Session B4 - Priorisation spatiale des solutions à la source et réduction des rejets de temps de pluie

Schéma directeur de gestion des eaux pluviales pour les 35 communes de l'agglomération, s'appuyant sur un diagnostic qualitatif et quantitatif du système. Celui-ci est basé notamment sur l’analyse de l'occupation des sols en zones urbaines et la modélisation hydraulique des réseaux, qui a permis par la suite d'élaborer et de tester des propositions d’aménagement pour solutionner les problèmes de débordement et mitiger les risques de pollution du milieu récepteur.

La spécificité de ce schéma directeur réside dans l’analyse des flux de pollution au milieu récepteur et de l’impact des deux types de stratégies de gestion : à la source (GIEP) versus transfert (génie civil). Un outil a été créé pour évaluer les flux de pollution générés par lessivage des eaux pluviales urbaines et déversés au milieu naturel en tenant compte du changement climatique et dans différentes configurations urbaines. Dans un contexte de dynamique urbaine forte, ces éléments quantifiés sur les aspects hydraulique et pollution permettent à l’agglomération une prise de décision éclairée en matière de stratégie globale de gestion des eaux pluviales.

Les rejets des déversoirs d’orage dégradent les milieux aquatiques. En outre, du fait des événements extrêmes liés au dérèglement climatique, les volumes déversés vont augmenter. Le déploiement des solutions de déconnexion des eaux de ruissellement permet d’atténuer les déversements, mais les performances de ces stratégies dépendent de l’endroit où elles sont opérées. L’objectif de cet article est d’analyser la pertinence des approches de Machine Learning pour identifier quels facteurs hydrologiques – associés au fonctionnement des sous-bassins versants – expliquent les déversements. Une méthode d'apprentissage non supervisé a été testée sur des précipitations pour les différencier selon leurs caractéristiques. Une méthode d’apprentissage supervisé – arbre de décision – a ensuite été appliquée sur une base de données globale générée grâce à la modélisation hydrologique du bassin versant d’Écully.

Les résultats, obtenus avec une précision de plus de 80%, montrent le rôle majeur des précipitations. Ils indiquent également les secteurs à déconnecter en priorité et les paramètres hydrologiques influençant les déversements, tels que Fimp et le lag time K. Ces procédés d’apprentissage nécessitent d’être appliqués sur plus de données diversifiées pour continuer à développer un outil de déconnexion des eaux pluviales à l'aide de méthodes de Machine Learning.

Les recommandations sur la manière de gérer les impacts de l'hydromodification sur les cours d'eau urbains ne sont disponibles que dans un nombre limité de juridictions. Dans le cas du bassin versant de Nose Creek à Calgary, en Alberta, au Canada, la combinaison d'un climat continental semi-aride et de dépôts glaciaires compacts lui confère un régime hydrologique évapotranspiratif. Le lien entre l’élargissement du cours d’eau et l’augmentation des volumes moyens annuels de ruissellement s’est traduit par des objectifs de volume de ruissellement établis par gradation dans le Plan de gestion de l’eau de 2008. Toutefois, la constatation que les débits résultants dépassaient la plage d'écoulement morphologiquement la plus sensible a conduit à l'adoption de courbes de durée d'écoulement, partant du principe que les augmentations en dehors de cette plage pourraient être considérées comme normales.

Avec le logiciel PCSWMM, l'ajustement de la courbe de durée d'écoulement cible est réalisé grâce à une approche de bilan hydrique. Premièrement, le volume total sous les courbes est « ajusté » par la mise en œuvre de pratiques de gestion intégrée des eaux pluviales (LID) intégrées aux aménagements. Ensuite, la forme de la courbe de débit résultante est affinée à l'aide d'une série de dispositifs de contrôle de débit au sein de la structure de contrôle de sortie des bassins avec retenue permanente mise en place à la sortie des réseaux. L'utilisation d'une approche à double couche proposée par le système de contrôle de la biorétention LID dans le logiciel PCSWMM permet de représenter le régime d'évapotranspiration de Calgary.

Bien que l'adoption de cette approche constitue un pas en avant dans la représentation du bilan hydrique urbain et permette ainsi de réduire considérablement les impacts sur l'hydromodification, des efforts supplémentaires sont nécessaires car les contrôles LID dans SWMM ne sont pas optimaux pour représenter l'hydrologie urbaine des prairies canadiennes.