Étude de sensibilité des paramètres du modèle EPASWMM. Cas du bassin expérimental de la ville de Tanger

Sensitivity parameters study of EPA SWMM model. Case of experimental basin of the city of Tangier

¹ Laboratoire d'Analyse des Systèmes Hydrauliques LASH, Ecole Mohammedia d'Ingénieurs, Université Mohamed V de Rabat, - Avenue Ibn Sina B.P. 765 Agdal, Rabat, MAROC -
e-mail: hb_bennani@yahoo.fr
² Direction de la Recherche et de la Planification de l'Eau - Ministère délégué auprès du Ministre de l'Energie, des Mines, de l'Eau et de l'Environnement- chargé de l'Eau - Rue Hassan Benchekroun, BP Rabat Chellah, Rabat -
e-mail: hasnaouimd@gmail.com

Résumé

Les débits des eaux pluviales en zone urbaine conditionnent largement la conception et le dimensionnement des ouvrages d'assainissement suite à l'accroissement de l'urbanisation des villes. Par conséquent, la maitrise des paramètres des modèles de détermination des débits des eaux pluviales est un facteur déterminant pour l'optimisation des coûts d'investissement de ces ouvrages d'assainissement. Le modèle de transformation pluie-débit en zone urbaine utilisé est le modèle à réservoir non linéaire de SWMM. Ce modèle fait appel à de nombreux paramètres dont le calage devient délicat en raison de leur nombre important. Ainsi, des tests de sensibilité des paramètres du modèle s'avèrent nécessaire pour sélectionner ceux affectant les débits de pointe résultants. Cette opération permettra de réduire le nombre de paramètres du modèle à caler.

Les paramètres ayant fait l'objet de tests de sensibilité comprennent les valeurs de stockage dépressionnaire pour les zones perméables et imperméables, le coefficient de manning pour les zones perméables et imperméables, le coefficient d'imperméabilité et la largeur de drainage. Les tests de sensibilité reposent sur la variation des valeurs des paramètres précités par rapport aux valeurs de référence. Ces dernières sont déterminées en fonction des caractéristiques du sol et les évènements pluie-débit observés. Une deuxième approche a été adoptée. Il s'agit de la méthode d'Analyse en Composante Principale « ACP » dont les résultats d'analyse des composantes ont été confrontés avec les résultats des tests de sensibilité. Une application est faite sur le bassin expérimental « place du Maroc » situé dans la ville de Tanger au Maroc.

Les résultats des tests de sensibilité ont permis de classer la largeur de drainage en premier rang suivie du coefficient d'imperméabilité et du coefficient de manning pour les zones imperméables comme facteurs déterminants des débits résultants. Ces tests de sensibilité ont montré aussi que la variation de la largeur de drainage et le coefficient de manning pour les zones imperméables affectent plus les débits dans le sens décroissant des périodes de retour tandis que la variation du coefficient d'imperméabilité les influence plus dans le sens croissant des périodes de retour. Tous ces résultats ont été confirmés par la méthode d'analyse multivariée d'ACP.

Abstract

The flows of stormwater in urban areas largely determine the design and sizing of drainage structures following the increasing urbanization of cities. Consequently, mastering the model parameters determination of stormwater flow is a key factor for the optimization of these sewerage structures investment costs. The rainfall-runoff transformation model used in urban areas is the non-linear reservoir model SWMM. This model uses many parameters whose the calibration becomes difficult due to their large number. So, model parameters sensitivity tests are necessary to select those that affect the resulting peak flows. This will reduce the number of model parameters to calibrate.

The parameters having been the subject sensitivity testing include the values ​​of storage for pervious and impervious areas, manning coefficient for pervious and impervious areas, imperviousness coefficient and drainage width. Sensitivity tests are based on the variation of the aforementioned parameter values from the reference values. These are determined according to the soil characteristics and the rainfall-runoff events observed. A second approach has been adopted. It is the use of the Principal Component Analysis method "PCA" whose Component analysis results were confronted with the results of sensitivity testing. An application is made on Experimental Basin "Place du Maroc" situated in the city of Tangier in Morocco.

The results of susceptibility tests have allowed to classify the drainage width in the front row followed by the imperviousness coefficient and Manning coefficient for impervious areas as a factors determining the resultant flows. These susceptibility tests have also shown that the variation in drainage width and Manning coefficient for impervious areas affect more flows in the decreasing order of the return periods while the variation coefficient of imperviousness influences more in ascending of the return periods. All these results were confirmed by PCA multivariate analysis method.