Mise au point de techniques de traitement de données en continu pour l’identification des composantes de débit à l’ exutoire des bassins versants urbains : Etude de cas des bassins versants Django Reinhardt et Ecully

La maitrise du cycle de l’eau en ville passe par la compréhension du fonctionnement hydrologique des bassins versants urbains. Pour cerner les dynamiques de ces différents processus plusieurs recherches ont jusqu’alors été menées en hydrologie urbaine. Il s’agit d’arriver à une meilleure compréhension des mécanismes d’échange de flux d’eaux entre tous les compartiments des bassins versants en déterminant à partir du débit global mesuré, ses principales contributions. L’objectif de cette thèse est de développer, tester et valider des méthodes, techniques et outils permettant de traiter et décomposer les hydrogrammes en temps sec et en temps de pluie, dans le but de comprendre, de représenter et de prédire les dynamiques liées à ces composantes de débits sur des bassins versants urbanisés. Le développement des méthodes, techniques et outils de traitement et de décomposition des hydrogrammes, ainsi que le test et la validation de ces derniers se sont appuyés sur l’utilisation des séries de données quantitatives (données de débits) et qualitatives (PH, conductivité, turbidité) de flux d’eaux précipitées et ruisselées acquises en continu dans le cadre de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU), pour deux bassins versants de l’agglomération lyonnaise : Django Reinhardt (Chassieu) et Ecully. Le premier bassin versant est un site industriel drainé par un réseau séparatif eaux pluviales. Le second est un site résidentiel drainé par un réseau d’assainissement unitaire. Les données en continu de temps sec recueillies sur ces deux bassins versants ont été traitées à partir de la méthode de traitement des signaux bruités par ondelettes, puis analysées. L’utilisation de ces méthodes et l’analyse des données en continu a permis de mettre en évidence des composantes périodiques intra et inter journalières dans les débits mesurés. Ces composantes ont ensuite été caractérisées puis ont servi de base pour l’élaboration d’une typologie des hydrogrammes de temps sec relatif à chaque site d’étude. Des méthodes, techniques et outils de traitement, d’analyse de séries de données et de calage de modèles pluie-débit ont également été proposés pour distinguer dans les hydrogrammes mesurés en périodes pluvieuses, les apports liés au débit de temps sec, au ruissellement pluvial et au débit d’eaux parasites d’infiltration événementielle (uniquement sur le site d’Ecully pour cette dernière composante). Deux modèles pluie-débit ont été proposés pour représenter : (i.) la composante liée aux eaux de ruissellement pour les deux sites d’études et (ii.) la composante d’eaux parasites d’infiltration événementielle pour le cas d’Ecully. La typologie des hydrogrammes de temps sec ainsi que les modèles de production de flux d’eaux en périodes pluvieuses ont été implémentés dans une plate-forme de modélisation hydrologique appelée « Hydrobox ». Cette plate-forme a été utilisée pour simuler les composantes identifiées à Ecully, en particulier la composante d’eaux d’infiltration événementielle. Les débits simulés ont ensuite été confrontés aux débits mesurés sur le site d’Ecully. Les résultats de comparaison montrent l’intérêt de prendre en compte la signature particulière portée par chaque composante dans le but d’améliorer la compréhension et la représentation des dynamiques liées aux processus hydrologiques intervenant sur des bassins versants urbanisés.