Sensibilité des modèles de calcul des flux polluants en réseaux d’assainissement par temps de pluie aux données expérimentales de calage

Sensitivity of stormwater quality models to experimental data used for calibration

Résumé

Trois types de modèles de calcul de flux polluants en réseaux d'assainissement par temps de pluie sont testés pour évaluer la sensibilité des résultats de calage aux données expérimentales. Cette étude a été conduite sur le bassin versant du "Marais" à Paris pour les MES où 40 événements pluvieux mesurés sont disponibles. La méthodologie suivie consiste à composer un nombre important d’ensembles d’événements de calage de tailles différentes tirés parmi les 40 événements disponibles. Pour chaque calage effectué, le modèle a été validé en utilisant les données restantes afin d'évaluer sa qualité prédictive. Les résultats ont montré que la variabilité du calage diminue avec l’augmentation du nombre d’événements utilisés et que cette diminution est très importante entre 1 et 10 événements. Les résultats ont montré aussi que dans la pratique courante des gestionnaires et des bureaux d’études, le nombre d’événements utilisés pour le calage est notablement insuffisant et qu’un effort particulier doit être fait pour disposer de séries de données expérimentales plus longues et de meilleure qualité. En plus de la variabilité, des biais peuvent exister au niveau de la prédiction de la masse totale sur le long terme (l'ensemble des événements disponibles) suivant le calage effectué. Une application relative des modèles est donc préférable.

Abstract

Three types of stormwater quality models were tested to evaluate the sensitivity of calibration results to experimental data. The study is carried out on "Le Marais" catchment for suspended solids where 40 reliable measured events and good knowledge of the sewer system are available. The method used is based on resampling calibration subsets of measured events among the 40 available ones. For each calibration, the model was validated against the remaining events to stand upon the quality of the model. It was found that the models are quite sensitive to calibration data, a problem neglected in practical studies. The variability of calibration results decreased when more events were used. It decreased dramatically between 1 and 10 events used for calibration. It also appeared that the number of events used in practice by sewer systems managers and models users for calibration is insufficient and a special effort has to be done to make longer data series of better quality available. In addition to variability, systematic errors occurred in the estimation of the total load of the available events. Hence, relative application of models is preferable.