SURVEILLANCE ET PRVISION AUTOMATIQUE DES RISQUES SANITAIRES DANS

SURVEILLANCE ET PRVISION AUTOMATIQUE DES RISQUES SANITAIRES DANS

SURVEILLANCE ET PRVISION AUTOMATIQUE DES RISQUES SANITAIRES DANS LES PLANS D'EAU EN MILIEU URBAIN Yi Hong, Francesco Piccioni, Chenlu Li, Philippe Dubois, Bruno J. Lemaire, Brigitte Vinon-Leite LEESU, Ecole des Ponts ParisTech, AgroParisTech, UPEC, Univ Paris Est, Marne La Valle, France +33 0 164153630 [email protected] Contexte Loisirs aquatiques en eau libre dans les centres urbains; Changement climatique global, ilot de chaleur, canicule;

DE eaux de baignade ; Perspective des JO 2024 Systmes de surveillance et prvision actuels: Trs consommateurs de temps, Demande de comptences spcialises 2 Objectifs Prvenir les prolifrations de cyanobactries; Evaluer les impacts des rejets deau pluviale sur la distribution dEscheriachia coli (E.coli) dans les milieux rcepteurs urbains; Automatiser la chane doprations allant des mesures de terrain jusquau post-traitement des rsultats de prvision; Mettre en pratique le systme de surveillance et prvision; Concevoir une plateforme web afin que les gestionnaires et le public puissent consulter les informations 22/10/2018

3 Site dtude: Lac Champs-sur-Marne Base de loisir du CG93; 12 ha de surface, 2.3 m de profondeur moyenne; Aliment par la nappe de la Marne; Baignade rgulirement interdite en raison des prolifrations de cyanobactries 4 Site dtude: Lac de Crteil et bassin versant

42 ha de surface, 4.5 m de profondeur moyenne; Aliment par la nappe scoulant de la Marne la Seine, et les eaux pluviales dun bassin versant urbain; 95 ha de surface pour le BV, 17.6 km de rseau pluvial; Lessivage des dpts secs par temps de pluie peut causer des contaminations pathognes; E. coli est accept comme indicateur fcal des microorganismes pathognes 5 Systme de suivi et dalerte Wind speed Wind direction Cloud cover Relative humidity Air temperature Delft 3D Flow

Transport Water Temp Mesures in-situ Delwaq Species biomass Buoyancy rate Process parameters Delwaq-BloomEcoFuzz EcoFuzz Wind speed Solar radiation Time of day Expert rules

Scum potential (Low, med, high, v. high)) Vertical transport Horizontal transport Validation (Cyano biomass, presence/absence) Local server & database Scum potential & location 3D Model Observation & Prvision de Mto

6 Automatic monitoring and forecasting system Wind speed Wind direction Cloud cover Relative humidity Air temperature Delft 3D Flow Transport Water Temp Mesures in-situ Delwaq

Species biomass Buoyancy rate Process parameters Delwaq-BloomEcoFuzz EcoFuzz Wind speed Solar radiation Time of day Expert rules Scum potential (Low, med, high, v. high)) Vertical transport Horizontal transport Validation (Cyano biomass, presence/absence)

Observation & Prvision de Mto Serveur local et Base de donnes Scum potential & location 3D Model 7 Automatic monitoring and forecasting system Wind speed Wind direction

Cloud cover Relative humidity Air temperature Delft 3D Flow Transport Water Temp Mesures in-situ Delwaq Species biomass Buoyancy rate Process parameters Delwaq-BloomEcoFuzz EcoFuzz

Wind speed Solar radiation Time of day Expert rules Scum potential (Low, med, high, v. high)) Vertical transport Horizontal transport Validation (Cyano biomass, presence/absence) Observation & Prvision de Mto Serveur local et Base de donnes

Scum potential & location Modle 3D intgr 8 Automatic monitoring and forecasting system Wind speed Wind direction Cloud cover Relative humidity Air temperature Delft 3D Flow Transport

Water Temp Mesures in-situ Delwaq Species biomass Buoyancy rate Process parameters Delwaq-BloomEcoFuzz EcoFuzz Wind speed Solar radiation Time of day Expert rules Scum potential (Low, med, high, v. high))

Vertical transport Horizontal transport Validation (Cyano biomass, presence/absence) Observation & Prvision de Mto Serveur local et Base de donnes Scum potential & location Modle 3D intgr

9 Mesures en continue dans le lac de Champs Des chaines de sondes P Transmission en temps rel pour le point B A 0.5 m 1.5 m 2.5 m B C Temprature

Oxygne dissous Chlorophylle-a Conductivit Phycocyanine 10 Mesures en continu dans le lac de Crteil 3 chaines de sondes Station mto Prlvements aprs les vnements pluviaux (Oct. Nov. 2013) -0.5 m -1.5 m 2m Rseau pluvial

-2.5 S m -0.5 m Station mto Temprature de leau Concentration de Chlorophylle-a Profil du courant -1.5 m -2.5 m C -3.5 m -4.5 m

O -0.5 m -1.5 m -2.5 m Exutoire du lac 11 Systme de mesure dans le rseaux Vanne de drivation lintrieur des rseaux afin dviter les mauvais branchements; Mesures en continu pour le dbit, pH et Turbidit; Echantillonneur automatique

12 Mesures de haute frquence Aot 2018, 1.5 m profondeur, point B g/L B 13 Validation automatique des donnes RFU X 103 30 Donnes Mesures de 10/10 10/19/2018

brutes, Phycocyanine 20 10 0 40 11/10/18 12/10/18 13/10/18 14/10/18 15/10/18 16/10/18 17/10/18 18/10/18 Donnes valides, Phycocyanine g/L 30 20 10 0

11/10/18 12/10/18 13/10/18 14/10/18 15/10/18 16/10/18 17/10/18 g/L 120 18/10/18 Donnes valides, Chl-a & Phycocyanine 80 40 0 11/10/18 12/10/18 13/10/18 14/10/18 15/10/18 16/10/18 17/10/18 18/10/18 14 Modle 3D: Delft-3D Maillage:

Lac de Champs-sur-Marne 801 mailles de 10 m x 10 m; 12 couches verticales de 0.35m; Lac de Crteil 981 mailles de 20m x 20m; 18 couches verticales de 0.33 m; Module hydrodynamique: FLOW Bas sur lquation de Navier-Stokes; Equations de conservation de masse et de la chaleur; Niveau deau constant; Module cologique: Dynamique des algues: BLOOM Algues vertes, diatomes, flagells et Cyanobactries; Dynamique dE.coli: WAQ 15

Delft3D BLOOM 4 groupes de phytoplancton Consomateurs C N P Si 16 Modle intgr SWMM-Delft3D 17

Modle SWMM 21 sous bassins-versants; Pluie-dbit: Rservoirs non-linaires; Infiltration: Green & Ampt; E. coli: Equations exponentielles de Build-up et Wash-off; 121 tronons de conduites; Flux deaux: Equations de St-Venant 1D; Transfert dE.coli: Racteurs cuve agite en continu bien mlangs (CSTRs); Equations de build-up & Wash-off 18 Modlisation dE. coli dans le lac Substances de type stand-alone

Uniquement des sources extrieures; Ne croissent pas dans le milieu; Pas de sdimentation, ni re-suspension; Processus simuls: transfert et mortalit; Formulation de la mortalit dE. coli (Mancini 1978) 19 Simulation hydrodynamique du lac de Champs-sur-marne A 20 Point B Chl-a (g/L)

2015 Simulation cologique du lac de Champs-sur-marne 21 Simulation dE. coli lexutoire du rseau 22 Simulation hydrodynamique du lac de Crteil -0.5 m -1.5 m -2.5 m -3.5 m -4.5 m

Water temperature at point C 30 C 5 C 20 June 27 July 14, 15 and 17 October 23 Simulation dE. coli dans le lac de Crteil 24 Plateforme web

25 Plateforme web 26 Plateforme web https://balneau-leesu-rec.enpc.fr/ 27 Conclusion et Perspectives Dveloppement dun systme de surveillance et prvision automatique; Modlisation en temps rel de la prolifration des cyanobactries; Modlisation intgre des impacts des rejets pluviaux sur la distribution temporelle/spatiale dE.coli dans le milieu rcepteur; Plateforme web pouvant tre utilise afin de faciliter la prise de

dcision dautorisation ou dinterdiction de la baignade; Mettre en ligne la prvision dE. coli; Analyse de sensibilit et calibration automatique; Modlisation intgre des impacts socio-conomique des risques sanitaires 28 MERCI ! 29 30 Coefficients calibrs de SWMM Sous-BV:

N-Impermeable: 0.015; N-Permeable: 0.15; S-Impermeable: 0.5 cm; S-Permeable: 2 cm; Infiltration Green&Ampt; Manning des rseaux: 0.012; Build-up: Coeff 1: 1E+14; Coeff 2:1.2; Wash-off: Coeff 1: 2; Coeff 2: 1.1; 31 Systme dune chaine de sondes Temprature

Temprature O2 , pH Conductivit Chlorophyll-a Phycocyanine 0.5m Point B 1.5m 2.5m Temprature SAMBAT Mesures de fluorescence de Chl-a et phycocyanine

Transmission des donnes par GPRS 32

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