haute résolution de mesure est nécessaire pour détecter si des sauts entre classes de qualité ont lieu.
Dans le cas des stations de Sartrouville et de Poissy, pour la plupart des variables étudiées ici, un échantillonnage mensuel ne permet pas une bonne estimation des indicateurs caractérisant
la qualité de l’eau (Tab.8.1). Un suivi hebdomadaire de la qualité de l’eau permet une bonne
estimation de la plupart des indicateurs.
En revanche, un pas de temps d’échantillonnage de 7 à 15 jours permet d’estimer de manière fiable l’indicateur de qualité pour le PRD au niveau des deux stations. Les concentrations en PRD
étant à la limite du bon état écologique selon la DCE (0.16 mgP·L−1) à la station de Sartrouville, le
calcul d’indicateurs à partir de mesures réalisées à des pas de temps plus grands risque d’entraîner une sous-estimation de l’état de la qualité de l’eau.
Pour les variables les plus variables, comme le NH+4, une fréquence d’échantillonnage plus
grande est nécessaire pour une bonne estimation de la qualité de l’eau. Une fréquence d’échan- tillonnage journalière est par exemple requise pour une bonne estimation de l’indicateur quantile
90 % des concentrations en NH+4 à Sartrouville (Tab. 8.1). En cette station, avec une période
d’échantillonnage de 15 jours, la qualité de l’eau rique d’être déclassée au sens de la DCE (état
moyen en termes de concentrations en NH+4 au lieu de bon état). À la station de Poissy, une er-
reur d’environ 10 % peut encore être faite sur l’estimation de l’indicateur quantile 90 % sur des mesures journalières par rapport à des mesures au quart d’heure. Un pas de temps de mesure infra-
8.3. Estimation des indicateurs de la qualité de l’eau en une station de mesure 175