An assessment of the respective contributions of flow-rate and concentration variations to mass discharge variations at the outlets of two combined catchments during rain events

International audienceThis paper presents a method for assessing the respective contributions of the variations of flow-rate and concentration of any pollution parameter to the variations of the mass discharge of the same parameter. This method uses a specially designed decomposition of variance, which gives a priority to the information provided by flow-rates, either directly, or through the correlation between flow-rates and concentrations. To demonstrate the potential interest of this method, data monitored on two catchments in the city of Paris (France) are processed according this method, with turbidity being used as a surrogate for suspended solids concentration. Results show that volumes provide a fairly good evaluation of masses at the scale of whole events. Inside any particular event, concentrations are major contributors to the variations of mass discharge, despite the correlations between flow rate and concentration which may be observed for many rain events

Évaluation de la contribution des dépôts aux flux de matières en suspension par temps de pluie dans les réseaux d'assainissement unitaires

Trois sources de polluants de temps de pluie ont été déterminées à l'exutoire des réseaux d'assainissement unitaires : les eaux usées, les eaux de ruissellement et le stock de dépôt contenu dans le réseau. Plusieurs études ont évalué la contribution de ces trois sources au moyen d'un bilan de masses à partir de quelques événements pluvieux (Krejci et al., 1987; Chebbo, 1992; Gromaire et al., 2001; Soonthornnonda and Christensen, 2008; Gasperi et al., 2010). Les résultats obtenus mettent en évidence le rôle important des dépôts comme une source significative de MES, voire majeure, lors des épisodes pluvieux. Ces contributions ont été évaluées pour des réseaux d'assainissement surdimensionnés pour les écoulements de temps sec, de faible pente, présentant des zones connues d'accumulation de dépôts (grossiers) (Ahyerre et al., 2001; GROMAIRE et al., 2006). Par ailleurs la quantification précise des différentes entrées (eaux usées, eaux de ruissellement) et de leur variabilité a souvent été abordée de manière simplifiée. En effet, ces études ont été menées sur un nombre restreint d'événements pluvieux en les comparant à quelques journées de temps sec, sur la base d'échantillons prélevés in situ à des intervalles de temps de plusieurs minutes voire plusieurs dizaines de minutes. Ces évaluations soulèvent certaines questions concernant l'importance de l'effet des incertitudes dans le calcul et nécessitent pourtant une bonne description des entrées incluant leur variabilité. Dans le cadre du réseau d'observatoires français SOERE " URBIS " ont été constituées des bases de données de mesure en continu de la turbidité cumulant plusieurs centaines d'événements pluvieux et autant de journées sèches pour deux sites de caractéristiques différentes : Clichy à Paris et Ecully à Lyon. Ces mesures, converties en concentration en matières en suspension (MES) par des relations MES-Turbidité et couplées avec un modèle de concentrations moyennes événementielles des eaux de ruissellement, ont permis d'évaluer la contribution des dépôts aux masses événementielles des MES observées à l'exutoire de deux bassins versants de caractéristiques très différentes. La contribution des trois sources aux flux de MES à l'échelle de l'événement a été évaluée par une approche de bilan de masse entre l'entrée (eaux usées et eaux de ruissellement) et la sortie (exutoire) du réseau de chaque bassin versant a été réalisée. La méthode proposée permet de prendre en compte toutes les sources d'incertitudes et de variabilité des entrées et de la sortie. Les bilans réalisés sur des bases de données représentatives (88 événements pluvieux à Clichy et 200 événements à Ecully) consolident les résultats similaires suggérés par d'autres études : la masse en MES transitée à l'exutoire pendant un événement pluvieux ne correspond pas à la somme des masses en provenance des eaux usées et des eaux de ruissellement, cette dernière composante étant minoritaire. La contribution des dépôts dans le réseau se situe entre 20 et 80% de la masse de MES observés à l'exutoire en temps de pluie. La robustesse de cette estimation a été établie par une étude de sensibilité aux incertitudes et aux hypothèses affectant le bilan. Ces résultats confirment et affinent les évaluations obtenues précédemment (Gasperi et al., 2010) sur le réseau d'assainissement parisien. De plus, à l'échelle d'un événement pluvieux le dépôt mobilisé ne représente qu'une faible épaisseur si on rapporte la masse érodée concernée à une surface de collecteur immergée par temps sec : de l'ordre de 1 à 3 mm le long de l'ensemble du collecteur du Clichy. Ils montrent aussi que cette contribution n'est pas spécifique au réseau parisien de faible pente et surdimensionné mais aussi elle est importante dans un réseau d'assainissement comme celui d'Ecully qui a une pente de 2.7% contre 0,14% pour le réseau de Clichy et il ne présente pas aussi de zones connues d'accumulation de sédiments

Hydrocarbons and heavy metals in the different sewer deposits in the ‘Le Marais’ catchment (Paris, France): stocks, distributions and origins

International audienceThe knowledge of the pollution stored in combined sewers is of prime importance in terms of management of wet weather flow pollution since sewer deposits play a significant role as source of pollution in combined sewer overflows. This work, which focused on the hydrocarbon (aliphatic and aromatic hydrocarbons) and metallic (Fe, Zn, Pb, Cu and Cd) pollution fixed to the different kinds of sewer deposits (gross bed sediment wGBSx, organic layer wOLx and biofilm), was performed in order to provide a complete overview of the contaminant storage in the ‘Le Marais’ combined sewer (Central Paris, France).Firstly , our results have shown that, for all kinds of pollutants, a major part was stored in the GBS (87 to 98%), a lesser part in the OL (2 to 13%) and an insignificant part in the biofilm (< 1%). These results demonstrated that the potential contribution of biofilm to wet weather pollution was negligible compared to the OL one. Secondly, the investigation of hydrocarbon fingerprints in each deposit has provided relevant information about contamination origins: (1) aliphatic hydrocarbon distributions were indicative of petroleum input in the GBS and reflected a mixture of biogenic and petroleum inputs in the OL and biofilm, (2) aromatic hydrocarbon distributions suggested an important pyrolytic contamination in all the deposits.Finally , the study of pollutant fingerprints in the different deposits and in the suspended solids going through the collector has shown that: (1) the suspended solids were the major component of OL and biofilm while urban runoff seemed to be the main transport mechanism introducing pollutants in the GBS and (2) the residence times in sewer of OL and biofilm were quite short compared to those for GBS.

IMPACT DES MATÉRIAUX DE TOITURES SUR LA CONTAMINATION MÉTALLIQUE DES EAUX DE RUISSELLEMENT URBAINES

13 p. (version initiale du 24 mai 2006, mise en forme)National audienceDepuis les années 1990, plusieurs travaux de recherche ont montré que les eaux de ruissellement de toitures ont des teneurs élevées en éléments traces métalliques. Les résultats d'échantillonnages d'eaux de ruissellement menés à Paris révèlent que les niveaux de métaux dans les eaux de ruissellement de toitures sont très supérieurs à ceux des eaux de ruissellement de chaussées ou de cours. Dans ce contexte urbain précis, cet apport métallique a pu être imputé à la corrosion des matériaux métalliques utilisés pour la couverture des toits et l'évacuation des eaux pluviales. Cependant, les connaissances sur les différents éléments de toiture et matériaux incriminés dans cette corrosion, leur taux de relargage, leur fréquence d'utilisation restent à ce jour très limitées. Ces connaissances sont pourtant des éléments clés pour le développement de stratégies de réduction à la source des flux polluants, telles que préconisées par la directive européenne cadre sur l'eau (Directive 2000/60 CE). Cet article résume les résultats des études menées à Paris sur les eaux de ruissellement de toiture et présente la stratégie générale et expérimentale du projet de recherche « TOITEAU », qui a débuté en octobre 2005

A new method for modelling roofing materials emissions on the city scale: Application for zinc in the City of Créteil (France)

International audienceToday, urban runoff is considered as an important source of environmental pollution. Roofing materials, in particular, the metallic ones, are considered as a major source of urban runoff metal contaminations. In the context of theEuropean Water Directive (2000/60 CE), an accurate evaluation of contaminant flows from roofs is thus required on thecity scale, and therefore the development of assessment tools is needed. However, on this scale, there is an important diversity of roofing materials. In addition, given the size of a city, a complete census of the materials of the different roofing elements represents a difficult task. Information relating roofing materials and their surfaces on an urban district do not currently exist in urban databases. The objective of this paper is to develop a new method of evaluating annual contaminant flow emissions from the different roofing material elements (e.g., gutter, rooftop) on the city scale. This method is based on using and adapting existing urban databases combined with a statistical approach. Different rules for identifying the materials of the different roofing elements on the city scale have been defined. The methodology is explained through its application to the evaluation of zinc emissions on the scale of the city of Créteil

State of Art about water uses and wastewater management in Lebanon

12 p.International audienceThis paper shows the real situation about management of water and wastewater in Lebanon and focuses on problems related to urban water pollution released in environment. Water and wastewater infrastructures have been rebuilt since 1992. However, wastewater management still remains one of the greatest challenges facing Lebanese people, since water supply projects have been given priority over wastewater projects. As a consequence of an increased demand of water by agricultural, industrial and household sectors in the last decade, wastewater flows have been increased. In this paper, the existing wastewater treatment plants (WWTP) operating in Lebanon are presented. Most of them are small-scale community-based ones, only two large-scale plants, constructed by the government, are currently operational. Lebanese aquatic ecosystems are suffering from the deterioration of water quality because of an insufficient treatment of wastewater, which is limited mostly to pre-treatment processes. In fact, domestic and industrial effluents are mainly conducted together in the sewer pipes to the WWTP before being discharged, without adequate treatment into the rivers or directly into the Mediterranean Sea. Such discharges are threatening the coastal marine ecosystem in the Mediterranean basin. This paper aims at giving the current state of knowledge about water uses and wastewater management in Lebanon. The main conclusion drawn from this state of art is a lack of data. In fact, the available data are limited to academic researches without being representative on a national scale

Evaluation of roofing materials emissions at the city scale: Statistical approach for computing roofing area distribution

International audienceRoofing materials are considered as a major source of urban runoff contamination. Today, in the context of the European Water Directive (2000/60 CE), an accurate evaluation of contaminant flows from roofs is thus required at the city scale, and therefore the development of assessment tools is needed. However, at the city scale, the important diversity of roofing materials represents a difficult task. In fact, the most restrictive step when estimating contaminant flows for large-scale territories is the estimation of the roofing materials surfaces area, for which no direct data exists. This paper aims to describe the proposal statistical approach for computing roofing materials area distribution. This method is based on two steps. The first one is the sampling theory which aims to define the required size of the selected sample which represents the proportion R (%) from any total urban area surface. The second step is based on applying the estimation theory. In fact, after determining the proportion R (%), we estimate the unknown distribution of roofing materials in an urban area by performing a sample representing R (%) from the total urban area surface. The reliability of the methodology has been proved for tow different urban areas with known roofing materials distribution. Results obtained showed that a sample representing R=4% of the zone area should be randomly generated

Efficiency of source control systems for reducing runoff pollutant loads: Feedback on experimental catchments within Paris conurbation.

International audience: Three catchments, equipped with sustainable urban drainage systems (SUDS: vegetated roof, underground pipeline or tank, swale, grassed detention pond) for peak flow mitigation, have been compared to a reference catchment drained by a conventional separate sewer system in terms of hydraulic behaviour and discharged contaminant fluxes (organic matter, organic micropollutants, metals). A runoff and contaminant emission model has been developed in order to overcome land use differences. It has been demonstrated that the presence of peak flow control systems induces flow attenuation even for frequent rain events and reduces water discharges at a rate of about 50% depending on the site characteristics. This research has also demonstrated that this type of SUDS contributes to a significant reduction of runoff pollutant discharges, by 20%-80%. This level of reduction varies depending on the considered contaminant and on the design of the drainage system but is mostly correlated with the decrease in runoff volume. It could be improved if the design of these SUDS focused not only on the control of exceptional events but also targeted more explicitly the interception of frequent rain events

Relationship between turbidity and total suspended solids concentration within a combined sewer system.

8 pagesInternational audienceThis article confirms the existence of a strong linear relationship between turbidity and total suspended solids (TSS) concentration. However, the slope of this relation varies between dry and wet weather conditions, as well as between sites. The effect of this variability on estimating the instantaneous wet weather TSS concentration is assessed on the basis of the size of the calibration dataset used to establish the turbidity - TSS relationship. Results obtained indicate limited variability both between sites and during dry weather, along with a significant inter-event variability. Moreover, turbidity allows an evaluation of TSS concentrations with an acceptable level of accuracy for a reasonable rainfall event sampling campaign effort