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Modèles hydrologiques et hydrauliques pour la gestion en temps différé des réseaux d'aissainissement

Crobeddu, Éric (2006). Modèles hydrologiques et hydrauliques pour la gestion en temps différé des réseaux d'aissainissement. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La gestion en temps différé des réseaux d'assainissement sert à évaluer la performance de fonctionnement des réseaux d'assainissement au regard de la quantité et de la qualité des eaux rejetées dans le milieu naturel. La thèse présente trois modèles originaux de simulation hydrologique et hydraulique. Ces trois modèles constituent l'ossature d'un outil de simulation pour un système de gestion en temps différé des réseaux d'assainissement. Le premier modèle développé est la méthode IRH (Improved Rational Hydrograph) destinée à la simulation du débit de ruissellement. La méthode IRH est une généralisation de la méthode rationnelle basée sur la théorie des systèmes linéaires. La méthode IRH présente deux variantes. La première variante, nommée IRH1, traite globalement le ruissellement sur le bassin urbain et dans le réseau d'assainissement. La seconde variante, nommée IRH2, traite séparément le ruissellement sur le bassin et dans le réseau d'assainissement. La méthode IRH a été validée à l'aide de 41 événements pluvieux mesurés sur 7 bassins différents situés en Amérique du Nord et en Europe. La méthode IRH a reproduit précisément les hydrogrammes mesurés. De plus, la précision des hydrogrammes fournis par la méthode IRH1 est comparable à celle du modèle du réservoir non linéaire mais inférieure à celle de la méthode IRH2. Le second modèle développé est le modèle RQSM (Runoff Quality Simulation Model) destiné à la simulation des charges de matière en suspension. Le modèle RQSM utilise l'énergie cinétique des précipitations pour décrire le processus de mise en suspension des particules solides. Le transport des matières en suspension est décrit à l'aide de la théorie des systèmes linéaires. Le modèle RQSM a été validé à l'aide de 285 mesures de matière en suspension obtenues au cours de 22 événements pluvieux mesurés sur 4 sous bassins différents. Le modèle RQSM a convenablement reproduit les pollutogrammes mesurés. De plus, il a fourni des résultats comparables à ceux du modèle de lessivage exponentiel. Le troisième modèle développé est destiné au suivi et à la validation des mesures pour un déversoir d'orage latéral à seuil court. La validation et le suivi des mesures sont réalisés grâce à l'utilisation combinée d'un système d'instrumentation et d'une loi de déversement. La procédure de suivi et de validation des mesures pour un déversoir d'orage latéral a été validée à l'aide de 24 essais réalisés sur un dispositif expérimental équipé de capteurs couramment utilisés en réseaux d'assainissement. La procédure a permis d'identifier et de corriger les erreurs de mesure contenues dans les échantillons de données.

Titre traduit

Hydrologic and hydraulic models for off-time sewer networks management

Résumé traduit

Off-time sewer networks management is useful for the performance evaluation of sewer network operation based on the quantity and quality of sewer overflows. The research report introduces three original hydrologic and hydraulic models. These three models form the frame of a simulation tool for off-time sewer networks management. The first model is the IRH (Improved Rational Hydrograph) method dedicated to runoff simulation. The IRH method is a generalization of the traditional rational method based on the linear system theory. The IRH method has two versions. The first version, named IRHl, describes globally the runoff process over the urban catchment and the runoff process inside the pipe networks. The second version, named IRH2, describes separately the runoff process over the urban catchment and the runoff process inside the pipe networks. The IRH method was validated with the use of 41 rainfalls events monitored in 7 different North American and European urban catchments. A good agreement was achieved between simulated and observed runoff hydrographs. Moreover, runoff hydrographs simulated with the IRHl method were equivalent to those simulated with the non linear reservoir model but less accurate than those computed with the IRH2 method. The second model is the RQSM (Runoff Quality Simulation Model) model dedicated to the washoff simulation of TSS (total suspended solids). The RQSM model uses rainfall kinetic energy to describe the production process of suspended solids. The transport of suspended solids is described with the linear system theory. The RQSM model was validated with the help of 285 measures of TSS monitored during 22 rainfall events occurred in four different sites. TSS pollutographs computed with the RQSM reasonably agree with measured pollutographs. Moreover, TSS pollutographs derived with the RQSM model were equivalent to TSS pollutographs computed with the exponential washoff model. The third model is a procedure to survey and validate measures on a short side weir. The survey and validation of measures on a short side weir are realised with the combined use of instrumentation and of a discharge equation.
The procedure of data survey and validation was validated with the use of 24 trials carried out on an experimental setup equipped with sensors currently used in sewer networks. The procedure has identified and corrected erroneous measures included in the measurement samples.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr.: f. [126]-135. Chap. 1. Contexte, problématique et objectif de la recherche -- Chap. 2. Revue de littérature sur les outils de simulation des réseaux d'assainissement -- Chap. 3. Article 1. : "Improved rational hydrograph method" -- Chap. 4. Article 2. : "Improvement and scale effect study of the rational hydrograph method" -- Chap. 5. Article 3. : "Modèle de lessivage des matières en suspension en milieu urbain" -- Chap. 6. Article 4. : "Suivi et validation des mesures pour un déversoir d'orage latéral à seuil court".
Mots-clés libres: Assainissement, Charge, Debit, Deversoir, Differe, Gestion, Hydraulique, Hydrologique, Irh, Lineaire, Matiere, Mesure, Methode, Modele, Orage, Outil, Rationnel, Reseau, Rqsm, Ruissellement, Simulation, Suspension, Systeme, Temps, Theorie, Validation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Bennis, Saad
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 04 mars 2011 21:20
Dernière modification: 03 nov. 2016 00:26
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/529

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