Den ökade mängden hårdgjorda ytor i städerna skapar en större och snabbare avrinning av dagvatten till ledningsnäten. En del av dagens befintliga ledningar klarar inte av att hantera denna ökade mängd dagvatten. En snabb och kortsiktig lösning på lösa detta problem är att anlägga fördröjningsmagasin som avlastar ledningsnäten. Fram till denna tidpunkt har det inte utförs tillräckligt med undersökningar kring de olika effekter som placeringen av ett fördröjningsmagasin medför. Ett fördröjningsmagasin som anläggs för att fördröja flödet av dagvatten från ett delområde kan, vid felplacering, ha en negativ verkan på flödet längre ner i ledningsnätet. Denna flödesreglering kan vara till nackdel för ledningsnätet eftersom det fördröjda flödet från delområdet kan samverka med flödestoppen från en annan del av området och kan skapa översvämningar. Syftet med denna rapport var att undersöka om olika placeringar av ett fördröjningsmagasin hade någon effekt på flödet i ett dagvattensystem. Målet var att finna placeringar där ett fördröjningsmagasin förhindrade en samverkan av flödestoppar och minskade antalet översvämningarna i ledningsnätet. Arbetet utfördes genom hydraulisk modellering i programmet MIKE URBAN. I programmet undersöktes två olika modeller över dagvattensystem. Resultaten ur de två modellerna visar på att placeringen av magasin i ett dagvattensystem har betydelse för hur översvämningar kan undvikas. Lägst antal översvämningar uppstod när magasinen placerades i viktiga knutpunkter på ledningsnätet. Mer tid och resurser bör läggas ner på att undersöka effekten av fördröjningsmagasinets position och dimension innan de placeras ut i dagvattensystemet. På detta sätt kan både kostnader minskas och framtida problem undvikas. / The increased amount of impermeable surfaces in the cities creates a larger and faster runoff of rainwater into the drainage systems. Some of today's existing pipelines are not able to handle this increased amount of storm water. A quick and short term solution to solve this problem is to construct delaying reservoirs that unburden the drainage system. Up to this point, not enough studies have been conducted on the different effects that a placement of a reservoir brings to a drainage system. If incorrectly positioned, a reservoir built for delaying the flow of storm water from a section of a drainage system can, have a negative effect on the flow further down the system. This flow regulation can be harmful to the system when the delayed flow from the section can interact with the flood peak from another section and can cause flooding. The purpose of this report was to study if different placements of a reservoir had any effect on the flow in a storm water drainage system. The aim was to find places where a reservoir could be positioned to prevent the collaboration of peak flows.  This thesis was mainly conducted with the use of the hydraulic modeling program MIKE URBAN in which studies of two models are the bases of the results presented in this report. The results from the two models show that the placement of a reservoir in a drainage system has a large sway on how to avoid flooding. The least amount of floods was attained when the reservoir was placed in certain key positions in the drainage system. More time and resources should be devoted to further investigate the effect of a reservoir’s position and dimensions before being placed into a drainage system. This way, expenditures could be reduced and simultaneously future flooding avoided.

Les contours théoriques en hydrologie, hydraulique et les outils de calcul correspondants sont largement développés et utilisés dans le monde. Cependant en parallèle, des problématiques importantes surviennent pendant les crises sans pouvoir être résolues et des solutions développées peinent à être implémentées. En plus, le changement climatique ne va pas faciliter les choses. Pour noircir le tableau, les moyens économiques locaux en France ne vont pas augmenter pour aider les communes à s’attaquer au problème. L’objectif de cette thèse est de conduire une investigation des moyens à disposition pour améliorer notre connaissance locale des concepts en lien avec le pluvial pour permettre une modélisation efficiente. La méthodologie proposée est composée de trois étapes évolutives incluant : 1. Une analyse approfondie des données topographiques locales ; 2. L’évaluation des interactions entre les écoulements de surface et le souterrain ; 3.Une approche intégrée permettant de modéliser les inondations générées par la pluie en zone urbanisée. Les résultats de l’étape 1 montrent que la donnée topographique est essentielle pour la définition des chemins d’écoulement et impactent significativement les résultats de modélisation hydrauliques. Ceci conduit à l’étape 2 lors de laquelle on observe que les débordements provenant du réseau souterrain contribuent à l’inondation mais seulement en partie. Les volumes d’inondations générés par le ruissellement de surface devraient être inclus dans les modèles d’inondation. L’étape 3 présente une configuration possible de modèle intégré permettant de mieux représenter les processus réels en jeu. / Theoretical background about hydrology, hydraulics and computational tools and methods are widely developed and worldwide used. In the same time however, important issues during flood crisis are not solved and practical solutions take time to be implemented. On top of that, ongoing climatic change will not make things easier and intense events will increase in frequency. To worsen the picture, local economic means in France will not increase to help municipalities and local communities to tackle the issue. The objective of this thesis is to investigate on the available ways to improve our local knowledge of stormwater related concepts to allow an efficient modelling. The proposed methodology consists in a three-step-approach including: 1. A thorough analysis of local topography data; 2. The assessment of sewer-surface interactions; 3. An integrated approach to model pluvial flood in urban areas. The results of Step 1 show that topography data is essential in flow path definition and significantly impacts hydraulic modelling results. This leads to Step 2 where it is seen that sewer overflow is one aspect of urban flood issues but represents only part of flood sources. Overland flow generated by runoff should be included in flood models. Then Step 3 presents that integrated urban pluvial modelling is possible with existing tools and can represent the real processes better. This proposed modelling approach should not be disconnected from the reality of stormwater management practical aspects and current constraints. It is shown how complementary actions can be taken to enrich local knowledge and memory thus allowing a more efficient and wiser modelling process.

Den här studien har sökt kartlägga och kvantifiera hur olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter påverkar simuleringsresultaten vid hydraulisk modellering av spillvattenförande ledningssystem. Olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter tillämpades på två modellområden av olika karaktär. Varje modellområde bestod av mindre delavrinningsområden kopplade till en ledningsnätsmodell i modellverktyget MIKE URBAN. I MIKE URBAN kopplas ledningssegment i ledningsnätsmodellen samman av noder, även tillrinningen från modellområdets delavrinningsområden har sitt inlopp i dessa noder. Noderna kan motsvara nedstigningsbrunnar, tillsynsbrunnar och rännstensbrunnar i det verkliga ledningsnätssystemet (Blomquist et al. 2016). Skillnader i absolut maximalt nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter visualiserades i kartbilder. Resultaten visade att det uppstod skillnader i ledningsnätsmodellernas maximala simulerade nodvattendjup när olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter användes. Med regressionsanalyser undersöktes samband mellan relativ förändring i reducerad area och relativ förändring i simulerade maximala nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter. För noder längst uppströms i ledningssystemet påvisades ett positivt linjärt samband mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area. Sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i reducerad area skiljde sig i styrka för olika modellsimuleringar. För modellområde J som har ett helt separerat spillvattennät och en homogen bebyggelse låg förklaringsgraden på omkring 50 procent för samtliga modellscenarier. I samtliga modellscenarier för modellområde J låg det maximala nodvattendjupet över nedströms ledningshjässa vilket kan tyda på att begränsningar i ledningsdimensioner har inverkan på det maximala simulerade nodvattendjupet. För modellområde E var sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area starkare än för modellområde J för en majoritet av simuleringsscenarierna. Resultaten bör betraktas utifrån studiens begränsade omfattning samt utifrån att modellerna är teoretiska då de inte kalibrerats mot mätdata. Studien visualiserar dock att beroende på vilken metod som använts för att ansätta avrinningskoefficienter kan skillnader i simuleringsresultat bli stora för vissa delar av modellområdet. Fortsatta studier är därför viktiga för en ökad transparens vid hydraulisk modellering av ledningsnätssystem och för att tydliggöra osäkerheter som är kopplade till avrinningskoefficienter.

För att avleda vattenmassor som bildas från nederbörd har dagvattensystem konstruerats i vårt samhälle. Dessa system är byggda efter rådande förhållandena vilket betyder att ledningarna kan bli underdimensionerade om regneventen blir större i framtiden vilket de uppskattas göra på grund av klimatförändringar. Problem kan även uppstå då ledningsnätet byggs ut och ledningar i slutet av ledningsnätet utsätts för större flöden än ledningen är dimensionerad efter. Kommuner har ofta dålig vetskap om förhållandena som råder i ledningsnätet vilket betyder att verktyg behövs för att undersöka ledningsnätet. Dessa verktyg kan vara modeller som SWMM eller Mike Urban som kan modellera flödet i dagvattennät. I programmen SWMM och Mike Urban kan brunnar, ledningar, avrinningsområden och regn konstrueras. Som grund till programmen används kartor över ledningsnätet samt flödesmätningar och regnmätningar som används för att validera modellerna. Det som skiljer modellerna är beräkningssätten vilket betyder att modellerna kan få olika resultat för samma område. Syftet med projektet är att använda SWMM och Mike Urban för att undersöka och kilmatanpassa dagvattennätet i Kärrgruvan som är lokaliserat i norra Norberg. Detta område har några kända problem som kan användas för att validera modellerna. Modellernas fördelar och nackdelar, förmåga att klimatanpassas samt användning för konsulter ska utredas. Examensarbete gjordes i samarbete med ÅF, Atkins och Norra Västmalands kommunalteknikförbund. Projektet visade att programmet Mike Urbans resultat var mer jämna och logiska än SWMMs där resultaten kunde fluktuera oerhört när systemet utsattes för förändringar. Kalibreringen som utfördes i detta projekt skulle kunna förbättras vilket antagligen är en bidragande effekt till att resultaten i SWMM blev sämre än Mike Urbans resultat. Hade kalibreringen förbättrats hade antagligen Horton’s infiltrationsmodell som SWMM bygger på kunna ha anpassats bättre efter området och gett mer realistiska resultat. Båda modellerna återspeglade de rådande förhållandena väl, men SWMM hanterade implementeringen av förändring sämre än Mike Urban. Detta är på grund av att infiltrationen i Mike Urban var konstant medan SWMM byggde på Hortons infiltrationsmodell som försämrar infiltrationen allt eftersom. Hade kalibreringen varit bättre hade antagligen resultaten blivit mer lika i SWMM och Mike Urban.

This diploma´s thesis aims to model the hydraulic model of the Brno – Ivanovice water supply system. The software MIKE URBAN for model hydraulic model of water supply system was used. It was performed a simulation of the various states of loading. The water supply system was assessment of pressure ratios. The outcome of this work is calibrated hydraulic model of water supply system. The appendix consists also of drawings, which represented pressure ratios, which are situated on water supply system. On the fourth drawing is described transparent situation of Brno-Ivanovice water supply system.

I Sverige förväntas klimatförändringar leda till ökad nederbörd med kraftiga skyfall samt längre regnvaraktighet, vilket resulterar i att en större mängd vatten behöver tas omhand. I urbana miljöer kan detta bli svårare eftersom mängden tillgängliga ytor minskar och andelen hårdgjorda ytor ökar vilket leder till en snabb dagvattenavrinning med större tillförsel av föroreningar till recipienten. För att planera inför ett framtida klimat där både risken för översvämning och statusen på vattenkvaliteten inkluderas, kommer det krävas att höga krav på kommuners dagvattenhantering ställs. Ett sätt för kommuner att planera för detta är att implementera en dagvattenstrategi, vilket är en långsiktig plan som behandlar dagvattenhantering vid nybyggnad, ombyggnad, ändrad markanvändning samt vid drift och underhåll av byggnader och anläggningar. Stockholms stad är en av kommunerna i Sverige med förorenade ytvattenförekomster som inte når upp till en god vattenstatus enligt miljökvalitetsnormerna och vattendirektivet. För att ta itu med detta problem har Stockholms stad antagit en dagvattenstrategi, vilket inkluderar en åtgärdsnivå som ställer krav på hur stadens dagvatten ska hanteras för att uppnå miljökvalitetsnormerna. Åtgärdsnivån gäller för alla ny- och ombyggnationsprojekt och inkluderar ett dimensioneringskrav där dagvattenanläggningar ska dimensioneras utifrån ett regndjup på 20 mm för att uppnå en reningseffekt på minst 70% för fosfor, koppar och zink. Regndjupet motsvarar enligt åtgärdsnivån att 90% av de enskilda nederbördstillfällena under ett år som är mindre än eller lika med 20 mm nederbörd omhändertas. Åtgärdsnivåns dimensioneringskrav har resulterat i att stora ytor behöver tas i anspråk för dagvattenhantering i Stockholm, vilket inte alltid är möjligt då det är stor konkurrens om ytorna. Vid beräkning av dimensioneringskravet togs det inte i beaktning att i vissa dagvattenanläggningar sker det en kontinuerlig avtappning under ett pågående regn. Kontinuerlig avtappning innebär att det sker ett utflöde från dagvattenanläggningen genom t.ex. dräneringsrör eller exfiltration. Detta innebär att dimensioneringskravet skulle kunna frångås för dessa anläggningar. Rapporten ämnar därför att utreda åtgärdsnivåns dimensioneringskrav samt de beräkningar som ligger till grund för kravet. Utredningen görs genom en litteraturstudie samt en fallstudie för en dagvattenanläggning i form av en växtbädd (som har kontinuerlig avtappning), där modelleringsverktygen Mike Urban och StormTac appliceras. I Mike Urban undersöks det vilket regndjup som motsvarar att 90% av den årliga avrinningsvolymen omhändertas. För att undersöka vilken reningseffekt som de modellerade regndjupen ger upphov till används StormTac, som beräknar reningseffekten för fosfor, koppar och zink. Resultatet visar att det finns flera tvetydigheter när det gäller framtagandet av Stockholms stads åtgärdsnivå framförallt eftersom tillvägagångssättet inte presenteras till fullo. Modelleringsresultatet i Mike Urban visar att ett regndjup på 10 mm är tillräckligt för att omhänderta 90% av den årliga avrinningsvolymen då hänsyn tas till avtappning. Däremot visar StormTac resultatet att en reningseffekt på minst 70% är svårt att garantera för de undersökta föroreningarna även om växtbädden omhändertar 90% av den årliga avrinningsvolymen. Trots att det finns flera tvetydigheter när det gäller framtagandet av Stockholms stads åtgärdsnivå, så kan det ändå anses vara bra att staden har ett dimensioneringskrav. Detta för att säkerställa i detaljplanen att tillräcklig yta planläggs för omhändertagande av dagvatten. Det är däremot viktigt att åtgärdsnivån kontinuerligt uppdateras och anpassas efter ny forskning och nya tekniker samt att ytterligare kompletteringar görs till åtgärdsnivån för att skapa tydlighet kring när dimensioneringskravet är applicerbart. / The effect of climate change is expected to cause an increase in precipitation with greater frequency and intensification in Sweden, which results in a larger amount of water that needs to be managed. In urban environments this could be challenging since useable spaces for stormwater management decreases and the portion of impervious areas increases, which leads to a rapid stormwater runoff and a higher release of pollution to receiving waters. To be able to plan for a future climate where both the risk of flooding and the quality of water bodies are included, higher demands need to be set on municipalities’ stormwater management. One way for municipalities to reach the demands is to implement a stormwater management strategy, which is a long-term plan that treats stormwater management at new constructions, reconstructions, change of land use and for operation and maintenance of buildings and facilities. Stockholm municipality is one of the municipalities in Sweden with polluted surface water bodies that does not meet the requirements of the Environmental Quality Standards (EQS) and the Water Framework Directive. To address this problem, Stockholm municipality has implemented a stormwater management strategy, which includes a “remediation standard” (åtgärdsnivå) with guidelines on how the city should handle their stormwater in order to reach the EQS. The guidelines apply to all new and reconstruction projects and includes a “design policy” (dimensioneringskrav) where stormwater facilities should be dimensioned after a rain depth of 20 mm to achieve a retention capacity of at least 70% for phosphorus, copper and zinc. The rain depth of 20 mm corresponds to handling 90% of the rain events that are less or equal to a precipitation of 20 mm during a year. The design policy has resulted in large areas in Stockholm being devoted to stormwater management. However, this is not always possible since there is a great competition regarding available spaces in urban areas. During the development of the design policy, no consideration was made to continuous outflow during rainfall in stormwater facilities. This means that the design policy could be deviated for these facilities. Therefore, the aim of the thesis is to investigate the remediation standard and the underlying computations in the design policy. The investigation consists of a literature study and a case study for a stormwater facility consisting of a rain garden with continuous outflow, where the modeling tools Mike Urban and StormTac are applied. In Mike Urban it is investigated which rain depth that corresponds to handling 90% of the yearly runoff. To investigate which retention capacity the modelled rain depths generates, StormTac is used. The retention capacity was estimated for phosphorus, copper and zinc. The results indicate that there are several ambiguities concerning the development of Stockholm municipality’s remediation standard, especially since the full procedure is not presented. The modeling results from Mike Urban show that a rain depth of 10 mm is enough to handle 90% of the yearly runoff. On the other hand, the StormTac results indicate that a retention capacity of at least 70% will be difficult to ensure even though the rain garden is able to handle 90% of the yearly runoff. Despite the several ambiguities concerning the development of Stockholm municipality’s remediation standard, it could nonetheless be considered better for the city to have a design policy to ensure that enough space is available to manage stormwater. However, it is important that the remediation standard is continuously updated and adapted to new research and technologies. Further amendments to the remediation standard need to be made to create clarity for when the design policy is applicable.

This study assesses the phenomenon of additional water intruding into sewage sys-tems in different areas of Sweden. Additional water means in this case the non-foul water that can originate from storm water runoff, which is either supposed to be con-veyed into the pipe system or intrudes it by wrongly connected drains. It can also re-sult from in-seepage of groundwater due to imperfections of the pipe system itself. It is intended to analyze how different features of the areas have an impact on the extent of this phenomenon. Further, an estimation of the conditions in future scenarios will be obtained. This includes an indication about the potential risk of a sewage system overflow, the expected volume of inflow at treatment plants and thus about the sys-tem´s suitability for the future. Numerical, hydrological compartment models for 19 cities in Sweden were set-up. The used parameters were obtained from previous studies by the Swedish Environ-mental Protection Agency. In these models present and future climate data were ap-plied. For future scenarios three different climate change projections were used which contain bias corrected climate data timeseries for each study area. The climate change scenarios were supposed to represent an "optimistic", "average" and "pessimistic" outlook. By assessing the outputs of the climate models, it was concluded that signifi-cant differences can occur, depending on exact geographical location and chosen cli-mate models. A sensitivity analysis was conducted of how geology, climate and status of the pipe system have an impact on the extent of additional water flows. It revealed that the status of the sewage system has by far the biggest impact. Finally a discharge analysis showed a potential outlook of future development of additional water flows for the chosen study sites, yielding highest increase for the sewage systems of Kiruna, Karlskoga and Sundsvall.

Pluvial floods are formed directly from surface runoff after extreme rain events. Urban areas are prone to suffer from these floods due to large portions of hardened surfaces and limited capacity in the stormwater infrastructure. Previous research has shown that catchment response is influenced by the spatio-temporal behaviour of the rainstorm. A rainstorm moving in the same direction as the surface flow can amplify the runoff peak and temporal variability of rainfall intensity generally results in greater peak discharge compared to constant rainfall. This research attempted to relate the effect of storm movement on flood propagation in urban pluvial flooding to the effect from different distributions of rainfall intensity. An additional objective was to investigate the flood response from recent findings on the temporal variability in Swedish rain events and compare it to the flood depths produced by a CDS-rain (Chicago Design Storm), where the latter is the design practice in flood modelling today. A 2D surface model of an urban catchment was coupled with a 1D model of the drainage network and forced by six different hyetographs. Among them were five empirical hyetographs developed by Olsson et al. (2017) and one a CDS-rain. The rainstorms were simulated to move in different directions: along and against the surface flow direction, perpendicular to it and with no movement. Maximum flood depth was evaluated at ten locations and the model results show that storm movement had negligible effect on the flood depths. The impact from the movement was likely limited by the big difference in speed between the rainstorm and the surface flow. All evaluated locations showed a considerable sensitivity to changes in the hyetograph. The maximum flood depth increased at most with a factor of 1.9 depending on the hyetograph that was used as model input. The CDS-rain produced higher flood depths compared to the empirical hyetographs, although one of the empirical hyetographs produced a similar result. Based on the results from this case study, it was concluded that storm movement was not as critical as the temporal variability of rainfall when evaluating maximum flood depth. / Pluviala översvämningar skapas från ytavrinning vid intensiva nederbördstillfällen. De uppstår ofta i urbana miljöer till följd av den höga andelen hårdgjorda ytor och ledningsnätets begränsade kapacitet. Forskning har visat att ett regnmolns rörelseriktning och hastighet påverkar avrinningsförloppet. Om molnet rör sig längs med flödesriktningen i terrängen kan en ökning i vattenlödet nedströms ett avrinningsområde uppstå. Denna effekt har visat sig vara störst om hastigheten hos regnmolnet och vattenflödet är likvärdiga. Ytterliggare en faktor som påverkar avrinningsförloppet är hur regnintensiteten är fördelad över tid. Olsson et al. (2017) har tagit fram fem empiriska regntyper som speglar tidsfördelning inom ett Svenskt regntillfälle. Inom översvämningsmodellering är det vanligt att använda ett så kallat CDS-regn (Chicago Design Storm), vilken har en given tidsfördelning. Med anledning av detta är det intressant att jämföra översvämningar genererade av ett CDS-regn och av de empiriska regntyperna. Syftet med denna studie var att utreda hur regnmolns rörelse påverkar urbana pluviala översvämningar med avseende på vattendjup, samt att jämföra denna påverkan med effekten från olika tidsfördelningar av regnintensiteter. En kombinerad dagvattenmodell (1D) och markavrinningsmodell (2D) av en mindre svensk tätort användes för att simulera olika regnscenarier. De fem empiriska regntyperna och ett CDS-regn simulerades med en rörelseriktning längs med, emot och vinkelrätt i förhållande till flödesriktningen. Även scenarier med stationära regnmoln simulerades. Maximala översvämningsdjup utvärderades i tio punkter spridda över hela modellområdet. Resultatet från simuleringarna visade att regnmolnets rörelse hade försumbar påverkan på översvämningsdjupen. De olika tidsfördelningarna av regnintensitet hade däremot betydande påverkan på de maximala översvämningsdjupen. Som mest var det det maximala översvämningsdjupet 1.9 gånger större beroende vilken regntyp som användes som indata. CDS-regnet genererade i regel de största översvämningsdjupen, även om utfallet från en av de fem empiriska regntyperna var förhållandevis likvärdigt. Regnintensitetens tidsfördelning var därmed en kritisk parameter vid den hydrauliska modelleringen av urbana pluviala översävmningar, till skillnad från molnrörelse som hade försumbar påverkan.

La crue de 1910 de la Seine a eu une incidence directe sur le fonctionnement des différents réseaux (réseau électrique, assainissement des eaux usées, transport, eau potable). Le réseau RATP a été particulièrement atteint dans son fonctionnement. Les dommages qu’une crue centennale pourrait engendrer aujourd’hui risquent d’être plus importants encore car le réseau actuel est plus vulnérable du fait des nombreux équipements électriques et informatiques qu’il comporte. La majorité des émergences (les entrées d’eau) de la RATP est située en zone inondable. Lors d’une crue majeure de la Seine, les écoulements dus aux inondations se propagent directement dans la partie souterraine et centrale du réseau (Métro et RER) par le biais de ces émergences. Cette thèse s'intéresse à la simulation hydrodynamique des écoulements dans le réseau RATP en utilisant le logiciel MIKE URBAN dédié à la modélisation des réseaux d’assainissement. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance de l’origine des écoulements pour mieux les prendre en compte. En effet, le réseau RATP est inondé par les eaux superficielles et les eaux d’infiltration. Afin de mieux quantifier les volumes entrants dans le réseau, un modèle physique d’une bouche de métro type a été réalisé. Les résultats des essais physiques ont permis de valider un modèle numérique qui caractérise les écoulements autour d’une bouche de métro et quantifie les volumes entrants. Cela a permis également de proposer une formule théorique de débit tenant compte de la géométrie d’une bouche de métro. Les écoulements par infiltration sont quant à eux modélisés en fonction de la charge de la nappe et validés avec des mesures in situ. Ce travail de recherche a comme objectif d’améliorer et valider un modèle de simulation. Il s’agit de mettre en œuvre un outil opérationnel d’aide à la décision qui permettra à la cellule inondation de la RATP de bien comprendre le fonctionnement de son réseau afin d’améliorer son plan de protection contre le risque inondation. / The 1910 flood of the Seine had a direct impact on the functioning of the different networks (Electricity network, sewerage, transport, water distribution). The RATP network was particularly affected in its functioning. The damage that centennial flood could cause today may be even greater because the current network is more vulnerable because of the numerous electrical and computer equipment that it comprises. The majority of the emergences (The water ingress) of the RATP is located in flood areas. During a major flooding of the Seine, the flows due to the floods propagate directly into the underground and central part of the network (Metro and RER) through these emergences. This thesis is interested in a hydrodynamic simulation by MIKE URBAN, Model used to model the RATP network due to its MOUSE engine developed by DHI for the sewerage networks. This work also presents the results obtained on a physical model of a subway station. The experimental data were used to model water ingress within the RATP network from the subway station. Network protection against infiltration requires a thorough knowledge of underground flow conditions. Infiltrations through the tunnels are estimated numerically. The aim of this research is to improve and validate a simulation model. It is a question of implementing an operational decision support tool which will allow the flood cell of the RATP to understand the functioning of its network in order to improve its flood risk protection plan.

L’objectif de cette thèse est de caractériser les Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) et leur flux au niveau des exutoires d’eaux pluviales de trois sous-bassins majeurs de l'agglomération orléanaise. Pour cela des prélèvements ponctuels d’eau ont été effectués et un modèle conceptuel a été utilisé. Les trois sous-bassins : La Corne (463 ha), l'Egoutier (2080 ha) et Ormes (2256 ha) ont des occupations du sol différentes.D’une manière générale, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5 et la DBO28), le carbone organique dissout (COD), l'azote total(NT), et les concentrations en anions et cations majeurs étaient plus élevés par temps sec que par temps de pluie indiquant un effet de dilution par les précipitations. Il a été mis en évidence un mélange des eaux pluviales avec des eaux usées dans le sous bassin d’Ormes. L’occupation des sols et les activités anthropiques influencent de manière significative la qualité du ruissellement. Par exemple, dans le sous-bassin de l’Egoutier, la présence d’une zone imperméable (industries et habitations) importante (40% de la surface) est responsable d’une augmentation des paramètresDBO5, DBO28, COD et NT.Les flux aux exutoires des différents paramètres de qualité de l’eau ont été évalués et comparés à ceux issus des quatre principales stations d’épuration (STEP) et à ceux de la Loire. La charge destrois sous-bassins urbains représente environ 166,61% de la charge des quatre STEP. Les trois sous bassins ont un faible impact sur la Loire en termes de flux annuels (environ 1,62% pour les MES par temps de pluie).Deux versions d’un modèle conceptuel dit d'accumulation/lavage-transport ont été évaluées pour estimer les flux de ruissellement des polluants ; la version classique et une version modifiée dans laquelle le paramètre accumulation des polluants a une forme logarithmique. Les performances des modèles étaient acceptables pour les MES et la DCO. Les coefficients de corrélation étaient supérieurs à 90% pour le sous bassin de l’Egoutier, par exemple. Pour les éléments traces métalliques en phase particulaire, la corrélation avec l’expérience était bonne également. D’une manière générale, lorsqu'un flux mesuré était inférieur à 1 kg.ha-1, les modèles n’étaient plus applicables.Des premiers essais de simulation de la qualité et la quantité de RUTP ont été effectués à partir de MIKE URBAN, qui équipe les deux logiciels de modélisation MOUSE et SWMM. Les hydrogrammes ont indiqué que le débit maximum obtenu avec SWMM était toujours inférieur à celui obtenu avec MOUSE. La qualité de l’eau (masse de MES) était toujours plus fortement impactée par le lessivage des MES dans le modèle MOUSE que dans SWMM.Ce travail constitue la première étape du travail d'évaluation de RUTP pour l'Agglomération orléanaise. Il constitue une base solide pour un futur programme de surveillance continue. / The objective of this thesis was to characterize urban runoff water at the level of stormwater outletson three major urban sub-basins of the Orléans agglomeration, covering land areas ranging in size from463 to 2257 ha and with contrasted land use. 11 individual rain events were sampled at runoff outletsbetween April 2015 and June 2017 and 10 campaigns were also carried out in dry weather.In general, it was observed that the conductivity, chemical oxygen demand (COD), biochemicaloxygen demand (BOD5 and BOD28), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (NT), anions andmajor cations were found to be higher in dry weather conditions than in rainy weather. These resultsindicate a dilution effect due to precipitation.A mixture of rainwater and wastewater was also identified in the sub-basin of Ormes. Land use andhuman activities in the sub-basin studied were found to significantly influence the quality of the resultedrunoff from rainfall events. For example, in the Egouttier sub-basin 2, the presence of a large imperviouszone (industrial and residential, 40% of the surface area) was responsible for an increase in the parametersBOD5, BOD28, COD and NT.The flows at the outlets of the different water quality parameters were evaluated and compared withthose from the four main wastewater treatment plants (WWTP) and those from the Loire. The estimatedloads of the three sub-urban basins accounts for approximately 166.61% of the load of the four WWTP.The three sub-basins have a small impact on the Loire in terms of annual flows (about 1.62% for wetweather case).Two versions of a conceptual model of accumulation / washoff were evaluated to estimate pollutantrunoff; the classical version and a modified version in which the pollutant accumulation parameter has alogarithmic form. The performances of the models were found acceptable for the MES and the COD. TheNash-Sutcliffe (NS) coefficients were found as 0.84 and 0.85 for the two versions at the Egouttier subbasin.For trace elements in particulate phase, the correlation with the experimental measured value wasfound good as well. In general, when a measured flow was less than 1 kg.ha-1, the modified model was nolonger applicable.The first simulation tests of the quality and quantity of urban runoff were carried out with MIKEURBAN, which equips both MOUSE and SWMM modeling software. For water quantity, the hydrographsindicated that the maximum flow obtained with SWMM was always lower than that obtained with MOUSE.For water quality, TSS mass was still more strongly impacted by the leaching of TSS in the MOUSE modelthan in the SWMM model.This work can be considered as the first step of the evaluation work of RUTP for the Orléansagglomeration. It provides a solid foundation for a future monitoring program.