Résultats par rapport au Mastersizer

La distribution de la taille de particules à des dimensions microscopiques est une mesure où de petites variations au niveau du protocole perturbent grandement les résultats. L‘Annexe N présente les observations qui ont permis de s‘assurer d‘un choix éclairé du point de vue de la procédure à suivre lors des essais au Mastersizer et des effets du changement de certains paramètres. L‘Annexe O compile tous les essais qui ont été réalisés et certains de leurs paramètres. Les échantillons dont le nom est écrit en italique n‘ont pu être utiles à l‘analyse des résultats. Ceci est attribuable soit à une obscuration trop faible (concentration de particules insuffisante) ou à une trop grande valeur de résiduel (erreur au carrée minimalisée entre l‘estimation et la mesure, calculée par le Mastersizer). Dans ces situations, il est plus prudent de tout simplement rejeter les résultats, ce qui a été fait. Les figures des distributions de particules discutées dans la présente section se retrouvent à l‘Annexe P.

Masse de particules avec une Vc inférieure

Vitesse de chute (cm/h)

MES_3 MVeS_3 MES_10 MVeS_10

Sur les 12 événements pluvieux échantillonnés au courant de l‘été 2009, cinq échantillons d‘entrée composite ont été testés au Mastersizer. Les conclusions tirées à partir du Mastersizer doivent être nuancées, car plusieurs facteurs induisent des erreurs : méthode d‘échantillonnage, délai entre l‘échantillonnage et la mesure, calculs et hypothèses du logiciel (forme sphérique, densité constante, ajustement à une distribution théorique, etc.). Quoiqu‘il en soit, les essais de calibration ont démontré que l‘appareil est en mesure de fournir une distribution de tailles de particules (PSD) juste.

Le Tableau 28 présente les diamètres d‘importance qui permettent de définir la distribution des échantillons composites récupérés à l‘entrée du bassin d‘orage. Par exemple, D(V,0.1) signifie que 10 % des diamètres présents sont plus petits que 1,50 μm pour l‘événement #3. D(V,4,3) est le diamètre moyen en terme de volume et non en terme de nombre de particules. Il est calculé selon (Govoreanu, 2004) : représente l‘étalement de la distribution des diamètres. Une distribution plus resserrée, avec des diamètres plutôt semblables, aura une valeur d‘étendue plus faible.

Tableau 28 : Distribution des diamètres à l’entrée du bassin

# D(V,0.1) D(V,0.5) D(V,0.9) Étendue D(V,4,3)

Il est possible de remarquer que les écarts-types sont plus importants au niveau des diamètres moyens et grands. L‘étendue est semblable d‘un événement à l‘autre.

L‘événement 12 est intéressant puisqu‘il possède les plus petites valeurs au niveau de la hauteur totale, des intensités maximale et moyenne et de la durée, mais présente de gros diamètres de particules. Par contre, il réfère à une des plus longues périodes de temps sec. Cette caractéristique est donc très importante. Il faudrait toutefois pouvoir baser cette affirmation sur plus d‘une observation.

L‘effet du bassin d‘orage tel qu‘il est utilisé en ce moment, soit sans contrôle sur l‘effluent sortant du bassin, peut aussi être étudié. Le Tableau 29 présente les valeurs de diamètres pour l‘échantillon composite récupéré à l‘entrée du bassin et à la sortie.

Tableau 29 : Comparaison des valeurs des diamètres significatifs en entrée et en sortie (#3) mesure des diamètres allant jusqu‘à 556 μm seulement. Il ne fait aucun doute que les particules plus volumineuses sont interceptées dans le bassin de sédimentation situé directement à la sortie de la conduite d‘amenée. Les échantillons ont des concentrations en MES de 139 mg/l à l‘entrée et de 81 mg/l à la sortie. Cette diminution traduit une perte de particules dans le bassin. Étrangement, les particules apparaissent plus grosses pour l‘échantillon en sortie (par exemple pour le D(V, 0.9)). On peut supposer qu‘il y a remise en suspension de sédiments au fil de l‘écoulement. Le chenal préférentiel d‘écoulement, où la vitesse est importante, est probablement responsable de ce phénomène.

Malheureusement, le même type de comparaison n‘a pu être réalisé suite à une période de rétention prolongée à l‘intérieur du bassin d‘orage. L‘échantillon en sortie était alors trop peu concentré, ce qui a entraîné des problèmes au niveau de l‘obscuration. Aucune mesure n‘a pu être possible.

Les particules entraînées par l‘eau de ruissellement peuvent être de différentes grosseurs au fil de l‘événement. Ainsi, il est intéressant de voir que les courbes de distribution des diamètres varient grandement (voir Figure 34 et Tableau 30) pour un échantillon récupéré lorsque le débit est à son maximum et lorsqu‘il est plus faible, soit en fin d‘événement. Il est clair que l‘intensité de précipitation a un effet sur la grosseur des particules entraînées, et ce pour la plupart des diamètres. Par contre, on voit que pour les particules inférieures à 2 μm, la distribution reste identique en cours d‘événement.

Figure 34 : Comparaison de la taille des particules en cours d’événement à l’entrée (#3)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Occupation du volume (%)

Diamètre (μm) Pointe de débit Fin de l'événement

Tableau 30 : Comparaison des diamètres en cours d’événement à l’entrée

Échantillon D(V,0.1) D(V,0.5) D(V,0.9) Étendue D(V,4,3)

(μm) (μm) (μm) - (μm)

Pic de débit 1,74 12,10 124,34 10,13 39,04

Fin de l'événement 1,78 6,76 26,88 3,71 11,13

Le Tableau 31 affiche les échantillons analysés à la sortie du bassin correspondant aux mêmes moments que ceux étudiés précédemment pour le même événement.

On parle ici d‘une pointe de hauteur d‘eau puisqu‘une mesure du niveau d‘eau, plutôt qu‘une référence au débit, était réalisée à la sortie. Les résultats permettent d‘affirmer que le bassin a un genre d‘effet égalisateur sur la grosseur des particules, alors que les distributions demeurent semblables en cours d‘événement.

Cet effet pourrait aussi être comparé à celui d‘un tamis.

Tableau 31 : Comparaison des diamètres en cours d’événement à la sortie

Échantillon D(V,0.1) D(V,0.5) D(V,0.9) Étendue D(V,4,3)

(μm) (μm) (μm) - (μm)

Pointe de hauteur 1,29 5,82 29,84 4,91 13,86

Retour à H_{temps sec} 1,61 8,04 32,49 3,84 13,42

4.4 Mise en relation des courbes de vitesses et des tailles de particules