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Gestion des eaux pluviales et mise en place de cellules de bio-rétention : étude de cas pour un secteur urbain du Québec

Laurène Autixier

Masters thesis (2012)

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Cite this document: Autixier, L. (2012). Gestion des eaux pluviales et mise en place de cellules de bio-rétention : étude de cas pour un secteur urbain du Québec (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/984/
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Abstract

RÉSUMÉ L’objectif de ce projet est de mettre en place un modèle hydrologique permettant d’estimer les impacts de pratiques de gestion des eaux de ruissellement sur les déversements de réseaux unitaires d’un bassin versant urbain québécois. Le secteur étudié a une superficie de 341 ha, est majoritairement résidentiel (plus de 75%) et compte 21 000 habitants. Il a été subdivisé en 121 sous-bassins (de superficie moyenne de 2,8 ha). Le réseau pseudo-séparatif et unitaire a été modélisé par 199 noeuds et 216 conduites. Une campagne d’échantillonnage a eu lieu d’octobre 2009 à juillet 2010 dans le cadre d’un doctorat effectué par une autre étudiante. Sept (7) évènements ont été échantillonnés en dehors de la fonte des neiges. Le débit des surverses, les concentrations en coliformes (coliformes totaux et Escherichia coli (E. coli)), en pharmaceutiques et certains paramètres physico-chimiques comme les matières en suspension (MES) ont été mesurés. Sept (7) évènements ont été échantillonnés pour les mesures de débit et parmi ces sept (7) évènements, six (6) l’ont été aussi pour les E. coli et les MES. Six (6) des sept (7) évènements pluvieux associés aux évènements échantillonnés ont des périodes de retour inférieures à deux (2) ans. Le septième évènement a une période de retour de 6,5 ans. Les intensités moyennes de ces sept (7) évènements sont comprises entre 1,2 mm/h et 2,3 mm/h, les précipitations totales sont comprises entre 3,4 mm et 39,8 mm et les périodes de temps sec antérieur sont comprises entre 1,5 et 22 jours. Le calage a été réalisé en deux (2) temps. D’abord, les débits ont été calés puis les concentrations en MES et E. coli. Pour le calage du débit, les paramètres suivants ont été ajustés : le paramètre width (paramètre représentant la largeur de drainage dans le modèle utilisé : SWMM), le coefficient de Manning des conduites, des surfaces imperméables, la rétention de surface, le taux d’infiltration maximale, le taux d’infiltration minimale et la constante de décroissance de l’infiltration. Cinq (5) événements pluvieux ont été considérés pour le calage du débit. Un balayage systématique de l’espace paramétrique a permis d’identifier un jeu de paramètres qui minimise la somme des écarts entre débits simulés et mesurés. Pour les E. coli, l’apport provenant des eaux sanitaires et des eaux de ruissellement a été pris en compte dans le modèle. La variation évènementielle des E. coli dans les eaux sanitaires a également été considérée. Plusieurs ratios ont été testés pour les variations horaires des E. coli par temps sec. Pour le calage des MES, l’apport par la pluie, le ruissellement des eaux pluviales et l’apport par les eaux sanitaires ont été modélisé.----------ABSTRACT The aim of this project was to apply a hydrologic model to evaluate the implementation of best management practices on combined sewer overflow volumes and loads for the combined sewer system of an urban area in the province of Québec. The predominantly residential (more than 75% of the land use) study area has an overall area of 341 ha and a population of 21 000 inhabitants. The area was subdivided in 121 subcatchments (mean area of 2,8 ha). 199 nodes and 216 pipes were modelled to represent the sewer system which is both combined and pseudo-separated. The model was calibrated with field data from a monitoring program that occurred between October 2009 and July 2010. Seven (7) events were monitored outside the snow-melt season. The flow for combined sewer overflows, the coliform concentrations (total coliforms and Escherichia coli (E. coli)), pharmaceuticals and some physico-chemical parameters such as total suspended solids (TSS) were measured. The flow data are available for seven (7) events and among these seven (7) events, six (6) were also monitored for E. coli and TSS. Six (6) events out of the seven (7) monitored have rainfall associated with a return period less than two (2) years. The seventh event has a return period of 6.5 years. The mean intensities for these 7 events are between 1.2 mm/h and 2.3 mm/h. The total precipitation for the events varied from 3.4 mm to 39.8 mm and the antecedent dry periods ranged from 1.5 to 22 days. First the hydraulic model was calibrated with measured flow values, then once the hydraulic model was calibrated, the water quality model was calibrated for TSS and E. coli concentrations. To calibrate the flow, the following parameters were adjusted: Width (representing the drainage width in the model used: SWMM), minimum and maximum infiltration rates, infiltration rate decay constant, depression storage on the impervious area, Manning’s coefficient for the impervious surface and for the pipes. Five (5) events were taken into consideration for the calibration. The best combination of the values for the different parameters was evaluated trough the methods of least squares to have the best fit between simulated and measured hydrographs. A random testing of the full parameter space allowed for the identification of a set of parameters that minimized the error between the simulated and observed flowrates. For the E. coli, the sewage and stormwater concentrations were modeled. The seasonal variations were also taken into account and different hourly ratios were tested for sewage.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département des génies civil, géologique et des mines
Dissertation/thesis director: Sarah Dorner and Alain Mailhot
Date Deposited: 26 Mar 2013 14:51
Last Modified: 27 Jun 2019 16:49
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/984/

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