Expérimentations et modélisations de la chasse hydraulique dans les réseaux d’assainissement unitaires : cas d’étude d’un collecteur parisien

Experimental and numerical investigation of flushing in combined sewer networks : case study of a Parisian trunk sewer

• Auteur / Autrice : Gashin Shahsavari
• Direction : Gilles Arnaud-Fassetta, Roberto Bertilotti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie. Dynamique des milieux et des risques
• Date : Soutenance le 10/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Economies, espaces, sociétés, civilisations : pensée critique, politique et pratiques sociales (Paris ; 2000-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle de recherche pour l'organisation et la diffusion de l'information géographique (Paris ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Noëlle Pons
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Arnaud-Fassetta, Roberto Bertilotti, Marie-Noëlle Pons, Emmanuèle Gautier, Enrico Creaco, Alberto Campisano, François Métivier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuèle Gautier, Enrico Creaco

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments en suspension

Paris (France)

France

Égouts

Eaux usées -- Épuration

Mots clés libres

Chasse hydraulique

Modélisation numérique

Réseau unitaire d’assainissement

Transport des sédiments non-uniformes

Flushing

Numerical modeling

Combined sewer network

Transport of non-uniform sediment mixtures

Résumé

Résumé L’accumulation de sédiments sur le fond des égouts à faible pente est une contrainte au bon fonctionnement hydraulique et à la gestion des réseaux d’assainissement unitaire. Le recours à la chasse hydraulique est alors une pratique envisagée par les gestionnaires de réseau pour le nettoyage des canaux souterrains. Les processus de transport sédimentaire dans les réseaux d’assainissement unitaire est rendu complexe en raison du jeu de nombreux phénomènes tels que la variabilité de l’étendue granulométrique des sédiments et la cohésion. La thèse présente les résultats expérimentaux et numériques obtenus avant et après une chasse hydraulique réalisée dans le réseau unitaire parisien. Une campagne de mesures a permis d’acquérir des données hydro-sédimentaires à haute résolution, permettant de caractériser et quantifier les processus d’érosion, de transport et de sédimentation agissant sous l’effet de la chasse hydraulique, du reste performante dans le nettoyage du réseau étudié. Deux modèles de transport sédimentaire comportant un modèle simple en condition de transport uniforme, et un modèle plus complexe impliquant le transport non-uniforme ont été développés afin de mettre en place un outil prédictif des mouvements des particules solides pendant le phénomène de chasse. Les deux modèles ont été capables d’évaluer à différents niveaux de précision l’efficacité de la chasse hydraulique en termes de transport sédimentaire. La comparaison des résultats issus des deux modèles permet de déterminer les avantages et les contraintes de chacun, révélant ainsi l’importance de prendre en compte l’hétérogénéité texturale des dépôts dans l’analyse de l’érosion, du transport et de la sédimentation des particules solides sous l’effet des chasses hydrauliques. De plus, une analyse de sensibilité de la gamme d’application de certains paramètres d’entrée du modèle de transport non-uniforme des sédiments a été réalisée. Les résultats ont confirmé le bon fonctionnement du modèle.

Sediment accumulation on the invert of sewer channels has been recognized as one of the important sources of problems for the management of sewer networks.In the two most recent decades, flushing has been put forward as one of the most common methods of sewer cleaning, to limit sediment accumulation especially in large trunk sewers.Sewer sediment transport processes are not fully understood yet, due to numerous unknown variables and difficult measuring conditions. The current research aimed firstly to setup a field experimental campaign to obtain high-quality data. This data allowed understanding of the processes associated with flushing operation in sewers. In addition, this study aimed to model the flushing processes properly in order to set-up an adequate and practical numerical tool able to predict sediment removal of flushing in the sewer network of Paris. To this purpose, two models were used: (i) a simple model for uniform sediment transport, which is the most common used approach; and (ii) a more complex model for non-uniform sediment transport of mixtures. A comparative analysis was carried out to highlight advantages and drawbacks of either. Overall, the results pointed out that the numerical modelling is able to reproduce faithfully hydrodynamics and sediment transport during flushing operations. In fact, both models enabled evaluation of flush behaviour and associated sediment transport. However, despite its higher complexity and computational burden, the latter model provides better insight into the prediction of the removal effectiveness of flushes